Nguyên lý hệ điều hành

TÌM HIỂU FILE VÀ THIẾT BỊ NHẬP XUẤT CỦA WINDOWS nguyên lý hoạt đọng của hệ thống máy tính. các tính năng của việc quản lý file. khi của sổ windowns mở khi hoạt đọng thì việc tìm và cài đặt hệ thống là rất quan trọng nên bài này tôi viết về TÌM HIỂU FILE VÀ THIẾT BỊ NHẬP XUẤT CỦA WINDOWS để mọi người biết.

Hà Nội, ngày 09 tháng 05 năm 2014 Bộ Giáo dục & Đào tạo Trường Đại học Mỏ Địa Chất – Khoa CNT Báo cáo: BÀI TẬP: NGUYÊN LÝ HĐH ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU FILE VÀ THIẾT BỊ NHẬP XUẤT CỦA WINDOWS Người Hướng Dẫn: Đinh Bảo Ngọc Nhóm SV Thực Hiên: Lê Đình Hải-1221050202 Lớp: Công Nghệ Phần Mềm K57 1 Nguyên Lý Hệ Điều Hành LỜI MỞ ĐẦU Trong xu thế công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay, ta không thể không nhắc tới ngành công nghệ thông tin. Ngành khoa học máy tính đã xuất hiện từ rất lâu buổi sơ khai là nhưng máy tính khổng lồ qua nhiều lần thay đổi máy tính bây giờ thật nhỏ gọn tiện dụng. Với hệ thống phần mềm ngày càng hoàn thiện hơn. Chính vì thế việc quản lý file và các thiết bị nhập xuất của hệ thống càng quan trọng hơn bao giờ hết nó là thứ thiết yếu của một hệ điều hành. Chính vì vậy nhóm em chọn đề tài quản lý file và các thiết bị nhập xuất của windows. Với sự hiểu biết còn hạn chế cộng với vốn kiến thức cần phải học hỏi nhiều nên bài báo cáo của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong có được sự góp ý của cô giáo và các bạn để kết quả của em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! 2 Nguyên Lý Hệ Điều Hành MỤC LUC 3 Nguyên Lý Hệ Điều Hành I. HỆ THỐNG QUẢN LÝ T Ậ P TIN 1. Khái niệm tập tin – thư mục  Tập tin ( file)  Tập tin là đơn vị lưu trữ thông tin của bộ nhớ ngoài.  Các tiến trình có thể đọc hay tạo mới tập tin.  Các thông tin trong tập tin là bền vững không bị ảnh hưởng bởi các xử lý ngoại trừ người sử dụng muốn xóa.  Tập tin được quản lý bởi hệ điều hành.  Thư mục (Folder)  Thư mục lưu trữ các tập tin theo một qui định.  Một số hệ thống coi thư mục cũng như là tập tin.  Hệ thống quản lý tập tin  Các tập tin được quản lý bởi hệ điều hành với một cơ chế riêng gọi là hệ thống quản lý tập tin.  Hệ thống quản lý tập tin bao gồm: cách hiển thị , các yếu tố cấu thành tập tin, cách truy xuất, các thao tác trên tập tin và thư mục. 2. Tập tin (file)  Tên tập tin: - Mỗi tập tin được quản lý bằng một tên. - Cách đặt tên tập tin mỗi hệ diều hành là khác nhau.  