Nghiên cứu tìm hiểu về quản lý thiết bị ngoại vi trong hđh windows

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BỘ MÔN KHOA HỌC MÁY TÍNH -o0o - ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ QUẢN LÝ THIẾT BỊ NGOẠI VI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS GVHD: Đỗ Tuấn Anh SVTH: Nguyễn Đình Hồng MSSV: 20173143 TP HÀ NỘI, THÁNG NĂM 2019 Lời cảm ơn GVHD: Đỗ Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn giúp đỡ, hỗ trợ, cung cấp kiến thức cho tơi q trình hồn thành đồ án đề tài nghiên cứu tìm hiểu quản lí thiết bị ngoại vi Hệ điều hành Windows Tp Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Nguyễn Đình Hồng i TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án trình bày vấn đề quản lí thiết bị ngoại vi hệ điều hành windows sản phẩm ứng dụng ii MỤC LỤC GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan .1 1.2 Nhiệm vụ đề tài NỘI DUNG 2.1 Giới thiệu quản lí thiết bị ngoại vi hệ điều hành windows………………… .1 2.2 Nhận biết quản lí thiết bị ngoại vi hệ điều hành windows……………………………… 2.3 Các kĩ thuật quản lí thiết bị…………………………………………………… .13 2.4 SPOOL (Simultaneous Peripheral Operations On Live)…………………………………… 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………………………………………………18 PHỤ LỤC……………………………………………………………………………………… 19 iii DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA Hình Nhận dạng số cổng……………………………………………………………………… Hình Cáp máy in…………………………………………………………………………………… Hình Bộ thu phát hồng ngoại…………………………………………………………………………5 Hình Khe cắm PCI……………………………………………………………………………………5 Hình Khe ISA……………………………………………………………………………………… Hình Cổng IEE 1934 …………………………………………………………………………………7 Hình Bàn phím……………………………………………………………………………………… Hình Chuột……………………………………………………………………………………………8 Hình USB…………………………………………………………………………………………… iv v GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan Ngày công nghệ khoa học kĩ thuật giới nói chung Việt Nam nói riêng đà phát triển mạnh mã không ngừng nâng cao phát triển mặt Đặc biệt ngành công nghệ thông tin Để đáp ứng nhu cầu ngày cao người, máy tinh không ngừng nâng cấp hồn thiện Cùng với đóng góp không phần quan trọng thiết bị ngoại vi Sự điều khiển thiết bị ngoại vi kết nối với máy tính mối quan tâm chuyên gia thiết kế hệ điều hành, thiết bị I/O có nhiều loại công dụng khác nhau, cách kết nối loại máy tính khác chức năng, tốc độ (chuột, bàn phím, ổ cứng, …), phương pháp đa dạng vô cần thiết để điều chỉnh chúng Những phương pháp cấu thành nên hệ thống điều chỉnh triết bị I/O Với ngày phát triển công nghê, thiết bị ngoại vi liên tục cho đời, địi hỏi người lập trình hệ điều hành phải thay đổi để thích nghi với thiết bị Mục tiêu đề tài nghiên cứu cách thức quản lí điều khiển thiết bị ngoại vi hệ điều phần chung sâu cụ thể hệ điều hành windows 1.2 Nhiệm vụ đề tài Nhiệm vụ cụ thể đề tài: -Nội dung 1: Giới thiệu quản lí thiết bị ngoại vi hệ điều hành (HĐH) windows -Nội dung 2: Nhận biết quản lí thiết bị ngoại vi hệ điều hành Windows -Nội dung 3: Các kĩ thuật quản lí -Nội dung 4: SPOOL (Simultaneous Peripheral