Bài giảng môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành chương 6 các thành phần của hệ điều hành

6/25/2014 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH Giảng viên: ThS Nguyễn Thị Ngọc Vinh Bộ môn: Khoa học máy tính- Khoa CNTT1 Email: ntngocvinh@yahoo.com CHƯƠNG 6: CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/25/2014 NỘI DUNG  Quản lý hệ thống file     Các khái niệm liên quan tới file Thư mục Cấp phát không gian cho file Độ tin cậy bảo mật cho hệ thống file www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang NỘI DUNG  Quản lý nhớ     Khái niệm phân chương nhớ Khái niệm phân trang nhớ Khái niệm phân đoạn nhớ Bộ nhớ ảo  Quản lý tiến trình  Các khái niệm  Điều độ tiến trình www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/25/2014 QUẢN LÝ HỆ THỐNG FILE www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang CÁC KHÁI NIỆM  File định nghĩa tập hợp thông tin liên quan đến đặt tên lưu trữ nhớ  Thuộc tính file:        Tên file Kiểu file Kích thước file Người tạo file, người sở hữu Quyền truy cập file Thời gian tạo file, sửa file, truy cập lần cuối Vị trí file www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/25/2014 CÁC KHÁI NIỆM  Đặt tên cho file:  Cho phép xác định file  Là thông tin người dùng thường sử dụng làm việc với file  Quy tắc đặt tên cho file số HDH: Hệ điều hành Độ dài tối đa Phân biệt chữ hoa, chữ thường Cho phép sử dụng dấu cách Các ký tự cấm không không Bắt đầu chữ số Không chứa ký tự / \ [ ] : ; | = , ^?@ MS-DOS cho tên file cho mở rộng Windows NT FAT 255 ký tự cho tên không file đường dẫn có Bắt đầu chữ số Không chứa ký tự / \ [] : ; | = , ^?@ Windows NT NTFS 255 Không chứa ký tự / \ < > * | : Linux (EXT3) 256 Có có (nếu tên file chứa ngoặc kép) Không chứa ký tự ! @ # $ % ^&*()[]{}‘“/\:;` www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang CÁC KHÁI NIỆM  Cấu trúc file:  Các thông tin file khác  => Cấu trúc file khác phụ thuộc vào thông tin chứa file  HDH có cần biết hỗ trợ kiểu cấu trúc file?  Hỗ trợ cấu trúc file mức HDH:  Ưu điểm:  Các thao tác với file dễ dàng người lập trình ứng dụng  HDH kiểm soát thao tác với file  Nhược điểm:  Tăng kích thước hệ thống  Tính mềm dẻo HDH bị giảm  Thực tế HDH coi file tập hợp byte không cấu trúc www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/25/2014 THƯ MỤC Khái niệm  Số lượng file lưu trữ đĩa lớn => phải tổ chức để dễ dàng quản lý, truy cập files  Không gian đĩa chia thành phần (partition/ volume) gọi đĩa logic  Để quản lý file đĩa logic, thông tin file lưu thư mục đĩa  Thư mục = ∑ khoản mục ~ files  Khoản mục chứa thông tin file: tên, kích thước, vị trí, kiểu file,… trỏ tới nơi lưu trữ thông tin  Coi thư mục bảng, dòng khoản mục ứng với file www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH Trang BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 THƯ MỤC Khái niệm  Các cách lưu thông tin file thư mục:  Toàn thuộc tính file lưu thư mục, file chứa data => kích thước khoản mục, thư mục lớn  Thư mục lưu thông tin tối thiểu cần thiết cho việc tìm kiếm vị trí file đĩa => kích thước giảm thuộc tính file1.txt Thuộc tính file1.txt file2.c Thuộc tính file2.c file3.pas Thuộc tính file3.pas file4.doc Thuộc tính file4.doc thuộc tính thuộc tính thuộc tính (a) www.ptit.edu.vn (b) GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 10 6/25/2014 THƯ MỤC Khái niệm  Mở file:  HDH tìm thư mục khoản mục ứng với tên file cần mở  Đọc thuộc tính vị trí liệu file vào bảng chứa thông tin file