Giới thiệu một số hệ thống i o

Giới thiệu số hệ thống I-O Giới thiệu số hệ thống IO Bởi: Giảng viên Trần Hạnh Nhi Cơ chế quản lý nhập/xuất(I/O) hệ điều hành minh họa cụ thể qua việc điều khiển thiết bị I/O cụ thể Trong tìm hiểu số hệ thống I/O sau: Hệ thống nhập xuất đĩa Hệ thống nhập xuất chuẩn Cài đặt đồng hồ Qua học này, hiểu chế quản lý nhập/xuất hệ điều hành thể cụ thể số thiết bị I/O Chúng ta nắm chế tương tác hệ điều hành với thiết bị hết thấy vai trò độc lập thiết bị Bài học đòi hỏi kiến thức : kiến trúc máy tính, hệ thống quản lý I/O hệ điều hành HỆ THỐNG I/O ĐĨA Hầu tất máy tính có đĩa để lưu trữ thông tin Đĩa có ba ưu điểm sử dụng nhớ để lưu trữ : Dung lượng lưu trữ lớn nhiều Giá bit rẻ Thông tin không bị không cung cấp điện 1/7 Giới thiệu số hệ thống I-O Phần cứng đĩa Một đĩa bao gồm nhiều cylinder, cylinder chứa nhiều track head Mỗi track chia làm nhiều sector (từ đến 32) Mỗi sector có số byte dù vị trí gần tâm hay rìa đĩa, khoảng trống thừa không dùng đến Một đặc điểm thiết bị cài đặt quan trọng cho driver đĩa khả điều khiển thực tìm kiếm hai hay nhiều driver lúc gọi tìm kiếm chồng Trong điều khiển phần mềm đợi việc tìm kiếm hoàn tất đĩa, điều khiển khởi động việc tìm kiếm đĩa khác Các điều khiển lúc đọc ghi hai driver khả làm giảm thời gian truy xuất trung bình Các thuật toán đọc đĩa Tất công việc phụ thuộc vào việc nạp chương trình nhập xuất tập tin, điều quan trọng dịch vụ đĩa phải nhanh tốt Hệ điều hành tổ chức dịch vụ truy xuất đĩa tốt cách lập lịch yêu cầu truy xuất đĩa Tốc độ đĩa bao gồm ba phần Để truy xuất khối đĩa, trước tiên phải di chuyển đầu đọc đến track hay cylinder thích hợp, thao tác gọi seek thời gian để hoàn tất gọi seek time Một đến track, phải chờ khối cần thiết đến đầu đọc Thời gian chờ gọi latency time Cuối vận chuyển liệu đĩa nhớ gọi transfer time Tổng thời gian cho dịch vụ đĩa tổng ba khoảng thời gian Trong seek time latency time nhiều thời gian nhất, để giảm thiểu thời gian truy xuất hệ điều hành đưa thuật toán lập lịch truy xuất Lập lịch FCFS : Phương pháp lập lịch đơn giản FCFS(first-come,first-served) Thuật toán dể lập trình không cung cấp dịch vụ tốt Ví dụ : cần phải đọc khối theo thứ tự sau : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Giả sử đầu đọc vị trí 53 Như đầu đọc qua khối 53, 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 hình sau : 2/7 Giới thiệu số hệ thống I-O Lập lịch SSTF (shortest-seek-time-first) Thuật toán di chuyển đầu đọc đến khối cần thiết theo vị trí gần với vị trí hành đầu đọc Ví dụ : cần đọc khối sau : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Giả sử đầu đọc vị trí 53 Như đầu đọc qua khối 53, 65, 67, 37, 14, 98, 122, 124 183 hình sau : Với ví dụ này, thuật toán SSTF làm giảm số khối mà đầu đọc phải di chuyển 208 khối Lập lịch SCAN Theo thuật toán này, đầu đọc di chuyển phía đĩa từ di chuyển qua phía Ví dụ : cần đọc khối sau : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Giả sử đầu đọc vị trí 53 Như đầu đọc qua khối 53, 37, 14, , 65, 67, 98, 122, 124 183 hình sau : 3/7 Giới thiệu số hệ thống I-O Thuật toán gọi thuật toán thang máy Hình ảnh thuật toán giống hình ảnh người quét tuyết, hay quét Lập lịch C-SCAN Thuật toán tương tự thuật toán SCAN, khác di chuyển đến đầu đĩa, trở đầu bắt đầu đĩa Lấy lại ví dụ trên, thứ tự truy xuất khối : 53, 