Operations OnLive) NỘI DUNG I Giới thiệu quản lí thiết bị ngoại vi hệ điều hành (HĐH) windows Khái niệm Thiết bị ngoại vi tên chung nói đến số loại thiết bị bên thùng máy gắn kết với máy tính với tính nhập xuất (IO) mở rộng khả lưu trữ(như dạng nhớ phụ) Thiết bị ngoại vi máy tính là: + Thiết bị cầu thành lên máy tính thiếu số lại máy tính + Thiết bị có mục đích mở rộng tính khả máy tính Yêu cầu quản lí thiết bị Chức thiết bị ngoại vi đảm nhiệm việc truyền thông tin qua lại phận hệ thống Do đó, u cầu hệ tìm phương pháp tổ chức truy nhập thông tin thiết bị Ngồi cá thiết bj chuẩn có tính bắt buộc (màn hình, bàn phím,…) hệ thống máy tính phải có khả kết nối với số lương tùy ý thiết bị ngoại vi bổ sung Các thiết bị khác chất nguyên lí hoạt động, hệ điều hành cần phải tìm cách quản lí, điều khiển thác triệt để thiết bị cách hiệu CPU không làm việc trực tiếp với thiết bị ngoại vi cần phải tổ chức thiest bị cho CPU không phụ thuộc vào bến độgn thiết bị Nguyên tắc tổ chức quản lí thiết bị Dựa sở: CPU điều khiển thao tác vào/ra khong trực tiếp thực thao tác Để đảm bảo nguyên tắc này, thiết bị không gắn trục tiếp với CPU mà gắn với thiết bị đặc biệt – thiết bị điều khiển (Control Device) Một thiết bị điều khiển nói với nhiều thiết bị vào/ra Thiết bị điều khiển đóng vai trị máy tính chun dụng có hiệm vụ điều khiển thiết bị kết nối với gọi kênh vào/ ra, kênh lại có kênh Để điều khiển hoạt haojt đọgn kênh cần có chương trình điều khiển riêng gọi chương trình điều khiển kênh CPU điều khiển thao tác vào/ra thơng qua chương trình điểu khiển kênh tương ứng với công việc cần thực (nguyên lí Marcro Processor) Nguyên lí điều khiển cho phép lúc thao tác vào thực thiết bị ngoại vi CPU hoạt động song song thực tính tốn điều khiển chừng chưa cần tới kết vào/ra Khi có kết vào/ra, kênh phát tín hiệu ngắt báo cho CPU biết Tùy theo hoàn cảnh cụ thể, tín hiệu ngắt sửa lí lưu trữ để xử lí kh có điều kiện chí hủy bỏ nesu hệ thống khơng cịn quan tâm tới kết Như vậy, ngắt vào/ xuất sau cho phép vào/ra thực xong trước cho phép vào/ thực để đảm bảo hiệu suất xử lí cao, hệ thống cần phải biết sớm tốt thời điểm kết thúc phép vào/ra Chính vậy, kênh báo cho hệ thống biết kết vào/ thời điểm sớm phép vào kết thúc nhiều mức, nhiều nơi khác như: thiếp bị điều khiển, thời điểm lệnh chuyển đến thiết bị vào ra, thiết bị vào/ra nhận tín hiệu điều khiển cho phép thực xong thiết bị ngoại vi Phương pháp tổ chức cho phép gán thêm nhiều thiết bị đồng thời dảm bảo cho hệ thống khơng phụ thuộc cấu hình thiết bị cụ thể, hệ thống có tính lưu động cao Hoạt động thiết bị -Trình điều khiển thiết bị BIOS -Tài nguyên hệ thống (IRQ, DMA, địa I/O, địa nhớ) -Phần mềm ứng dụng khai thác chức thiết bị II Nhận biết quản lí thiết bị ngoại vi hệ điều hành (HĐH) windows 1.Nhận dạng số cổng: Hình Nhận dạng số cổng 2.Cáp máy in: Hình Cáp máy in 3.Bộ thu phát hồng ngoại: - Sử dụng tài nguyên cổng nối tiếp sông song để truyền thông tin - Tạo cổng hồng ngoại ảo để sử dụng thiết bị hồng ngoại - Đặc điểm chung: LOS (Line of Sight) -Công nghệ radio: phương pháp