mở  Nếu khoản mục trỏ tới CTDL khác chứa thuộc tính file, cấu trúc đọc vào bảng www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 11 THƯ MỤC Các thao tác với thư mục  Tìm kiếm file: cấu trúc thư mục phải cho phép tìm kiếm file theo tên file  Tạo file: tạo khoản mục thêm vào thư mục  Xóa file: thông tin file khoản mục tương ứng bị xóa khỏi thư mục  Duyệt thư mục: liệt kê file thư mục thông tin chứa khoản mục file  Đổi tên file: cần thực với thư mục không liên quan đến liệu file www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 12 6/25/2014 THƯ MỤC Cấu trúc hệ thống thư mục  Thư mục mức:  Đơn giản  Chỉ có thư mục tất file giữ thư mục  Khó chọn tên cho file  Tìm kiếm file khó www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 13 THƯ MỤC Cấu trúc hệ thống thư mục  Thư mục mức:  Phân cho người dùng thư mục riêng (UFD: User File Directory), chứa file  Khi người dùng truy cập file, file tìm kiếm thư mục ứng với tên người  => người dùng khác đặt tên file trùng   Cô lập người dùng Các file mà nhiều người dùng truy cập tới => chép vào thư mục người dùng => lãng phí www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 14 6/25/2014 THƯ MỤC Cấu trúc hệ thống thư mục  Thư mục cấu trúc cây:  Thư mục chứa thư mục khác files  Hệ thống thư mục biểu diễn phân cấp cây: cành thư mục, file Thư mục gốc = Thư mục www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 = File Trang 15 THƯ MỤC Cấu trúc hệ thống thư mục  Thư mục cấu trúc (tt):  Phân biệt khoản mục file khoản mục thư mục con: thêm bit đặc biệt khoản mục  1: khoản mục thư mục mức  0: khoản mục file  Tại thời điểm, người dùng làm việc với thư mục thời (current directory)  Tổ chức thư mục cho đĩa:  Trong hệ thống file FAT DOS, thư mục xây cho đĩa Hệ thống thư mục coi rừng, đĩa  Linux: toàn hệ thống gồm thư mục www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 16 6/25/2014 THƯ MỤC Đường dẫn  Mô tả vị trí file thư mục  Đường dẫn tuyệt đối:  Đường dẫn từ gốc thư mục, qua thư mục trung gian, dẫn tới file  C:\bc\bin\bc.exe  Đường dẫn tương đối:  Tính từ thư mục thời  Thêm khoản mục đặc biệt thư mục: “.”, “ ” www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 17 CẤP PHÁT KHÔNG GIAN CHO FILE  Phép ánh xạ file: từ tên file vị trí file đĩa  Sơ tổ chức đĩa:  Thông tin đọc/ghi theo khối sector  Nhóm sector thành block hay cluster (khối)  Trên đĩa: file gồm tập khối HDH chịu trách nhiệm cấp phát khối cho file:  Không gian đĩa phải cấp phát cho file  Cần theo dõi không gian trống sẵn sàng cho việc cấp phát www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 18 6/25/2014 CẤP PHÁT KHÔNG GIAN CHO FILE Cấp phát khối liên tiếp  Được cấp phát khoảng không gian gồm khối liên tiếp đĩa  Vị trí file đĩa xác định vị trí khối độ dài (số khối) mà file chiếm  Khi có yêu cầu cấp phát, HDH chọn vùng trống có số lượng khối đủ cấp cho file  Bảng cấp phát file cần khoản mục cho file, khối bắt đầu, độ dài file tính = khối  Là cấp phát trước, sử dụng kích thước phần thay đổi www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 19 CẤP PHÁT KHÔNG GIAN CHO FILE Cấp phát khối liên tiếp (tt) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 20 10 6/25/2014 PHÂN ĐOẠN BỘ NHỚ Khái niệm  Chương trình thường chia thành nhiều phần: liệu, lệnh, ngăn xếp  Chia chương trình thành đoạn theo cấu trúc logic  Mỗi đoạn phân vào vùng nhớ, có kích thước không  Mỗi đoạn tương ứng với không gian địa riêng, phân biệt tên (STT) độ dài  Các vùng nhớ thuộc đoạn khác nằm vị trí khác