Bài Giảng Môn Học Nguyên Lý Hệ Điều Hành - Đại Học Hàng Hải

Qu n lý file trong MSDOS .... Qu n lý Processor .... Phân ph i Processor .... H đi u hành phân tán Distribute Operating System ...

TR NG I H C HÀNG H I KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN

B M Ô N K T H U T M Á Y T Í N H

H i Phòng – 2009

- 2 -

M C L C

Ch ng I: NH NG KHÁI NI M C B N

1 C u trúc phân l p và h th ng tính toán

2 Tài nguyên h th ng

3 nh ngh a OS

4 Tính ch t chung c a OS

5 Thành ph n OS

5 Nguyên t c xây d ng OS

Ch ng II: QU N LÝ THI T B

1 Quan h phân c p trong t ch c và qu n lý TBNV

2 C ch phòng đ m ( Buffer)

3 SPOOL

4 Qu n lý file

5 Qu n lý file trong MSDOS

Ch ng III: QU N LÝ B NH

1 t v n đ

2 Qu n lý b nh logic- c u trúc m t ch ng trình

3 Qu n lý b nh v t lý

4 Qu n lý b nh IBM PC c a MSDOS

Ch ng IV: QU N LÍ TI N TRÌNH

I Qu n lý ti n trình

1 Khái ni m

2 T ch c ti n trình

3 i u đ ti n trình - Tài nguyên G ng

4 Tình tr ng b t c ( congestion)

5 Ng t ( Interupt)

II Qu n lý Processor

1 Processor v t lí và Processor logic

2 Phân ph i Processor

3 i u đ ti n trình

A Ch đ m t dòng x p hàng

B Chi n l c nhi u dòng x p hàng

Ch ng V: H I U HÀNH NHI U PROCESSOR

I H đi u hành nhi u Processor

1 C u hình nhi u Processor

2 H đi u hành nhi u processor:

3 H đi u hành phân tán ( Distribute Operating System)

4 c tr ng c a h đi u hành phân tán

II Qu n lí tài nguyên trong h đi u hành phân tán

1 Qu n lý thi t b , qu n lý File

2 Qu n lý b nh

3 Qu n lý ti n trình

TÀI LI U THAM KH O

• Có các TBNV theo yêu c u hay không

Tuy nhiên yêu c u c a User là đa d ng, kh n ng c a h th ng có h n nên đôi khi chi phí cho

h th ng khá cao song l i ích mà h th ng mang l i nh

kh c ph c đ a ra gi i pháp t ng tính v n n ng c a h th ng qua processor:

a C s hoá h l nh:

Tr c đây máy tính có các ch c n ng chuyên d ng tính c n, sin, e_m , loga vì v y trong máy l p ráp nhi u vi m ch th c hi n các ch c n ng trên vì v y khi s d ng không thay đ i đ c Nay thay các ch c n ng này b ng ph n m m do đó máy tính v n n ng h n, t c đ cao h n, đ n đ nh và giá thành h

b Tách TBNV ra kh i processor: (micro hoá procesor)

• Chuy n giao m t s công vi c cho TBNV đ m nhi m

• Processor t p trung x lý bit

• su t các thu t toán gi i quy t các tác v trên b ng các phép x lý bit, byte, hoàn thi n

• Cung c p cho User các công c cho phép h mô t các gi i thu t c n thi t đ ng th i c

s hoá các th vi n do đó ngôn ng thu t toán và ch ng trình d ch ra đ i

• User có th tác đ ng lên MTDT qua các ch ng trình m u ho c ch ng trình d ch

c Chuy n nguyên t c L nh thành Menu

Kh c ph c nh c đi m c a hai hình th c t ch c trên: t ch c c hai hình th c

X Khi đ a h p sáng hay khung tích c c t i m t bi u t ng thì dòng chú thích xu t

hi n

X Khi đ a h p sáng hay khung tích c c áp vào m t m c nào đó b ng l i thì bi u

t ng xu t hi n Ngoài ra còn t n t i c ch phím nóng, l nh chu n

X Th i gian: th i gian th c hi n m t câu l nh

X Trong h th ng có nhi u processor thì th i gian c a m i processor đ c qu n lý và phân ph i riêng bi t nh nh ng tài nguyên đ c l p