Cấu trúc tập tin: - Dãy các byte không có cấu trúc. - Dãy các record có chiều dài cố định  Kiểu tập tin: Các hệ điều hành hỗ trợ cho nhiều loại tập tin khác nhau - Tập tin thường: là tập tin text hay nhị phân chứa các thông tin của người sử dụng. - Thư mục: là một loại tập tin hệ thống dùng lưu trữ cấu trúc hệ thống tập tin - Tập tin có ký tự đặc biệt: liên quan đến nhập xất thông qua các thiết bị nhập xuất  Thuộc tính của tập tin: Các thông tin về tập tin gọi là thuộc tính tập tin. Thuộc tính tập tin thường là các thông in: - Bảo vệ: bảo vệ việc truy xuất từ người sử dụng - Mật khẩu: Mật khẩu cần thiết khi truy xuất. - Người tạo: Chỉ danh người tập tin. - Người sở hữu: Chỉ danh người sở hữu hiện tại. 4 Nguyên Lý Hệ Điều Hành - Chỉ đọc: 0: đọc ghi, 1: chỉ đọc - Ẩn: 0 bình thường, 1 không hiển thị khi liệt kế - hệ thống: 0 bình thường, 1 tập tin hệ thống . - Khoá: 0 không khóa, 1 bị khóa - Độ dài record: số byte trong một record - Thời gian tạo: ngày , giờ tạo tập tin - Thời gian truy xuất sau cùng: ngày , giờ truy xuất gần nhất - Thời gian thay đổi cuối cùng: ngày, giờ thay đổi tập tin - Kích thước hiện thời: Số byte tập tin o Thư mục (fodler)  Hệ thống thư mục cấp bậc: - Một thư mục thường chứa các entry. Mỗi entry thể hiện cho một tập tin( chứa các thuộc tính tập tin) - Số lượng thư mục trên mỗi hệ điều hành là khác nhau. - Một số hệ thống chỉ có một thư mục duy nhất, nhưng một số hệ thống có thư mục gốc, trong thư mục gốc có các thư mục con và trong các thư mục con lại có các thư mục con nữa.  Đường dẫn - Trong hệ thống tổ chức thư mục cấp bậc theo hình cây có hai cách để xác định một tập tin: đường dẫn thuyệt đối, đường dẫn tương đối. - Trong hầu hết các hệ điều hành tổ chức thư mục “.” và “ ” để chỉ ra thư mục hiện hành và thư mục cha. 3. Các chức năng hệ thống tập tin Một hệ thống tập tin thông thường bao gồm các chức năng sau: - Tạo tập tin - Xoá tập tin - Mở tập tin - Đọc, ghi tập tin - Tìm kiếm tập tin - Đổi tên tập tin - Tạo thư mục - Xóa thư mục - Đổi tên thư mục 4. Cài đặt hệ thống tập tin  Cấu trúc tập tin - Mỗi tập tin hay thư mục (tập tin đặc biệt) được thể hiện bằng một Entry tập tin. - Cấu trúc của Entry tập tin lưu trữ thông tin về tập tin tương ứng - Trước khi tập tin được đọc, ghi hệ thống phải biết đường dẫn do người sử dụng từ đó định vị được cấu trúc entry của tập tin 5 Nguyên Lý Hệ Điều Hành - Cấu trúc một entry tập tin: Hình 1.1  Cấu trúc thư mục - Thư mục chứa các tập tin do đó chứa các entry của tập tin, kích thước mỗi Entry tuỳ thuộc mỗi hệ thống - Trong hệ thống quản lý tập tin cần phải định vị cấu trúc thư mục gốc, và các - thư mục con  Quản lý vùng nhớ còn trống trên đĩa Hệ thống quản lý tập tin còn phải thực hiện lưu trữ các thông tin về các ô nhớ đã sử dụng chưa? Các ô nhớ đã sử dụng thuộc về tập tin, thư mục nào?  Phương pháp định vị liên tiếp: lưu trữ nội dung tập tin trên một dãy các khối liên tiếp nhau. - Ưu điểm : dễ cài đặt, dễ thao tác trên các tập tin - Khuyết điểm: Xử lý phức tạp khi kích thước tập tin thay đổi, sự phân - mảnh trên đĩa gây lãng phí  Phuơng pháp định vị bằng danh sách liên kết: Không có sự phân mảnh vì các ô nhớ được cấp phát hết, truy xuất chậm vì các ô nhớ chứa nội dung tập tin nằm rải rác. 6 Nguyên Lý Hệ Điều Hành