www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 45 PHÂN ĐOẠN BỘ NHỚ Khái niệm  Giống phân chương động: nhớ cấp phát theo vùng kích thước thay đổi  Khác phân chương động: chương trình chiếm nhiều đoạn không cần liên tiếp MEM  Tránh tượng phân mảnh  Có phân mảnh  Dễ xếp nhớ  Dễ chia sẻ đoạn tiến trình khác  Kích thước đoạn thay đổi mà không ảnh hưởng tới đoạn khác www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 46 23 6/25/2014 PHÂN ĐOẠN BỘ NHỚ Kết hợp phân trang Phân đoạn  Phân đoạn chương trình, đoạn tiến hành phân trang  Địa gồm: số thứ tự đoạn, số thự tự trang, độ dịch trang  Tiến trình có bảng phân đoạn, đoạn có bảng phân trang www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 47 BỘ NHỚ ẢO Khái niệm  Tiến trình chia thành phần nhỏ nằm rải rác nhớ  Tất phép biến đổi suốt với người dùng người lập trình làm việc với không gian nhớ logic  Không phải tiến trình chạy sử dụng tất lệnh liệu với tần số  => không thiết toàn trang/ đoạn tiến trình phải có mặt đồng thời nhớ tiến trình chạy  => Các trang đoạn trao đổi từ đĩa vào nhớ có nhu cầu truy cập tới www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 48 24 6/25/2014 BỘ NHỚ ẢO Khái niệm  Việc thực tiến trình nằm phần nhớ có số ưu điểm:  Có thể viết chương trình có kích thước lớn kích thước thực MEM  Cùng lúc nhiều tiến trình tải vào MEM  => Bộ nhớ ảo nhớ lôgic theo cách nhìn người lập trình tiến trình không bị hạn chế nhớ thực  Bộ nhớ ảo lớn nhớ thực nhiều bao gồm không gian đĩa  Bộ nhớ ảo thường xây dựng dựa phương pháp phân trang trang đơn vị để nạp từ đĩa vào cần www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH Trang 49 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 BỘ NHỚ ẢO Nạp trang theo nhu cầu  Tiến trình phân trang chứa đĩa  Khi cần thực hiện, nạp tiến trình vào MEM: nạp trang cần dùng  Tiến trình gồm trang đĩa MEM: thêm bit P khoản mục bảng trang để phân biệt (P=1: nạp vào MEM) A B C Khung D E 6 0 F G H A Bộ nhớ logic Bit P C A B C D E F G H 0 Bảng trang 10 F Đĩa 11 12 Bộ nhớ vật lý www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 50 25 6/25/2014 BỘ NHỚ ẢO Nạp trang theo nhu cầu  Quá trình kiểm tra nạp trang:  Tiến trình truy cập tới trang, kiểm tra bit P Nếu P=1, truy cập diễn bình thường Nếu P=0, xảy kiện thiếu trang • Ngắt xử lý thiếu trang: •    HDH tìm khung trống MEM Đọc trang bị thiếu vào khung trang vừa tìm Sửa lại khoản mục tương ứng bảng trang: đổi bit P=1 số khung cấp cho trang Khôi phục lại trạng thái tiến trình thực tiếp lệnh bị ngắt Hệ điều hành A B C D E F G H A 5 C Bảng trang Bộ nhớ logic A B C D E F G H F 10 Đĩa 11 12 Bộ nhớ vật lý www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 51 BỘ NHỚ ẢO Đổi trang  Bộ nhớ ảo > nhớ thực chế độ đa chương trình -> có lúc không khung trống để nạp trang  Giải pháp:  Kết thúc tiến trình  Trao đổi tiến trình đĩa chờ thời điểm thuận lợi  Đổi trang www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 52 26 6/25/2014 BỘ NHỚ ẢO 3.1 Thao tác đổi trang  Nếu không khung trống, HDH chọn khung cấp phát không dùng tới giải phóng  Quá trình đổi trang:  B1: Xác định trang cần nạp vào đĩa  B2: Nếu có khung trống chuyển sang B4  B3:  Lựa chọn khung để giải phóng, theo thuật toán  Ghi nội dung khung bị đổi đĩa (nếu cần), cập nhật bảng trang bảng khung  B4: Đọc trang cần nạp vào khung vừa giải phóng; cập nhật bảng trang bảng khung  B5: Thực tiếp tiến trình từ điểm bị dừng trước đổi trang www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH Trang 53 