Nguyên lý hệ điều hành - Chương 0 potx

Ng Duc Thuan
1
nguyênlý
hỆĐIỀU HÀNH
ThS. NguyễnĐứcThuần
BộmônHệThốngThôngTin
Đ.H THUỶSẢN
Ng Duc Thuan
2
Chửụng0: Caỏutruựcheọthoỏngmaựytớnh
Ng Duc Thuan
3
Cơchếvậnhànhcủahệthống
MộthệthốngthôngthườnggồmCPU vàcácbộđiều
khiểnthiếtbò(BĐKTB -device controller). Cáctácvụcủa
CPU vàBĐKTB cóthểthựcthisong hànhvàtranhchấp
bộnhớchiasẻqua sựđiềukhiểnđồngbộcủamemory
controller.
MỗiBĐKTB phụtráchmộtloạithiếtbòcụthể(video
adapter, disk drive, )
MỗiBĐKTB cómộtbuffer riêng.
CPU chuyểndữliệutừbộnhớchínhđếnbuffer riêngcủa
cácBĐKTB vàngượclại. DữliệucủacáctácvụI/O được
chuyểntừthiếtbòđếnbuffer riêngcủaBĐKTB tươngứng.
MỗikhikếtthúcmộttácvụI/O, BĐKTB thôngbáocho
CPU bằngcáchgâyra ngắt (interrupts).
Ng Duc Thuan
4
Ngắt(interrupts)
Ngắt(interrupt) làcơchếchophéptạmngưngcôngviệc
đangđượcCPU xửlýđểphụcvụmộtyêucầukhác.

Khicóngắtxảyra, quyềnđiềukhiểnđượcchuyểngiao
chotrìnhphụcvụngắt(interrupt service routine) thông
qua bảngvector ngắt.
Cácđặcđiểmcủacơchếngắt:
–tănghiệusuấtxửlýcôngviệc–đặcbiệtlàcáctácvụI/O
–ngắtthườngđượcphátkhởibởimộtthiếtbòphầncứng
–thựchiệntheocơchếbấtđồngbộ(asynchronously) vớiprocess bò
ngắt.
Trap: ngắtmềm, phátkhởibởimộtlỗinàóhoặcdo
user yêucầu. Vídụ:
–Lỗichiacho0 (divided-by-zero), memory page fault…
HầuhếtOS làinterrupt-driven operating systems
Ng Duc Thuan
5
Chutrìnhthöïchieänleänh
Ng Duc Thuan
6
Chutrìnhlệnhvớingắtquãng
CPU kiểmtrangắtsaumỗilệnh
– polling
–vectored interrupt system
Nếukhôngcóngắt, bắtđầumộtchukỳlệnhmới
Nếucóngắtđangchờ, tạmngưngvàlưutrạngtháichươngtrìnhđang
thựcthi(Program Check, Program Status Word, cácthanhghidữliệu, ),
chuyểnqua thựcthitrìnhđiềukhiểnxửlýngắt(interrupt handler)
Ng Duc Thuan
7
I/O structure
HaiphươngthứcthựchiệnI/O
SaukhibắtđầutácvụI/O, quyềnđiềukhiểnchỉđược

