Bài giảng Hệ điều hành - Bài 8: Quản lý nhập xuất giới thiệu về thiết bị nhập xuất, các kỹ thuật quản lý thao tác nhập xuất, các vấn đề về thiết kế hệ thống quản lý nhập xuất trong HĐH, kỹ thuật vùng đệm nhập xuất, quản lý hệ thống nhập xuất đĩa.
Ths Lương Trần Hy Hiến www.hutechos.tk Giới thiệu thiết bị nhập xuất Các kỹ thuật quản lý thao tác nhập xuất Các vấn đề thiết kế hệ thống quản lý nhập xuất HĐH Kỹ thuật vùng đệm nhập xuất Quản lý hệ thống nhập xuất đĩa Tạo thành lớp giao tiếp độc lập thiết bị Che giấu chi tiết kỹ thuật thiết bị phần cứng Quản lý sửa lỗi Làm cho thiết bị phần cứng đơn giản dễ dùng Cho phép chia sẻ thiết bị phần cứng Xây dựng chế bảo vệ thiết bị chia sẻ Điều phối thiết bị để phục vụ cho nhiều nhu cầu sử dụng lúc Các thiết bị giao tiếp: Các thiết bị nhập : bàn phím, chuột, joystick… Các thiết bị xuất : hình, máy in Các thiết bị vừa nhập vừa xuất: card mạng Các thiết bị lưu trữ: Thiết bị vừa xuất, vừa nhập: đĩa (cứng/mềm), băng từ Thiết bị xuất: CD-ROM Phân loại theo mục đích sử dụng: Các thiết bị giao tiếp: ▪ Các thiết bị nhập : bàn phím, chuột, joystick… ▪ Các thiết bị xuất : hình, máy in ▪ Các thiết bị vừa nhập vừa xuất: card mạng Các thiết bị lưu trữ ▪ Thiết bị vừa xuất, vừa nhập: đĩa (cứng/mềm), băng từ ▪ Thiết bị xuất: CD-ROM Phân loại theo phương pháp truy xuất: Thiết bị khối: ▪ Tổ chức theo khối riêng biệt truy xuất ngẫu nhiên (VD: CD-ROM, HDD) Thiết bị ▪ Gởi nhận theo chuỗi bit phải truy xuất (VD: Card mạng, Bàn phím) HĐH phải gom nhóm thiết bị khác thành nhóm để dễ dàng quản lý: Storage ▪ Hard drives, Tapes, CDROM Networking ▪ Ethernet, radio, serial line Multimedia ▪ DVD, Camera, microphones HĐH phải cung cấp phương thức quán để truy cập nhóm đối tượng Nếu khơng, lập trình khó khăn Tốc độ Ứng dụng Mức độ phức tạp để kiểm soát Đơn vị truyền Biểu diễn liệu Phát sinh lỗi Ứng dụng Đĩa dùng để lưu trữ đòi hỏi phải có hệ thống quản lý tập tin kèm Đĩa dùng để làm nhớ ảo đòi hỏi phải có hỗ trợ phần cứng phần mềm Các thiết bị đầu cuối sử dụng quản trị có độ ưu tiên cao Như SCAN, giới hạn di chuyển theo chiều (từ OUT IN) Quay vị trí bắt đầu (0) đụng track xa (có thể đụng biên) Ví dụ cần đọc khối 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Giả sử đầu đọc vị trí 53 đánh dấu từ 199 Đầu đọc qua khối 53, 65, 67, 98, 122, 124, 183, 199, 0, 14, 37 Tương ứng giống SCAN, C-SCAN khơng đụng biên Ví dụ cần đọc khối 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 theo C-LOOK Giả sử đầu đọc vị trí 53 Đầu đọc qua khối 53, 65, 67, 98, 122, 124, 183, 14, 37 FCFS : thích hợp trường hợp liệu lưu trữ liên tục SCAN, C-SCAN, LOOK, C-LOOK : thích hợp với lượng liệu cần truy xuất lớn SSTF : thường sử dụng Ví dụ: cần đọc khối 98, 183, 124, 65, 12 67 Giả sử đầu đọc vị trí 53, đầu đọc đánh số từ - 199 Đầu đọc qua khối vẽ sơ đồ theo thuật toán đọc đĩa FCFS, SSTF, SCAN C-SCAN Từ kết luận xem cách đọc tối ưu nhất? Yêu cầu đọc đĩa: 98, 183, 124, 65, 12, 67 Giả sử đầu đọc vị trí 53 FCFS: 53, 98, 183, 124, 65, 12, 67 S= |98-53| + |183 - 98| + |124-183| + |6524|+|12-65|+|67-12| SSTF: 53, 65, 67, 98, 124, 183, 12 SCAN: 53, 12, 0, 65, 67, 98, 124, 183 C-SCAN: 53, 65, 67, 98, 124, 183, 199, 0, 12 Địa tương đối = (head, cylinder, sector) Head : Số mặt đĩa – Cylinder: Số cylinder đĩa – Sector : Số sector track Địa tuyệt đối = head * Số sector/track + track * số sector/cylinder + sector - Lưu tạm liệu nhớ truyền thiết bị nhằm: Tốc độ truyền thiết bị Kích thước liệu truyền thiết bị 53 54 55 Lưu trữ liệu vùng nhớ truy xuất nhanh Cần phân biệt cache buffer Buffer lưu tạm liệu Cache lưu tạm liệu nơi có tốc độ truy xuất nhanh nơi lưu liệu 56 Đặc điểm: Lưu trữ tạm liệu đầu cho thiết bị thiết bị phục vụ yêu cầu thời điểm, máy in Chỉ chấp nhận dòng liệu liên tục Thao tác in: Dữ liệu cần in ứng dụng đưa vào tập tin riêng Hệ thống spooling chuyển tập tin cho máy in 57 Lỗi thường dạng: Tạm thời Lâu dài I/O Subsystem phục hồi hiệu lỗi tạm thời Khi yêu cầu nhập xuất xảy lỗi trả mã lỗi 58 59 60 ... thiết bị nhập xuất Các kỹ thuật quản lý thao tác nhập xuất Các vấn đề thiết kế hệ thống quản lý nhập xuất HĐH Kỹ thuật vùng đệm nhập xuất Quản lý hệ thống nhập xuất đĩa Tạo thành lớp... bị vừa xuất, vừa nhập: đĩa (cứng/mềm), băng từ ▪ Thiết bị xuất: CD-ROM Phân loại theo phương pháp truy xuất: Thiết bị khối: ▪ Tổ chức theo khối riêng biệt truy xuất ngẫu nhiên (VD: CD-ROM,... Thiết bị khác xử lý lỗi phát sinh khác Programmed I/O Tiến trình phải busy-waiting cho thao tác nhập xuất hoàn thành Interrupt-driven I/O Phát sinh lệnh I/O Bộ xử lý tiếp tục thực thi