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 BỘ NHỚ ẢO 3.2 Các chiến lược đổi trang  Đổi trang tối ưu (OPT):  Chọn trang không dùng tới khoảng thời gian lâu để đổi  Cho phép giảm tối thiểu kiện thiếu trang tối ưu theo tiêu chuẩn  HDH không đoán trước nhu cầu sử dụng trang tương lai  => không áp dụng thực tế mà để so sánh với chiến lược khác OPT 5 2 2 2 4 2 3 3 3 3 3 5 5 5 5 F www.ptit.edu.vn F GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 F Trang 54 27 6/25/2014 BỘ NHỚ ẢO 3.2 Các chiến lược đổi trang  Vào trước trước (FIFO):  Trang nạp vào trước bị đổi trước  Đơn giản  Trang bị trao đổi trang nằm lâu nhớ 5 2 2 5 5 3 3 3 3 2 2 5 1 4 4 F F F F F FIFO www.ptit.edu.vn F GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH Trang 55 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 BỘ NHỚ ẢO 3.2 Các chiến lược đổi trang  Đổi trang sử dụng thời gian cuối (LRU):  Trang bị đổi trang mà thời gian từ lần truy cập cuối đến thời điểm lâu  Theo nguyên tắc cục thời gian, trang có khả sử dụng tới tương lai  Thực tế LRU cho kết tốt gần phương pháp đổi trang tối ưu 5 2 2 2 2 3 3 3 5 5 5 5 1 4 2 F F LRU F www.ptit.edu.vn F GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 56 28 6/25/2014 QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 57 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN TIẾN TRÌNH Tiến trình gì?  Tiến trình chương trình trình thực Chương trình Tiến trình Thực thể tĩnh Thực thể động Không sở hữu tài nguyên cụ thể Được cấp số tài nguyên để chứa tiến trình thực lệnh  Tiến trình sinh chương trình tải vào nhớ để thực  Tiến trình người dùng  Tiến trình hệ thống www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 58 29 6/25/2014 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN TIẾN TRÌNH Trạng thái tiến trình  Phân biệt theo trạng thái: chạy không chạy  => Không phản ánh đầy đủ thông tin trạng thái tiến trình  => Mô hình trạng thái: khởi tạo, sẵn sàng, chạy, chờ đợi, kết thúc      Mới khởi tạo: tiến trình tạo Sẵn sàng: tiến trình chờ cấp CPU để thực lệnh Chạy: lệnh tiến trình CPU thực Chờ đợi: tiến trình chờ đợi kiện xảy (blocked) Kết thúc: tiến trình kết thúc việc thực chưa bị xóa www.ptit.edu.vn Điều độ CPU Mới khởi tạo Sẵn sàng Chạy Kết thúc Ngắt Kết thúc vào/ra Vào/ra chờ kiện Chờ đợi GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 59 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN TIẾN TRÌNH Thông tin mô tả tiến trình  Được lưu cấu trúc liệu gọi khối quản lý tiến trình - PCB (Process Control Block)  Các thông tin PCB:  Số định danh tiến trình (PID)  Trạng thái tiến trình  Nội dung số ghi CPU:     Thanh ghi trỏ lệnh: trỏ tới lệnh Thanh ghi trỏ ngăn xếp Các ghi điều kiện trạng thái Các ghi đa www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 60 30 6/25/2014 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN TIẾN TRÌNH Thông tin mô tả tiến trình  PCB:  Thông tin phục vụ điều độ tiến trình: mức độ ưu tiên tiến trình, vị trí hàng đợi, …  Thông tin nhớ tiến trình  Danh sách tài nguyên khác: file mở, thiết bị vào mà tiến trình sử dụng  Thông tin thống kê phục vụ quản lý: thời gian sử dụng CPU, giới hạn thời gian www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH Trang 61 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN TIẾN TRÌNH Bảng danh sách tiến trình  Sử dụng bảng tiến trình chứa trỏ tới PCB toàn tiến trình có hệ thống  PCB tiến trình trạng thái chờ tài nguyên liên kết thành danh sách Bảng tiến trình Con trỏ tới bảng tiến trình