phổ biến để sử dụng thiết bị I/O khơng dây Hình Bộ thu phát hồng ngoại 4.Khe cắm PCI: Hình Khe cắm PCI Chủ Bus PCI: - Quản lý Bus PCI khe cắm mở rộng PCI - Gán IRQ địa I/O cho card PCI - Bus PCI sử dụng ngắt chuyển tiếp từ card PCI qua kênh IRO đến CPU Dùng khe cắm PCI: - Bus PCI Bus I/O chuẩn - Các thiết bị nối với bus PCI chạy với tốc độ khác với tốc độ PCU - Thường dùng cho thiết bị yêu cầu tốc độ cao 5.Khe cắm ISA: - Cấu hình khơng tự động - Bus ISA khơng quản lí tài nguyên - Thiết bị ISA phải yêu cầu tài nguyên hệ thống lúc khởi động - Dùng cho thiết bị cũ khồn yêu cầu tốc độ cao Hình Khe ISA 6.Cổng IEE 1934: Hay gọi Firewire dùng để cung cấp tốc độ cao, truyền lượng liệu lớn khoảng thời gian ngắn (từ 800 Mbps đến 3.2 Gbps), dùng cho máy in đồ họa chữ Hình Cổng IEE 1934 7.Bàn phím (Keyboard): - Là thiết bị nhập cho phép đưa liệu vào máy tính - Có nhiều loại khác nhau: o Keyboard tiêu chuẩn o Keyboard cho máy xách tay o keyboard ảo - Cấu tạo: gồm nút nhấn nối đường dây tín hiệu dạng ma trận mạch điện tử giải mã Hình Bàn phím 8.Chuột (Mouse): Hình Chuột - Có số loại chuột phổ biến: o Chuột bi lăn o Chuột quang o Trackball (chuột bi xoay) o Touch pads (chuột máy tính xách tay) - Kết nối chuột o Cổng nối tiếp o Cổng PS/2 DIN từ bo mạch hệ thống o Cổng USB o Dùng đầu nói chữ Y o Kết nối không dây 9.USB: - USB cho phép kết nối đồng thời đến thiết bị ngoại vi (sử dụng chia –hub) với khả tự nhận dạng thiết bị OS hỗ trợ Kết nối chuẩn sử dụng đầu nối bốn chân chiều dài cáo không 25m (tính từ cổng USB đến thiết bị) - Phân loại: o USB 1.0: tốc độ truyền ngắn 1.5 Mbps, tốc độ truyền cao 12 Mbps o USB 2.0: tốc độ truyền cao 480 Mbps o USB 3.0: tốc độ truyền tối đa 50 Gbps Hình USB 10 Hệ thống Video PC: a) Màn hình- Monitor - Khái niệm: thiết bị cho phép hiển thị thơng tin giao tiếp người sử dụng với máy tính suốt trình làm việc - Phân loại: CRT (Cathode Ray Tube), LED (Light Emiting Diode), LCD (Liquit Crystal Display), PLASMA - Hãng sản xuất: SAMSUNG, IBM, DELL, LG… - Thơng số kĩ thuật:  Kích thước hình: 15/17/19/21…inch, tính theo đường chéo  Pixel: đơn vị kích cỡ ảnh, pixel kết hợp màu RGB (Red, Green, Blue)  Dot pitch: khoảng cách điểm sáng màu liền kề  Độ phân giải: 1024x768 b) LCD Panel - Độ phân giải m x n: + m=số lượng pixel theo chiều ngang + n=số lương pixel theo chiều đứng - Độ phân giải cao hình ảnh mịn - Độ sâu màu: D màu b bit + D= số lượng màu mà pixel hiển thị + B=log2D=số bit dùng để biễu diễn màu pixel c) Card video - Chất lượng hệ thống đánh giá theo: 10 o Tính an tồn hệ thống PC o Chất lượng hình ảnh (độ phân giải màu sắc) o Đặc trưng tiết kiệm điện o Dễ cài đặt sử dụng - Yếu tố định 1card video o Bus liệu o Dung lượng Ram video - Các kiểu bus sử dụng cho card video o Bus VESA o Bus PCI o Bus AGP (dùng với card đồ họa) - Card video có xử lí rieng để tăng cường tính hiển thị thông tin PC - Giảm bớt gánh nặng cho CPU cồn việc o Giải mã MPEG o Đồ họa 3-D o Cổng kép o CHuyển màu không gian o Interpolated scaling o EPA Greeen PC support d) Định vị card video - VRAM (video