OS là m t h th ng mô hình hoá mô ph ng các ho t đ ng c a máy, c a user và c a thao tác

viên ho t đ ng trong ch đ đ i tho i nh m t o môi tr ng khai thác thu n ti n và qu n lý t i u các

tài nguyên c a h th ng tính toán

Tóm l i:

OS là m t h chuyên gia ra đ i s m nh t và hoàn thi n nh t vì hai y u t :

X V n đ mà OS gi i quy t n y sinh t nh ng ng i làm tin h c do đó bài toán chính

c p thông tin cho user

T n t i hay không t p tin f1.txt

Ch t l ng thông tin trên đ a ntn?

c m t ph n thông tin trong f1.txt hay toàn b

X Ngôn ng máy( Ngôn ng th c hi n )

M i ngôn ng khác đ u ph i đ c ánh x sang ngôn ng th c hi n

X Ngôn ng v n hành(OS):

Thao tác viên giao ti p v i h th ng

X Ngôn ng thu t toán:

MSDOS.SYS COMMAND.COM Các l nh ngo i trú

Các Modul đ c vi t theo đ a ch t ng đ i k t đ u b nh , khi th c hi n chúng đ c đ nh

v t i vùng nh c th nh v y h th ng s d ng b nh linh ho t h n và OS không ph thu c vào

M t công vi c c a OS có th đ c th c hi n b ng nhi u ph ng ti n khác nhau cho phép

user ch n gi i pháp t i u v i bài toán c a mình

VD: Khi in t p f1.txt có các gi i pháp:

C:\>COPY f1.txt PRN C:\>TYPE f1.txt >PRN C:\>PRINT f1.txt

e Giá tr chu n (ng m đ nh):

H th ng chu n b s n các b ng giá tr cho các tham s đi u khi n

N u trong các câu l nh còn thi u nh ng tham s giá tr thì h th ng s l y giá tr t ng ng

b ng giá tr chu n đ th c hi n

VD: C:\BT> DIR

Xem đ a nào: C

Th m c nào: BT Cái gì: m i th m c con, t p trong th m c này và không b che

Nh th nào: đ y đ thông tin, liên t c theo d li u

Ra đâu: thi t b chu n Tham s : m i tham s

- 8 -

Ch ng II: QU N LÝ THI T B

t v n đ

• TBNV đã tr thành đ i t ng làm vi c c a OS khi h th ng ph c t p

• Các TBNV đ m nhi m vi c truy n thông tin qua l i gi a các b ph n c a h th ng

ö Vì v y v n đ t ch c thông tin, ph ng pháp truy nh p t i chúng nh th nào

• VXL ch đi u khi n các thao tác vào/ra ch không tr c ti p th c hi n

• Các TBNV không tr c ti p g n vào VXL mà g n v i thi t b qu n lý

• M t thi t b đi u khi n và các TBNV ph thu c nó t o thành m t kênh(channel)

Nh v y: thi t b qu n lý đóng vai trò nh m t máy tính chuyên d ng:

• Nhi m v đi u khi n TBNV

• Có ngôn ng riêng, l nh riêng

• TBNV và thi t b đi u khi n ho t đ ng đ c l p v i nhau và đ c l p v i VXL

• Ch ng trình vi t trên ngôn ng thi t b đi u khi n và TBNV g i là ch ng trình kênh(channel program)

c Th c hi n các phép vào/ra:

VXL t o ra m t ch ng trình t ng ng v i công vi c c n th c hi n, sau đó chuy n giao

ch ng trình kênh và d li u t ng ng cho thi t b đi u khi n và ti p t c th c hi n ch ng trình c a mình

Các phép vào/ra đ c đi u khi n theo nguyên lý Macroprocessor cho phép trong lúc các phép vào/ra đ c th c hi n TBNV thì VXL v n ho t đ ng, song th c hi n các tính toán và đi u khi n khác khi ch a c n đ n k t qu vào/ra