Đang chạy PCB Sẵn sàng PCB PCB Chờ đợi đọc đĩa PCB PCB PCB Tiến trình Tiến trình Tiến trình PCB … Tiến trình n www.ptit.edu.vn PCB n GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 62 31 6/25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Khái niệm điều độ  Điều độ (scheduling) hay lập lịch định tiến trình sử dụng tài nguyên phần cứng nào, thời gian  Tập trung vào vấn đề điều độ CPU  => Quyết định thứ tự thời gian sử dụng CPU  Điều độ tiến trình điều độ dòng:  Hệ thống trước kia: tiến trình đơn vị thực => điều độ thực với tiến trình  Hệ thống hỗ trợ dòng: dòng mức nhân đơn vị HDH cấp CPU  => Sử dụng thuật ngữ điều độ tiến trình rộng rãi  điều độ dòng www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH Trang 63 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các dạng điều độ Điều độ dài hạn ngắn hạn  Điều độ dài hạn:     Điều độ trung hạn:   Thực tạo tiến trình HDH định tiến trình có thêm vào danh sách hoạt động? Ảnh hưởng tới mức độ đa chương trình Điều độ dài hạn Quyết định tiến trình có cấp MEM để thực hiện? Điều độ ngắn hạn:   Quyết định tiến trình cấp CPU để thực Thực với tiến trình trạng thái sẵn sàng www.ptit.edu.vn Điều độ ngắn hạn Mới khởi tạo Điều độ trung hạn Sẵn sàng GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Chạy Kết thúc Chờ đợi Trang 64 32 6/25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các dạng điều độ (tt) Điều độ có phân phối lại không phân phối lại:  Điều độ có phân phối lại (preemptive):  HDH sử dụng chế ngắt để thu hồi CPU tiến trình trạng thái chạy  Điều độ không phân phối lại (nonpreemptive):  Tiến trình trạng thái chạy sử dụng CPU xảy tình sau:  Tiến trình kết thúc  Tiến trình phải chuyển sang trạng thái chờ đợi thực I/O Điều độ hợp tác: thực tiến trình hợp tác nhường CPU  Nếu tiến trình không hợp tác, dùng CPU vô hạn => tiến trình khác không cấp CPU  => www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 65 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các dạng điều độ (tt) Điều độ có phân phối lại:  HDH chủ động hơn, không phụ thuộc vào hoạt động tiến trình  Đảm bảo chia sẻ thời gian thực  Đòi hỏi phần cứng có định thời gian số hỗ trợ khác  Vấn đề quản lý tiến trình phức tạp www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 66 33 6/25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các tiêu chí điều độ Lượng tiến trình thực xong:   Số lượng tiến trình thực xong đơn vị thời gian Đo tính hiệu hệ thống Hiệu suất sử dụng CPU Thời gian vòng đời trung bình tiến trình:  Từ lúc có yêu cầu tạo tiến trình đến kết thúc Thời gian chờ đợi:   Tổng thời gian tiến trình nằm trạng thái sẵn sàng chờ cấp CPU Ảnh hưởng trực tiếp thuật toán điều độ tiến trình www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 67 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các tiêu chí điều độ (tt) Thời gian đáp ứng Tính dự đoán được:  Vòng đời, thời gian chờ đợi, thời gian đáp ứng phải ổn định, không phụ thuộc vào tải hệ thống Tính công  Các tiến trình độ ưu tiên phải đối xử www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 68 34 6/25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các thuật toán điều độ Thuật toán đến trước phục vụ trước (FCFS):        Tiến trình yêu cầu CPU trước cấp trước HDH xếp tiến trình sẵn sàng vào hàng đợi FIFO Tiến trình xếp vào cuối hàng đợi Đơn giản, đảm bảo tính công Thời gian chờ đợi trung bình lớn => Ảnh hưởng lớn tới hiệu suất chung toàn hệ thống Thường thuật toán điều độ không phân phối lại