65, 67, 98, 122, 124, 183, 199, 0, 14, 37 hình sau : Lập lịch LOOK: Nhận xét hai thuật toán lập lịch SCAN C-SCAN luôn chuyển đầu đọc đĩa từ đầu sang đầu Nhưng thông thường đầu đọc chuyển đến khối xa hướng không đến cuối Do SCAN C-SCAN chỉnh theo thực tế gọi lập lịch LOOK Như hình sau : 4/7 Giới thiệu số hệ thống I-O Lựa chọn thuật toán lập lịch : Với thuật toán lập lịch, vấn đề phải lựa chọn thuật toán cho hệ thống Thuật toán SSTF thông thường Thuật toán SCAN C-SCAN thích hợp cho hệ thống phải truy xuất liệu khối lượng lớn Với thuật toán lập lịch nào, điều quan trọng khối lượng số kiểu khối cần truy xuất Ví dụ , số khối cần truy xuất liên tục FCFS thuật toán tốt Quản lý lỗi Đĩa đối tượng mà truy xuất gây nhiều lỗi Một số lỗi thường gặp : Lỗi lập trình : yêu cầu đọc sector không tồn Lỗi lập trình xảy yêu cầu điều khiển tìm kiếm cylinder không tồn tại, đọc sector không tồn tại, dùng đầu đọc không tồn tại, vận chuyển vào nhớ không tồn Hầu hết điều khiển kiểm tra tham số báo lỗi không thích hợp Lỗi checksum tạm thời : gây bụi đầu đọc Bụi tồn đầu đọc bề mặt đĩa gây lỗi đọc Nếu lỗi tồn tại, khối bị đánh dấu hỏng phần mềm Lỗi checksum thường trực : đĩa bị hư vật lý khối Lỗi tìm kiếm : ví dụ đầu đọc đến cylinder phải đọc Lỗi điều khiển : điều khiển từ chối thi hành lệnh 5/7 Giới thiệu số hệ thống I-O RAM Disks Ý tưởng RAM disk đơn giản Thiết bị khối phần lưu trữ trung gian với hai lệnh : đọc khối ghi khối Thông thường khối lưu trữ đĩa mềm đĩa cứng RAM disk dùng phần định vị trước nhớ để lưu trữ khối RAM disk có ưu điểm cho phép truy xuất nhanh chóng (không phải chờ quay hay tìm kiếm) Như thích hợp cho việc lưu trữ chương trình hay liệu truy xuất thường xuyên Hình mô tả ý tưởng RAM disk Một RAM disk chia làm nhiều khối, số lượng tùy thuộc vào dung lượng vùng nhớ Mỗi khối có kích thước vừa kích thước khối thực đĩa Khi driver nhận thị đọc ghi khối, tìm nhớ RAM disk vị trí khối, thực việc đọc hay ghi thay từ đĩa mềm hay đĩa cứng Interleave Bộ điều khiển đọc ghi đĩa phải thực hai chức đọc/ghi liệu chuyển liệu vào hệ thống Để thực đồng hai chức này, điều khiển đọc đĩa cung cấp chức interleave Trên đĩa sector số hiệu liên tiếp không nằm kế 6/7 Giới thiệu số hệ thống I-O bên mà có khoảng cách định, khoảng cách xác định trình format đĩa Ví dụ : giả sử hệ thống có 17 sector, interleave chọn sector bố trí theo thứ tự sau : 1, 14, 10, 6, 2, 15, 11, 7, 3, 16, 12, 8, 4, 17, 13, 9, Cách đọc sau : Lần 1: 1, 14, 10, 6, 2, 15, 11, 7, 3, 16, 12, 8, 4, 17, 13, 9, Lần 2: 1, 14, 10, 6, 2, 15, 11, 7, 3, 16, 12, 8, 4, 17, 13, 9, Lần 3: 1, 14, 10, 6, 2, 15, 11, 7, 3, 16, 12, 8, 4, 17, 13, 9, Lần 4: 1, 14, 10, 6, 2, 15, 11, 7, 3, 16, 12, 8, 4, 17, 13, 9, Như sau bốn lần thứ tự sector đọc từ đến 17 7/7 ... liệu chuyển liệu vào hệ thống Để thực đồng hai chức này, điều khiển đọc đĩa cung cấp chức interleave Trên đĩa sector số hiệu liên tiếp không nằm kế 6/7 Giới thiệu số hệ thống I-O bên mà có khoảng... gọi lập lịch LOOK Như hình sau : 4/7 Giới thiệu số hệ thống I-O Lựa chọn thuật toán lập lịch : Với thuật toán lập lịch, vấn đề phải lựa chọn thuật toán cho hệ thống Thuật toán SSTF thông thường.. .Giới thiệu số hệ thống I-O Phần cứng đĩa Một đĩa bao gồm nhiều cylinder, cylinder chứa nhiều track head Mỗi track chia làm nhiều sector (từ đến 32) Mỗi sector có số byte dù vị trí