Hình 1.2 5. Hệ thống tập tin MS-DOS  Cấu trúc tổng quát hệ thống tập tin MS-DOS bao gồm các cấu trúc: - Bảng tham số đĩa: lưu trữ các thông tin về đĩa và các thông tin cần thiết cho hệ thống tập tin. - Cấu trúc FAT(File Allocation Table): Lưu trữ các thông tin địa chỉ các ô nhớ còn trống, các ô nhớ nào thuộc về mỗi tập tin,… - Cấu trúc thư mục gốc(ROOT):Cấu trúc thư mục gốc bao gồm các Entry của tập tin, thư mục con. - Vùng lưu trữ dữ liệu(Data): Lưu trữ nội dung tập tin và các cấu trúc thư mục con. Cấu trúc thư mục con tương tự cấu trúc thư mục gốc. Hình 1.3  Bảng tham số đĩa(BPB): nằm trong bootsec bắt đầu tại địa chỉ offset 0 và chứa các thông tin: Offset Kích thước(B) Tên, ý nghĩa +0h 3 JMP Lệnh nhảy đến đọan mồi HĐH 7 Nguyên Lý Hệ Điều Hành 0h+3 8 Version Tên Cty, Version của HĐH +0Bh 2 SecSiz Số byte trong một sector +0Dh 1 ClustSiz Số sector của cluster +0Eh 2 ResSec Số Sector trước bảng FAT +10h 1 FatCnt Số bảng FAT cài đặt +11h 2 RootSiz Số Entry tối đa của ROOT +13h 2 TotSecs Tổng số sector đĩa <32MB +15h 1 Media Byte chỉ danh đĩa +16h 2 FatSiz Số sector trong bảng FAT +18h 2 TrkSecs Số sector trên mỗi Track +1Ah 2 HeadCnt Số đầu đọc ghi …… +20h 4 TotSec Tổng số sector đĩa >32MB ……. +3eh Bắt đầu đoạn CTmồi HĐH  Đối với đĩa cứng sector đầu tiên là masterboot chứa bảng tham số partition. Địa chỉ offset bảng partition bắt đầu tại 01BEh . Với một đĩa cứng có thể chi thành 4 partition, mỗi partition được thể hiện bằng một Entry(16byte) có cấu trúc như sau: Offset Kích thước(B) Tên, ý nghĩa 8 Nguyên Lý Hệ Điều Hành +0h 1 Boot =0 không Active, =80h Active +1h 1 HdBeg Số mặt bắt đầu +2h 2 SecCylBe g Số cylinder bắt đầu(10bit) và sector bắt đầu (6bit) +4h 1 Sys =0Unknown, =1: Dos FAT 12bit, ; =4: Dos FAT 16bit +5h 1 HdEnd Số mặt kết thúc +6h 2 SecCylEn d Số cylinder kết thúc(10bit) và sector kết thúc (6bit) +8h 4 SecLogic Sector bắt đầu tương đối +0Ch 4 TotSecs Tổng số sector của partition  Cấu trúc Fat( file allocation table) Khái niệm Cluster: Khi đĩa được format đơn vị nhỏ nhất trên đĩa là Sector. Đối đĩa cứng lớn có nhiều sector mà Dos không thể quản lý được. Trong trường hợp này để giảm số sector cần quản lý bằng cách định nghĩa cluster là tập hợp các sector. Lúc này Dos chỉ quản lý Cluster thay vì sector. - Số hiệu các entry trong bảng Fat thể hiện cho các cluster có số hiệu tương ứng trong vùng dữ liệu. - Fat thể hiện thông tin về các cluster còn trống hay không? Và các cluster đã sử dụng thuộc về tập tin nào. -Do Trong Fat 2 phần tử đầu tiên dành riêng không sử dụng nên số hiệu cácentry được đánh số từ 2 trở đi. Chính vì vậy số hiệu cluster cũng được đánh số từ 2 trở đi. - Fat có 3 loại : fat 12bit, fat 16bit, fat 32bit. Đối với Fat 12bit thì kích thước mỗi Entry trong Fat là 12 bit và quản lý được số cluster tối đa là (2 12 -2). Tương tự đối với Fat 