www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 69 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các thuật toán điều độ (tt) Điều độ quay vòng (RR: round robin):  Sửa đổi FCFS dùng cho hệ chia sẻ thời gian  Có thêm chế phân phối lại cách sử dụng ngắt đồng hồ  Hệ thống xác định khoảng thời gian nhỏ gọi lượng tử/ lát cắt thời gian t  Khi CPU giải phóng, HDH đặt thời gian đồng hồ độ dài lượng tử, lấy tiến trình đầu hàng đợi cấp CPU cho  Tiến trình kết thúc trước hết thời gian t: trả quyền điều khiển cho HDH www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 70 35 6/25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các thuật toán điều độ (tt) Điều độ quay vòng (tt)  Hết lượng tử thời gian mà tiến trình chưa kết thúc:  Đồng hồ sinh ngắt  Tiến trình thực bị dừng lại  Quyền điều khiển chuyển cho hàm xử lý ngắt HDH  HDH chuyển tiến trình cuối hàng đợi, lấy tiến trình đầu tiếp tục  Cải thiện thời gian đáp ứng so với FCFS  Thời gian chờ đợi trung bình dài  Lựa chọn độ dài lượng tử thời gian? www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 71 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các thuật toán điều độ (TT) Điều độ ưu tiên tiến trình ngắn (SPF)  Chọn hàng đợi tiến trình có chu kỳ sử dụng CPU ngắn để phân phối CPU  Nếu có nhiều tiến trình với chu kỳ CPU nhau, chọn tiến trình đứng trước  Thời gian chờ đợi trung bình nhỏ nhiều so với FCFS  Khó thực phải biết độ dài chu kỳ CPU tiếp:  Trong hệ thống xử lý theo mẻ: dựa vào thời gian đăng kí tối đa lập trình viên cung cấp  Dự đoán độ dài chu kỳ CPU tiếp theo: dựa độ dài TB chu kỳ CPU trước  Không có phân phối lại www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 72 36 6/25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các thuật toán điều độ (tt) Điều độ ưu tiên thời gian lại ngắn  SFP có thêm chế phân phối lại (SRTF)  Khi tiến trình xuất hàng đợi, HDH so sánh thời gian lại tiến trình chạy với thời gian lại tiến trình xuất  Nếu tiến trình xuất có thời gian lại ngắn hơn, HDH thu hồi CPU tiến trình chạy, phân phối cho tiến trình  Thời gian chờ đợi trung bình nhỏ  HDH phải dự đoán độ dài chu kỳ CPU tiến trình  Việc chuyển đổi tiến trình so với RR www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 73 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH Các thuật toán điều độ (tt) Điều độ có mức ưu tiên  Mỗi tiến trình có mức ưu tiên  Tiến trình có mức ưu tiên cao cấp CPU trước  Các tiến trình có mức ưu tiên điều độ theo FCFS  Mức ưu tiên xác định theo nhiều tiêu chí khác www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 74 37 [...]... www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 33 QUẢN LÝ BỘ NHỚ www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 34 17 6/ 25/2014 KỸ THUẬT PHÂN CHƯƠNG BỘ NHỚ 1 Phân chương cố định  Chia MEM thành các chương với số lượng nhất định, không thay đổi, gán cho tiến trình 1 chương chứa data, lệnh  Kích thước các chương. .. GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 62 31 6/ 25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH 1 Khái niệm điều độ  Điều độ (scheduling) hay lập lịch là quyết định tiến trình nào được sử dụng tài nguyên phần cứng khi nào, trong thời gian bao lâu  Tập trung vào vấn đề điều độ đối với CPU  => Quyết định thứ tự và thời gian sử dụng CPU  Điều độ tiến trình và điều độ dòng:  Hệ. .. đơn vị thực hiện chính => điều độ thực hiện với tiến trình  Hệ thống hỗ trợ dòng: dòng mức nhân là đơn vị HDH cấp CPU  => Sử dụng thuật ngữ điều