trảvềkhivàchỉkhitácvụI/O hoàntất.
–CPU phảichờđếnkhitácvụI/O hoàntất
–Trongmộtthờiđiểm, cónhiềunhấtlà1 tácvụI/O
đượcthựchiện, khôngxửlýđượcđồngthờinhiềuyêu
cầuI/O.
SaukhibắtđầutácvụI/O, quyềnđiềukhiểnđượctrả
vềngaymàkhôngcầnchờhoàntấttácvụI/O
–CPU cóthểthựcthilệnhkếtiếpmàkhôngphảichờ
đếnkhitácvụI/O hoàntất
–Trongmộtthờiđiểm, cóthểcónhiềutácvụI/O được
thựchiệnđồngthời.
Ng Duc Thuan
8
HaiphöôngthöùcI/O
Synchronous I/O
Asynchronous I/O
Ng Duc Thuan
9
CáckỹthuậtthựchiệnI/O
Programmed I/O (PIO)
–Khôngdùngngắt, CPU phảichờtácvụI/O hoàntất
Interrupt-driven I/O
–CPU cóthểtiếptụcthựcthitrongsuốtquátrìnhxảyra
I/O, khitácvụI/O hoàntấtthìsẽphátramộtngắtbáo
hiệuchoCPU.
Direct Memory Access (DMA)
–Mộtkhốidữliệượcchuyểntrựctiếpgiữabộnhớvà
thiếtbòI/O màkhôngcầnqua CPU
–ThườngsửdụngchocácthiếtbòI/O cótốcđộ cao.
Ng Duc Thuan

10
Storage structure
Bộnhớchính(main memory):CPU chỉcóthểtruycập
trựctiếpthanhghi(registers) vàbộnhớRAM.
Bộnhớphụ(secondary storage):hệthốnglưutrữthôngtin
bềnvững(nonvolatile storage).
Đóatừ(magnetic disks)
–Bềmặtđóachiathànhcácrãnh(tracks), cácrãnhnàượcchia
nhỏhơnthànhcáccungtừ(sectors).
– Cylinder: tậpcáctrack tạothànhmộthìnhtrụ
– Disk controller: bộđiềukhiểnquátrìnhgiaotiếpgiữaCPU vàđóa.
Ng Duc Thuan
11
Cơchếtruyxuấtđóa
Thờigianđònhvòdữliệu-
positioning time (random-
access time) baogồm
–Seek time: thờigiandi
chuyểnđầọcđếncylinder
cầnđọc
–Rotational latency: thờigian
tìmđượcsector cầnđọcdữ
liệu.
Transfer rate:tốcđộchuyển
dữliệugiữóavàCPU
Ng Duc Thuan
12
Phâncấphệthốnglưutrữ
Hệthốnglưutrữcóthểphâncấptheocáctiêu
chuẩn

–Tốcđộ(speed, access time).
–Dung lượng(capacity)
–Giácả(cost)
–Độbềnvữngdữliệu(volatility)
Hệthốngphâncấptừtrênxuốngtheo
–Giáthànhgiảmdần
–Dung lượngtăngdần
–Thờigiantruycậptăngdần
–TầnsuấttruycậpcủaCPU giảmdần
–Chếđộlưutrữbềnvững(non-volatile)
Ng Duc Thuan
13
Phaõncaỏpheọthoỏnglửutrửừ
Ng Duc Thuan
14
Cơchếcaching
Caching: copy dữliệuvàothiếtbòlưutrữtốcđộcao
hơn.
Tạisaophảidùngbộnhớcache
–TốcđộCPU vàbộnhớchínhkhácnhau.
–Khaithácnguyênlý“locality”
Cầncóchiếnlượcquảnlýbộnhớcache thíchhợp
Trongcơchếcaching, mộtdữliệucóthểđượclưu
trữnhiềunơi ® phảibảảmtínhnhấtquándữ
liệu(consistent): bàitoáncache coherency.
Ng Duc Thuan
15
Bảovệphầncứng
Chứcnăngcủahệđiềuhànhlàkiểmtratoànbộ
hệthống.

Hệđiềuhànhcungcấpchứcnăngchiasẻtài
nguyênchonhiềuchươngtrình, vìvậyphảicócơ
chếkiểmtravàxửlýlỗiứngvớimỗimộtchương
trình. Cáclỗichươngtrìnhdo phầncứngphát
hiệnvàthôngbáochohệđiềuhànhđểraquyết
đònhchấmdứtvàthôngbáo
BảovệphầncứngbaogồmcơchếbảovệCPU,
Bộnhớ, Thiếtbònhậpxuất….