Khi công vi c đ c hoàn thành báo cho VXL bi t b ng tín hi u ng t, Tu theo tín hi u ng t:

m b o t ng tác ch t ch gi a TBNV và VXL thì kênh phát tín hi u ng t vào/ra, nó luôn luôn b o v h th ng m t tr s qua đó có th đánh giá ch t l ng th c hi n phép vào/ra: mã tr

v (return code) VXL t m d ng công vi c c a mình và chuy n sang phân tích mã tr v đ đánh giá

k t qu , ch t l ng công vi c

d Khi nào ch ng trình kênh k t thúc:

Các l nh trong ch ng trình kênh k t thúc khác nhau nên m t phép vào/ra có th thúc nhi u m c vì v y kênh báo cho h th ng bi t k t qu phép vào/ra càng s m càng t t

Các ch ng trình ng d ng, ch ng trình ng t vào/ra, ch ng trình kênh t o thành các ti n trình đ c l p, ho t đ ng song song và ch u s đi u đ chung c a h th ng

• m b o bi n đ i topo th c hi n tr c ho c sau khi x lý thông tin mà không làm

m t tính liên t c c a thông tin

X Phòng đ m g n v i h th ng: khi xây d ng h th ng thì xây d ng ngay c ch phòng

đ m và ch g n vào m t file c th nào đó

3 SPOOL (Simultaneous Peripheral Operation On_Line) H th ng mô ph ng các phép trao đ i TBNV trong ch đ tr c ti p

Vai trò c a TBNV: tr m nh n ch ng trình kênh và d li u, g i các mã tr ng thái cho h

th ng phân tích

Tuy nhiên: m i ch ng trình và d li u c a TBNV ho t đ ng t ng t nh TBNV có th c vì

v y có th dùng ph n m m đ mô ph ng ho t đ ng c a TBNV và coi nó nh m t TBNV o

ng d ng:

X Mô ph ng quá trình đi u khi n, qu n lý TBNV

X T o ra các SPOOL, mô ph ng các phép trao đ i ngo i vi ngay trong lúc th c hi n SPOOL: k thu t x lý mà thi t b cu i trong ch ng trình c a user đ c t m th i thay th

b i thi t b trung gian

X Sau khi k t thúc ch ng trình vào th i đi m thu n ti n thông tin s đ c đ a ra thi t

b cu i theo yêu c u c a user

X Không can thi p vào ch ng trình c a user

X Ti n hành ngay trong lúc th c hi n phép trao đ i vào/ra

X B o v d li u: không đ m t thông tin khi có s c k thu t ho c ch ng trình th m chí truy nh p b t h p l

X T ch c có hi u qu đ m b o ti t ki m b nh ngoài và d truy nh p

X M i thao tác ph c t p ph i “trong su t ” v i user đ m b o công c truy nh p t i tay user d ng đ n gi n nh t

Nh v y:

X T n t i các câu l nh: đ c, ghi, t o, đ i tên, đóng, m file

X T ch c thông tin trên ph ng ti n mang tin và t đ ng ghi nh n s đ

X B trí file đ đáp ng yêu c u truy nh p và tìm ki m

X C u trúc l u tr tu n t , t n t i b n ghi đ c bi t l u tr các tham s file

X T n t i c ch th m c, b ph n hoá tên file ph m vi nh t đ nh, các Thông tin liên

h v i nhau b ng danh sách móc n i

Có c ch b o v file:

X T nh: liên quan t i toàn b file và c đ nh theo th i gian

X ng: xác l p khi m file đ c, ghi thông tin

Xoá d li u trong file:

X M c v t lý: toàn b n i dung file

X M c logic: ng t các móc n i liên h v i file

X T n t i nhi u thành ph n, ph thu c vào thi t b vì nó ph i liên h v i h th ng

5 Qu n lý file trong MSDOS

B nh ngoài(đ a t ) có hai tham s chính:

X Tham s v thi t b đ c đ a t

X Tham s v b n thân đ a

a Thi t b đ c, ghi:

Truy nh p V t lý Trao đ i Vào/ra Thi t b Vào/ra

H qu n tr CSDL P/th c truy nh p Truy nh p Logic

OS

User

X MB: Master Boot Boot chính c a đ a t

X MB tr t i Boot Sector và nh ng Boot Sector còn l i(n u có)

X Boot Sector tr t i Root Directory và t Root truy nh p vào FAT1, t FAT1 truy nh p

t i File Boot sector: luôn t n t i m i đ a t

Nó bao g m hai ph n:

X Xác đ nh tham s t ch c c a đ a: đ c thù cho m i đ a

X Ch ng trình m i ph c v cho vi c n p h đi u hành: vùng này là b t bu c v i đ a h

th ng, v i đ a ghi d li u tì có th b tr ng

N p h th ng: Th c ch t là đ c Boot Sector và ghi vào vùng đ a ch 7C00h

Vùng h th ng

Ph n tham s

đ a tCung t m i Boot strap loader

55AA

truy nh p thông tin trên đ a c n quan tâm t i các thông s :

X S byte cho m t sector

X S sector tr c FAT

X S b ng FAT

X S m c vào(entry) cho root(32 byte cho m t entry)

X T ng s sector trên đ a

X S l ng sector cho m t b ng FAT

X S sector trên m t track

14 20 4 S sec trên đ a n u dung l ng đ a l n h n 32MB

X N u là E5h thì ph n t này đã đ c s d ng nh ng b xoá

X N u là 2E 20h (.) ph n t đ u tiên c a th m c con Liên cung kh i đ ng (Starting cluster) c a ph n t 1 ch chính nó

X N u là 2E 2Eh ( ) ph n t th hai c a th m c con Liên cung kh i đ ng(Starting cluster) c a ph n t 2 ch th m c m

X Liên cung kh i đ ng(Starting cluster) c a th m c g c v i s hi u: 00h

Thu c tính R(th c hi n phép AND v i 1111 1110 ): At AND FEh

Thu c tính H(th c hi n phép AND v i 1111 1101 ): At AND FDh

Ngày, gi t o l p h th ng:

Byte Time: xxxxx xxxxxx xxxxx

X T o danh sách móc n i các Cluster c a cùng m t t p(qu n lý b nh đã s d ng)

X Qu n lý b nh t do(vùng b nh ch a dành cho t p tin hay th m c nào)

X ánh d u các Bad Cluster(nâng cao đ tin c y đ a)

85FFF9473

00h: c m đ c ghi(không cho phép truy nh p)

01h: áp d ng cho đ a có dung l ng nh h n 4MB(FAT 12)

04h: áp d ng cho đ a có dung l ng nh h n 32MB(FAT 16)

06h: áp d ng cho đ a có dung l ng l n h n 32MB

SYS:

B ng 80h n u là đ a h th ng TYPE = 51(DM: disk manager)

B ng 05h: lo i m r ng(extended) c u trúc logic nh m t đ a c ng v t lý vì v y t n t i master boot riêng, có partition riêng

Các b c x lý ch ng trình:

Ch ng trình ngu n: Các ch ng trình đ c vi t d i d ng ngôn ng thu t toán qua

ch ng trình d ch d ch sang ngôn ng máy

Các phép ánh x : h th ng ph i chuy n đ i các tên ngoài thành tên trong

Tên ngoài: do user đ t

Tên trong: tên do h th ng đ t trong quá trình d ch, dùng phân ph i b nh và xác l p m i quan h đ n tr tên đ a ch (do hàm đ a ch th c hi n)

Hàm đ a ch xác l p quan h gi a không gian tên và không gian b nh (b nh logic)

Modul d ch c a ch ng trình là ch ng trình vi t trên ngôn ng máy, nh ng nó m i đ c xét

đ c l p không nhúng vào quan h chung c a toàn h th ng vì v y c n ph i chuy n thành ch ng trình th c hi n

Vi c t p h p các ch ng trình modul d ch thành các ch ng trình d ng th c hi n do ch ng trình biên t p(LINK) đ m nhi m

nh v ch ng trình: n p ch ng trình vào b nh trong c th , đ t vào v trí xác đ nh và s a

đ a ch cho thích h p v i môi tr ng khai thác c th

V i ch ng trình COM: dung l ng nh h n 64KB nên có th đ t m t n i nào đó và th c

TH C

HI N

T ng modul đ c biên t p riêng bi t

Khi th c hi n ch vi c n p modul đ u tiên vào b nh

Khi c n modul khác ng i s d ng ph i s d ng l nh macro h th ng đ n p đ nh v modul

ho c xoá modul ra kh i b nh

VD: L nh Macro

Attach: n p, g n vào

Load: n p modul vào nh ng ch a th c hi n

Delete: xoá modul kh i b nh User có th tham gia tr c ti p voà quá trình đ nh v

X L p 0: modul g c- modul đ u tiên đ c g i

X L p 1: modul đ c modul l p 0 g i(không c n đ c g i đ ng th i)

