Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình nguyên lý các hệ điều hành GV : Đỗ Quốc Huy, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Hệ Điều Hành (Nguyên lý hệ điều hành) Đỗ Quốc Huy huydq@soict.hust.edu.vn Bộ mơn Khoa Học Máy Tính Viện Công Nghệ Thông Tin Truyền Thông Chương Quản lý vào ①Nguyên tắc quản lý chung ②Dịch vụ vào hệ thống ③ Hệ thống vào đĩa Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung lGiới thiệu lNgắt xử lý ngắt Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị vào l Đa dạng, nhiều loại thiết bị, loại có nhiều kiểu khác Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị vào Quan điểm l kỹ thuật: thiết bị với VXL, motor, linh kiện khác l lập trình: Giao diện phần mềm để nhận lệnh, thực trả kết Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị vào l Phân loại thiết bị ngoại vi l khối (Đĩa từ, băng từ) l Thơng tin lưu trữ có kích thước cố định địa riêng l Có thể đọc ghi khối độc lập với khối khác l Tồn thao tác định vị thông tin (seek) l ký tự (Máy in, Bàn phím, chuột, ) l Chấp nhận luồng ký tự, khơng có cấu trúc khối l Khơng có thao tác định vị thơng tin l Loại khác: Đồng hồ Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiển I l Thiết bị ngoại vi (Tbnv) đa dạng nhiều loại l CPU hết ⇒ Không tồn tín hiệu riêng cho thiết bị l Processor khơng điều khiển trực tiếp thiết bị l TBNV nối với hệ thống qua thiết bị điều khiển (D.C Device Controller-Bộ điều khiển thiết bị) l Các mạch điện tử cắm khe cắm (slot) mainboard máy tính Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiển II Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiển l Mỗi TBĐK điều khiển 1,2,4, Tbnv l Tùy theo số giắc cắm có TBĐK l Nếu giao diện điều khiển chuẩn (ANSI, IEEE, ISO, ) nối tới nhiều thiết bị khác l Mỗi TBĐK có ghi riêng để làm việc với CPU l Dùng không gian địa đặc biệt cho ghi: cổng vào II Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiển III Chương Quản lý vào ①Nguyên tắc quản lý chung ②Dịch vụ vào hệ thống ③Hệ thống vào đĩa Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.1 Cấu trúc đĩa từ lCấu trúc đĩa từ lĐiều phối truy nhập đĩa Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.1 Cấu trúc đĩa từ Cấu trúc l Mơ hình hóa mảng chiều khối logic l Khối logic đơn vị trao đổi nhỏ l Ánh xạ liên tiếp khối logic tới sector đĩa l Khối sector đầu mặt rãnh/Cylinder l Ánh xạ theo trật tự: Sector → Header → Track/Cylinder l Ít phải dịch chuyển đầu từ đọc sector Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.1 Cấu trúc đĩa từ Vấn đề truy nhập đĩa l HĐH có trách nhiệm sử dụng hiệu phần cứng l Với đĩa: Thời gian truy nhập nhanh băng thơng cao l Băng thơng tính dựa l Tổng số bytes trao đổi l Khoảng t/gian từ y/cầu dịch vụ hoàn thành l Thời gian truy nhập gồm phần l T/gian định vị (seek time) : T/gian dịch chuyển đầu từ tới cylinders chứa sector cần truy nhập l Độ trễ quay (Rotational latency) :T/gian chờ đợi để đĩa quay tới sector cần truy nhập Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.1 Cấu trúc đĩa từ Vấn đề truy nhập đĩa l Mục đích: cực tiểu hóa thời gian định vị l Thời gian định vị ≈khoảng cách dịch chuyển l Hàng đợi yêu cầu l Đĩa đ/khiển l sẵn sàng -> y/cầu truy nhập đc thực l chưa sẵn sàng -> y/cầu đc đặt hàng đợi l Hoàn thành y/cầu truy nhập đĩa -> lựa chọn y/cầu nào? Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa lCấu trúc đĩa từ lĐiều phối truy nhập đĩa Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Điều phối truy nhập đĩa Các thuật toán Tồn số t/toán điều phối dịch vụ cho y/cầu vào đĩa FCFS:First Come First Served SSTF: Shortest Seek Time First SCAN C-SCAN: Circular SCAN LOOK/C-LOOK Giả thiết l Các yêu cầu truy nhập 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 l Đầu đọc cylinder 53 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Điều phối truy nhập đĩa FCFS Truy nhập theo trật tự yêu cầu ⇒Không hiệu Yêu cầu truy nhập 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 45 85 146 85 108 110 59 Tổng: 630 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Điều phối truy nhập đĩa SSTF Chọn truy nhập có t/gian định vị từ vị trí nhỏ ⇒Có thể tồn y/c phải đợi vô hạn y/c x/hiện gần đầu đọc (tương tự SJF) Yêu cầu truy nhập 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 12 30 23 84 Tổng: 236 24 59 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Điều phối truy nhập đĩa SCAN Đầu từ dich chuyển từ cylinder đến cylinder quay ngược lại Phục vụ cho yêu cầu gặp đường Yêu cầu truy nhập 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 23 15 Đầu từ dịch phía cylinder 14 65 31 24 Tổng: 235 59 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Điều phối truy nhập đĩa C-SCAN Nguyên tắc: Xử lý cylinders danh sách nối vòng: Cylinder nối tiếp với cylinder l Đầu từ d/chuyển từ cylinder -> cylinder l Phục vụ cho y/cầu gặp đường l Khi tới Cylinder cùng, quay ngược lại Cylinder ngồi l Khơng phục vụ cho y/cầu gặp đường l Nhận xét: l Thu thời gian đợi đồng thuật toán SCAN l Khi đầu đọc đạt tới phía đĩa (cylinders cùng, cùng), mật độ y/cầu xuất phía bên > vị trí (do vừa qua) l Các y/cầu đợi lâu ⇒ Quay phía bên Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Điều phối truy nhập đĩa C-SCAN Đầu từ dich chuyển từ cylinder đến cylinder quay ngược lại Phục vụ cho yêu cầu gặp đường Yêu cầu truy nhập 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Điều phối truy nhập đĩa LOOK/ C-LOOK Phiên SCAN/C-SCAN: Đầu đọc không di chuyển tới cylinders ngoài/trong mà đến y/cầu xa phía quay lại Yêu cầu truy nhập 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Điều phối truy nhập đĩa l l l l Vấn đề lựa chọn thuật toán SSTF: Phổ biến, hiệu FCFS SCAN/C-SCAN hoạt động tốt cho hệ thống có nhiều y/cầu truy nhập đĩa l Không gặp vấn đề "starvation: chờ đợi lâu" Hiệu t/toán phụ thuộc số lượng kiểu y/cầu Y/cầu truy xuất đĩa bị ảnh hưởng p/pháp phân phối đĩa cho file l P/phối liên tục: đưa y/cầu truy xuất lân cận l P/phối liên kết/ mục: gồm khối phân bố rộng rãi đĩa l T/toán điều phối truy nhập đĩa viết modul riêng biệt HĐH cho phép thay t/toán khác cần thiết l Cả SSTF LOOK lựa chọn hợp lý cho t/ toán mặc định Chương 5: Quản lý vào Kết chương Nguyên tắc quản lý chung Giới thiệu Ngắt xử lý ngắt Dịch vụ vào hệ thống Vùng đệm (Buffer) Quản lý lỗi vào Kỹ thuật SPOOL Hệ thống vào đĩa Cấu trúc đĩa từ Điều phối truy nhập đĩa .. .Chương Quản lý vào Nguyên tắc quản lý chung ②Dịch vụ vào hệ thống ③ Hệ thống vào đĩa Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung lGiới thiệu lNgắt xử lý ngắt Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc... ②Dịch vụ vào hệ thống Hệ thống vào đĩa Chương 5: Quản lý vào Dịch vụ vào hệ thống 2.1 Vùng đệm lVùng đệm (Buffer) lQuản lý lỗi vào lKỹ thuật SPOOL Chương 5: Quản lý vào Dịch vụ vào hệ thống 2.1... mức vào/ ra kết thúc Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Chu kỳ yêu cầu vào Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc chung 1.1 Giới thiệu Giao tiếp thiết bị ngoại vi với hệ điều hành