RAM) - SGRAM (synchronous graphics RAM) - WRAM (window RAM) 11 - 3-D RAM e) Cổng nối tiếp song song  Cổng nối tiếp - Truyền số liệu nối tiếp - Đếm số chân cổng để nhận dạng - Còn gọi đầu nối DB-9 DB-25 - Ln male - Có thể có COM1, COM2, COM3 COM4  Truyền số liệu song song - Truyền số liệu song song - Cáp có chiều dài hạn chế - Luôn cổng female - Thường dùng cho máy in song song, cịn có ứng dụng khác - Có thể có LPH1, LPH2, LPH3 f) Kết nối không modem - Một cáp đặc biệt (null modem cable hay modem eliminator) cho phép truyền liệu hai thiết bị DTE không cần modem 12 - Cáp có vài dây nối chéo để mô modem g) Ổ đĩa cứng - Hay gọ ổ cứng (Hard Disk Drive) thiết bị dùng để lưu trữ liệu bề mặt điwx trịn phủ vật liệu từ tính - Là loại nhớ “Khơng thay đổi”, có nghĩa chúng không bị liệu ngừng cung cấp ngồn điện cho chúng - Là thiết bj quan trọng hệ chúng chứa liệu thành trình làm việc người sử dụng máy tính Những hư hỏng thiết bị khác hệ thóng máy tính sử chữa thay được, liệu bị yếu tố hư hỏng phần cứng ỏ đĩa cứng khó lấy lại - Là khối nhất, đĩa cứng lắp ráp cố địnhtrong ổ từ sản xuất nên thay đĩa cứng với cách hiểu với ổ đĩa mềm ổ đĩa quang - Ổ cứng thường gắn liền với máy tính để lưu trữ liệu cho dù chúng xuất muộn so với máy tính III Các kĩ thuật áp dụng quản lí thiết bị 1.Kĩ thuật vùng đệm: a) Khái niệm o Vùng đệm vùng nhớ trung gian dùng làm nơi lưu trữ thông tin tạm thời thao tác vào /ra o Để thực thao tác vào / càn thực bước sau: - Kích hoạt thiết bị - Chờ thiết bị đạt trạng thái định - Chờ thap tác vào hực b) Mục đích 13 Việc chờ đợi thiết bị đạt trạng thái thích hợp chiếm thời gian lớn tổng thời gian thực thao tác vào /ra Vì vậy, để đảm bảo tốc độ hoạt độgn chung toàn hệ thống, thao tác vào/ cần phải sử dụng vùng đệm nhằm mục đích: - Giảm số lượng thao tác vào/ra vật lí - Cho phép thực song song thao tác vào/ra với thao tác xử lí thơng tin khác - Cho phép thực trước phép nhập liệu c) Phân loại vùng đệm  Vùng đệm chung chuyển - Hệ thống tổ chức vùng nhớ riêng biệt: vùng nhớ vào vùng nhớ - Tương ứng hệ thống có hai lệnh để đử thơng tin lấy thơng tin - Trong chương trình ứng dụng, sau mở file thông tin đc chuyển từ vùng nhớ vào Khi gặp lệnh đọc thông tin đc chuyển từ vùng nhớ tới địa tương ứng chương trình ứng dụng, giá trị đc lưu trữ hai nơi nhớ Sau giá trin cuối vùng đệm xử lí, vùng đệm trở nên rỗng hệ thống tổ chức nhập thông tin vào thới điểm sớm để giảm thời gian chờ đợi, hệ thống tổ chức nhiefu vùng đệm nào, hết thông tin vùng đệm hệ thống chuyển sang vùng đệm - Đối với vùng đệm ra, thơng tin xử lí tương tự tho trình tự ngược lại lệnh ghi(write) không đưa trục tiếp thoognt in thiết bị mà đưa vào vùng đệm Khi vùng đệm đầy, hệ thống chuyển sang làm việc với vung đệm đồng thời đưa thông tin từ vùng đệm trước thiết bị - Ưu điểm vùng đẹm trung chuyển có hẹn thống song song cao, phổ dụng (áp dụng cho phép vào/ra), cách thức tổ chức đơn giản nhược điểm tốn nhớ (phải tổ chức đơn giản nhwung nhược điểm tốn nhớ (phải tổ chức hai vùng nhớ riêng), trao đôei thông tin nhớ  Vùng đệm xử lí 14