16bit và Fat 32bit. - Fat 12bit dùng cho đĩa <32MB, Fat 16Bit dùng đĩa <2GB và Fat 32Bit dùng 9 Nguyên Lý Hệ Điều Hành cho đĩa cứng > 2GB( HĐH Windows) - Nội dung của Fat o Dos quản lý tập tin bằng cách giá trị entry của cluster này chứa giá trị là số thứ tự entry tiếp theo nó, cứ thế các cluster của một tập tin tạo thành một chuỗi cho đến khi gặp dấu hiệu kết thúc tập tin. o Tuỳ thuộc vào loại fat 12bit hay 16bit các entry có giá trị như sau:  0(000) : Cluster tương ứng số hiệu entry còn trống  (0)002- (F)FEF : Cluster đang chứa dữ liệu của một tập tin nào đó, giá trị là của nó là số hiệu cluster kế tiếp  (F)FF0 – (F)FF6 : Dành riêng không sử dụng  (F)FF7 : Cluster hỏng  (F)FF8- (F)FFF : Cluster cuối cùng của tập tin Một ví dụ nội dung của Fat: Hình 1.4 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0a 0 b 0c 0 d 0e 0f 0 0 0 3 0 4 0 5 Ff 0 0 0 0 0 9 0a 0 b 15 0 0 00 0 0 0 0 10 [...]... I-node của /usr/ast/mbox Hình 1.12 II HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHẬP XUẤT 1 Các khái niệm Một trong các chức năng chính của hệ điều hành là hệ thống quản lý thiết bị nhập xuất Hệ điều hành chỉ thị cho các thiết bị, kiểm soát các ngắt và lỗi 21 Nguyên Lý Hệ Điều Hành Ngoài ra hệ điều hành phải cung cấp cơ chế giao tiếp đơn giản và tiện dụng giữa các thiết bị và các phần còn lại của hệ thống Việc giao tiếp này phải... tạp Nó phải cần được che dấu sâu trong hệ điều hành, và một phần ít của hệ thống biết về chúng Cách tốt nhất để che dấu chúng là hệ điều hành có mọi tiến trình thực hiện thao tác nhập xuất cho tới khi hoàn tất mới tạo ra một ngắt Tiến trình có thể tự khoá lại bằng cách thực hiện lệnh WAIT theo một biến điều kiện hoặc RECEIVE theo một thông điệp 23 Nguyên Lý Hệ Điều Hành 2.1.2 Device Drivers Tất cả các... có một loại quan trọng khác gọi là hệ thống spooling dùng để khai thác tối đa thiết bị nhập xuất trong hệ thống đa chương 2.2 Các chức năng 2.2.1 Điều khiển thiết bị nhập xuất Chức năng của bộ điều khiển là giao tiếp với hệ điều hành vì hệ điều hành không thể truy xuất trực tiếp với thiết bị Việc thông tin thông qua hệ thống đường truyền gọi là bus Công việc của bộ điều khiển là chuyển đổi dãy các bit... loại thiết bị 24 Nguyên Lý Hệ Điều Hành Bộ điều khiển nhập xuất Đồng hồ Bàn phím RS232 phụ Đĩa cứng Máy in Màn hình Mono Màn hình màu Đĩa mềm RS232 chính Địa chỉ nhập xuất 040 – 043 060 – 063 2F8 – 2FF 320 – 32F 378 – 37F 380 – 3BF 3D0 – 3DF 3F0 – 3F7 3F8 – 3FF Vector ngắt 8 9 11 13 15 14 12 Hệ điều hành thực hiện nhập xuất bằng cách ghi lệnh lên các thanh ghi của bộ điều khiển Ví dụ bộ điều khiển đĩa... ; unsigned char DR[10] ; UnionTime CreateTime ; 16 Nguyên Lý Hệ Điều Hành UnionDate unsigned long }EntryDir; typedef union { unsigned char EntryDir }UnionDir; CreateDate ; ClustBegin; FileSize; Entry[32]; EntDir ; - Danh sách liên kết typedef