độ tiến trình rộng rãi  điều độ dòng www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH Trang 63 BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH 2 Các dạng điều độ Điều độ dài hạn và ngắn hạn 1  Điều độ dài hạn:     Điều độ trung hạn:  ... thuộc vào tải của hệ thống 7 Tính công bằng  Các tiến trình cùng độ ưu tiên phải được đối xử như nhau www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 68 34 6/ 25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH 4 Các thuật toán điều độ 1 Thuật toán đến trước phục vụ trước (FCFS):        Tiến trình yêu cầu CPU trước sẽ được cấp trước HDH xếp các tiến trình sẵn sàng vào... Không có phân mảnh ngoài  Có phân mảnh trong www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 44 22 6/ 25/2014 PHÂN ĐOẠN BỘ NHỚ 1 Khái niệm  Chương trình thường được chia thành nhiều phần: dữ liệu, lệnh, ngăn xếp  Chia chương trình thành các đoạn theo cấu trúc logic  Mỗi đoạn được phân vào 1 vùng nhớ, có kích thước không bằng nhau  Mỗi đoạn tương... sự  Đòi hỏi phần cứng có bộ định thời gian và một số hỗ trợ khác  Vấn đề quản lý tiến trình phức tạp hơn www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 66 33 6/ 25/2014 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH 3 Các tiêu chí điều độ 1 Lượng tiến trình được thực hiện xong:   Số lượng tiến trình thực hiện xong trong 1 đơn vị thời gian Đo tính hiệu quả của hệ thống 2 Hiệu... www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 36 18 6/ 25/2014 KỸ THUẬT PHÂN CHƯƠNG BỘ NHỚ 1 Phân chương cố định  Kích thước các chương khác nhau:  Dùng hàng đợi chung cho mọi chương:   Chương sẵn có nhỏ nhất sẽ được cấp phát Khi 1 chương được giải phóng: chọn tiến trình gần đầu hàng độ nhất và có kích thước phù hợp nhất www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN:... hiện I/O Điều độ hợp tác: chỉ thực hiện được khi tiến trình hợp tác và nhường CPU  Nếu tiến trình không hợp tác, dùng CPU vô hạn => các tiến trình khác không được cấp CPU  => www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 65 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH 2 Các dạng điều độ (tt) 2 Điều độ có phân phối lại:  HDH chủ động hơn, không phụ thuộc vào hoạt động của tiến... chia thành các khối nhỏ, kích thước cố định và bằng nhau gọi là khung trang (page frame)  Không gian địa chỉ logic của tiến trình được chia thành những khối gọi là trang (page), có kích thước bằng khung www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 41 PHÂN TRANG BỘ NHỚ 1 Khái niệm phân trang  Tiến trình được cấp các khung để chứa các trang của mình... trung bình của tiến trình:  Từ lúc có yêu cầu tạo tiến trình đến khi kết thúc 4 Thời gian chờ đợi:   Tổng thời gian tiến trình nằm trong trạng thái sẵn sàng và chờ cấp CPU Ảnh hưởng trực tiếp của thuật toán điều độ tiến trình www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 67 ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH 3 Các tiêu chí điều độ (tt) 5 Thời gian đáp ứng 6 Tính dự ... www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/25/2014 QUẢN LÝ HỆ THỐNG FILE www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH... www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang CÁC KHÁI NIỆM  Cấu trúc file:  Các thông tin file khác  => Cấu trúc file khác phụ thuộc vào thông... thuộc tính file1.txt Thuộc tính file1.txt file2.c Thuộc tính file2.c file3.pas Thuộc tính file3.pas file4.doc Thuộc tính file4.doc thuộc tính thuộc tính thuộc tính (a) www.ptit.edu.vn (b) GIẢNG