X L p 2: modul đ c modul l p 1 g i

X …

B nh dành cho ch ng trình đ c chia thành các ph n, m c b nh và m c ch ng trình

bi t modul nào thu c m c nào user ph i cung c p thông tin cho bi t:

X S m c, modul t ng ng v i m c g i là s đ overlay hay file Overlay(OVL)

X Modul m c 0 đ c đ 1 file ch ng trình riêng, khi c n n p modul nào thì h th ng tìm ki m trong overlay và n p vào b nh m c overlay t ng ng

X Duy trì ho t đ ng ch ng trình theo s đ overlay g i là supervisor overlay

Khi n p vào m c đã dùng r i thì modul c b xoá

VD:

u đi m:

X Ti t ki m b nh

X User không ph i can thi p vào ch ng trình ngu n

X Các modul không ph i l u tr nhi u l n

SCB ch a 1 s thông tin tr giúp đ nh v ch ng trình, d a vào SCB n p modul vào trong b

nh

Khi th c hi n ch ng trình d a vào SCB ki m tra xem modul có trong b nh hay không, n u

ch a có trong b nh thì ch ng trình đ c n p vào b t k vùng nh nào

u đi m:

X Các modul không c n ph i naptucj và không c n có v trí c đ nh

X Ng i dùng không c n ph i khai báo b t k thông tin ph nào

X Th c hi n nhanh h n so v i s đ overlay

X Hi u qu t ng d n theo kích th c b nh

Nh c: ph thu c c u trúc ban đ u c a ch ng trình ngu n

e.C u trúc phân trang

Ch ng trình c a user đ c chia thành t ng trang có kích th c gi ng nhau đ c qu n lý

X CMOS(64KB): l u tr thông tin c u hình

X R: truy nh p nhanh, ph i ph i h p v i CPU

X Buffer: ho t đ ng nh 1 máy tính chuyên d ng

Ch ng trình có c u trúc phân đo n c biên t p thành các modul riêng bi t

User hoàn toàn không quan tâm t i SCB và ch ng trình c a h đ c b trí nh th nào trong b nh

Khi th c hi n SCB đ c n p vào trong b nh , đ a ch c a nó đ c đ a vào thanh ghi qu n

lý đo n RS(register segment)

X Hi u qu ph thu c c u trúc ban đ u c a ch ng trình ngu n

X Phân đo n ngoài: b trí l i b nh

N u xu t hi n nhu c u b trí l i:

X a ra modul t n t i duy nh t trong b nh

X a ra modul có l n s d ng cách đay lâu nh t

X a ra modul có t n su t s d ng th p nh t

d Ch đ phân trang ( ánh x b nh logic thành v t lý)

B nh v t lý đ c chia thành t ng ph n b ng nhau g i là Trang, các trang đ c đánh s

X Khi thi u b nh có th gi i phóng b ng cách đ a 1 trang ra ngoài

o Trang t n t i lâu nh t trong b nh

o Trang có s l n s d ng cách đay lâu nh t

o Trang có t n su t s d ng th p nh t

Nh c:

X B ng PCB có th có kích th c l n

e.Ch đ k t h p phân trang và phân đo n

B nh đ c t ch c theo ki u phân trang

Ch ng trình đ c t ch c theo ki u phân đo n

M i modul đ c biên t p theo ch đ phân trang vì v y có 1 PSB riêng

o các ch ng trình đ c t ch c theo c u trúc phân đo n vì v y có SCB

M i ph n t c a SCB s qu n lý PSB t ng ng c a modul

X D: xác đ nh PCB vào b nh hay ch a

X A: đ a ch đ u PCB

X L: đ dài PCB

Khi th c hi n m t ch ng trình SCB đ c n p vào trong b nh a ch đ u c a nó đ c

đ a vào thanh ghi Rs