Nguyên lý hệ điều hành - Chương 0 potx

Ng Duc Thuan 1 nguyênlý hỆĐIỀU HÀNH ThS. NguyễnĐứcThuần BộmônHệThốngThôngTin Đ.H THUỶSẢN Ng Duc Thuan 2 Chửụng0: Caỏutruựcheọthoỏngmaựytớnh Ng Duc Thuan 3 Cơchếvậnhànhcủahệthống MộthệthốngthôngthườnggồmCPU vàcácbộđiều khiểnthiếtbò(BĐKTB -device controller). Cáctácvụcủa CPU vàBĐKTB cóthểthựcthisong hànhvàtranhchấp bộnhớchiasẻqua sựđiềukhiểnđồngbộcủamemory controller. MỗiBĐKTB phụtráchmộtloạithiếtbòcụthể(video adapter, disk drive, ) MỗiBĐKTB cómộtbuffer riêng. CPU chuyểndữliệutừbộnhớchínhđếnbuffer riêngcủa cácBĐKTB vàngượclại. DữliệucủacáctácvụI/O được chuyểntừthiếtbòđếnbuffer riêngcủaBĐKTB tươngứng. MỗikhikếtthúcmộttácvụI/O, BĐKTB thôngbáocho CPU bằngcáchgâyra ngắt (interrupts). Ng Duc Thuan 4 Ngắt(interrupts) Ngắt(interrupt) làcơchếchophéptạmngưngcôngviệc đangđượcCPU xửlýđểphụcvụmộtyêucầukhác. Khicóngắtxảyra, quyềnđiềukhiểnđượcchuyểngiao chotrìnhphụcvụngắt(interrupt service routine) thông qua bảngvector ngắt. Cácđặcđiểmcủacơchếngắt: –tănghiệusuấtxửlýcôngviệc–đặcbiệtlàcáctácvụI/O –ngắtthườngđượcphátkhởibởimộtthiếtbòphầncứng –thựchiệntheocơchếbấtđồngbộ(asynchronously) vớiprocess bò ngắt. Trap: ngắtmềm, phátkhởibởimộtlỗinàóhoặcdo user yêucầu. Vídụ: –Lỗichiacho0 (divided-by-zero), memory page fault… HầuhếtOS làinterrupt-driven operating systems Ng Duc Thuan 5 Chutrìnhthöïchieänleänh Ng Duc Thuan 6 Chutrìnhlệnhvớingắtquãng CPU kiểmtrangắtsaumỗilệnh – polling –vectored interrupt system Nếukhôngcóngắt, bắtđầumộtchukỳlệnhmới Nếucóngắtđangchờ, tạmngưngvàlưutrạngtháichươngtrìnhđang thựcthi(Program Check, Program Status Word, cácthanhghidữliệu, ), chuyểnqua thựcthitrìnhđiềukhiểnxửlýngắt(interrupt handler) Ng Duc Thuan 7 I/O structure HaiphươngthứcthựchiệnI/O SaukhibắtđầutácvụI/O, quyềnđiềukhiểnchỉđược trảvềkhivàchỉkhitácvụI/O hoàntất. –CPU phảichờđếnkhitácvụI/O hoàntất –Trongmộtthờiđiểm, cónhiềunhấtlà1 tácvụI/O đượcthựchiện, khôngxửlýđượcđồngthờinhiềuyêu cầuI/O. SaukhibắtđầutácvụI/O, quyềnđiềukhiểnđượctrả vềngaymàkhôngcầnchờhoàntấttácvụI/O –CPU cóthểthựcthilệnhkếtiếpmàkhôngphảichờ đếnkhitácvụI/O hoàntất –Trongmộtthờiđiểm, cóthểcónhiềutácvụI/O được thựchiệnđồngthời. Ng Duc Thuan 8 HaiphöôngthöùcI/O Synchronous I/O Asynchronous I/O Ng Duc Thuan 9 CáckỹthuậtthựchiệnI/O Programmed I/O (PIO) –Khôngdùngngắt, CPU phảichờtácvụI/O hoàntất Interrupt-driven I/O –CPU cóthểtiếptụcthựcthitrongsuốtquátrìnhxảyra I/O, khitácvụI/O hoàntấtthìsẽphátramộtngắtbáo