struct Node{ void *Data; Node *Next; }NodeType; typedef NodeType *PointerType; Hình 1.8 17 Nguyên Lý Hệ Điều Hành int InsertLast (PointerType &List, PointerType... tượng thành cụ thể Driver của đĩa phải biết khối nào cần đọc, kiểm tra sự hoạt động của motor đĩa, xác định ví trí của đầu đọc đã đúng chưa 25 Nguyên Lý Hệ Điều Hành Nghĩa là device driver phải xác định được những thao tác nào của bộ điều khiển phải thi hành và theo trình tự nào Một khi đã xác định được chỉ thị cho bộ điều khiển, nó bắt đầu thực hiện bằng cách chuyển lệnh vào thanh ghi của bộ điều khiển... bị tuần tự 2.1.2 Điều khiển thiết bị Một đơn vị nhập xuất thường được chia làm hai thành phần chính là thành phần cơ và thành phần điện tử Thành phần diện tử được gọi là bộ phận điều khiển thiết bị hay bộ tương thích, trong các máy tính thường được gọi là card Một bộ phận điều khiển thường có bộ phận kết nối trên chúng để có thể gắn thiết bị lên đó Một bộ phận điều khiển có thể quản lý được 2 hay 4... chức thành từng bit và đặt trong buffer của bộ điều khiển Sau hiện checksum nội dung của buffer sẽ được chuyển vào bộ nhớ chính Ví dụ bộ điều khiển cho màn hình đọc các byte của ký tự để hiển thị trong bộ nhớ và tổ chức các tín hiệu để điều khiển các tia của CRT để xuất trên màn hình bằng cách quét các tia dọc, ngang Nếu không có bộ điều khiển, lập trình viên hệ điều hành phải tạo thêm chương trình điều. .. mềm hệ điều hành độc lập thiết bị, phần mềm người sử dụng 1.3 Hệ thống quản lý nhập/ xuất Hệ thống quản lý nhập xuất được tổ chức theo từng lớp, mỗi lớp có một chức năng nhất định và các lớp có giao tiếp với nhau theo sơ đồ sau: Các lớp Xử lý của người sử dụng Chức năng nhập xuất Tạo lời gọi nhập xuất, định dạng nhập xuất Phần mềm độc lập thiết bị Đặt tên, bảo vệ, tổ chức khối, bộ đệm, định vị Điều. .. thiết bị có thể được thi hành trên driver vì lý do hiệu quả hay những lý do khác nào đó 2.1.4 Phần mềm nhập xuất phạm vi người sử dụng Hầu hết các phần mềm nhập xuất đều ở bên trong của hệ điều hành và một phần nhỏ của chúng chứa các thư viện liên kết với chương trình của người sử dụng ngay cả những chương trình thi hành bên ngoài hạt nhân Lời gọi hệ thống bao gồm lời gọi hệ thống nhập xuất thường . quả của em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! 2 Nguyên Lý Hệ Điều Hành MỤC LUC 3 Nguyên Lý Hệ Điều Hành I. HỆ THỐNG QUẢN LÝ T Ậ P TIN 1. Khái niệm tập tin – thư mục . mục cũng như là tập tin.  Hệ thống quản lý tập tin  Các tập tin được quản lý bởi hệ điều hành với một cơ chế riêng gọi là hệ thống quản lý tập tin.  Hệ thống quản lý tập tin bao gồm: cách hiển. TẬP: NGUYÊN LÝ HĐH ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU FILE VÀ THIẾT BỊ NHẬP XUẤT CỦA WINDOWS Người Hướng Dẫn: Đinh Bảo Ngọc Nhóm SV Thực Hiên: Lê Đình Hải-1221050202 Lớp: Công Nghệ Phần Mềm K57 1 Nguyên Lý Hệ Điều