hiệuchoCPU. Direct Memory Access (DMA) –Mộtkhốidữliệượcchuyểntrựctiếpgiữabộnhớvà thiếtbòI/O màkhôngcầnqua CPU –ThườngsửdụngchocácthiếtbòI/O cótốcđộ cao. Ng Duc Thuan 10 Storage structure Bộnhớchính(main memory):CPU chỉcóthểtruycập trựctiếpthanhghi(registers) vàbộnhớRAM. Bộnhớphụ(secondary storage):hệthốnglưutrữthôngtin bềnvững(nonvolatile storage). Đóatừ(magnetic disks) –Bềmặtđóachiathànhcácrãnh(tracks), cácrãnhnàượcchia nhỏhơnthànhcáccungtừ(sectors). – Cylinder: tậpcáctrack tạothànhmộthìnhtrụ – Disk controller: bộđiềukhiểnquátrìnhgiaotiếpgiữaCPU vàđóa. [...]... nhau – Khai thác nguyên lý “locality” n a u h T Cần có chiến lược quản lý bộ nhớ cache thích hợp Trong cơ chế caching, một dữ liệu có thể được lưu trữ nhiều nơi ® phải bảo đảm tính nhất quán dữ liệu (consistent): bài toán cache coherency c u D g N 14 Bảo vệ phần cứng Chức năng của hệ điều hành là kiểm tra toàn bộ hệ thống Hệ điều hành cung cấp chức năng chia sẻ tài nguyên cho nhiều chương trình, vì... cấp hệ thống lưu trữ Hệ thống lưu trữ có thể phân cấp theo các tiêu chuẩn – – – – Tốc độ (speed, access time) Dung lượng (capacity) Giá cả (cost) Độ bền vững dữ liệu (volatility) – – – – – Giá thành giảm dần Dung lượng tăng dần Thời gian truy cập tăng dần Tần suất truy cập của CPU giảm dần Chế độ lưu trữ bền vững (non-volatile) c u Hệ thống phân cấp từ trên xuống theo n a u h T D g N 12 Phân cấp hệ. .. điều hành là kiểm tra toàn bộ hệ thống Hệ điều hành cung cấp chức năng chia sẻ tài nguyên cho nhiều chương trình, vì vậy phải có cơ chế kiểm tra và xử lý lỗi ứng với mỗi một chương trình Các lỗi chương trình do phần cứng phát hiện và thông báo cho hệ điều hành để ra quyết đònh chấm dứt và thông báo Bảo vệ phần cứng bao gồm cơ chế bảo vệ CPU, Bộ nhớ, Thiết bò nhập xuất… n a u c u h T D g N 15 . Thuan 15 Bảovệphầncứng Chứcnăngcủahệđiềuhànhlàkiểmtratoànbộ hệthống. Hệ iềuhànhcungcấpchứcnăngchiasẻtài nguyênchonhiềuchươngtrình, vìvậyphảicócơ chếkiểmtravàxửlýlỗiứngvớimỗimộtchương trình. Cáclỗichươngtrìnhdo. Duc Thuan 1 nguyênlý hỆĐIỀU HÀNH ThS. NguyễnĐứcThuần BộmônHệThốngThôngTin Đ.H THUỶSẢN Ng Duc Thuan 2 Chửụng0: Caỏutruựcheọthoỏngmaựytớnh Ng Duc Thuan 3 Cơchếvậnhànhcủahệthống MộthệthốngthôngthườnggồmCPU. ngắtmềm, phátkhởibởimộtlỗinàóhoặcdo user yêucầu. Vídụ: –Lỗichiacho0 (divided-by-zero), memory page fault… HầuhếtOS làinterrupt-driven operating systems Ng Duc Thuan 5 Chutrìnhthöïchieänleänh Ng