slide bài giảng kiến trúc máy tính và hệ điều hành chương 6 quản lý bộ nhớ, quản lý vào ra và quản lý tệp của hệ điều hành

KI N TRÚ C MÁ Y Ế
TÍNH VÀ H ĐI U Ệ Ề
HÀNH
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
CH NG 6: ƯƠ
QU N LÝ B NH , QU N LÝ VÀO RA Ả Ộ Ớ Ả
VÀ QU N LÝ T P C A H ĐI U HÀNHẢ Ệ Ủ Ệ Ề
6.2. Qu n lý vào raả
6.3. Qu n lý t pả ệ
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
+ Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của HĐH
+ Trong các hệ thống đa chương, HĐH phải đảm bảo các
yếu tố sau:
- Phương pháp chuyển đổi địa chỉ
- Phương pháp mở rộng bộ nhớ
- Phương pháp chia sẻ thông tin trong bộ nhớ
- Phương pháp bảo vệ vùng nhớ của các tiến trình
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
+ Các nhiệm vụ của bộ phận quản lý bộ nhớ:
- Chia sẻ bộ nhớ (Sharing)
- Tổ chức bộ nhớ logic (Logical Organization)
- Tổ chức bộ nhớ vật lý (Physical Organiziation)
- Sự tái định vị (Relocation gồm swap-out và swap-in)
- Bảo vệ bộ nhớ (Protection)
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ

+ Các cấu trúc chương trình:
- Cấu trúc chương trình Overlay
- Cấu trúc chương trình phân trang
- Cấu trúc chương trình phân đoạn
- Cấu trúc chương trình tuyến tính
- Cấu trúc chương trình động
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Cấu trúc chương trình tuyến tính:
- Cấu trúc đơn giản, dễ viết, nhiều NNLT hỗ trợ
- Tập tin thực thi có tính độc lập cao, tốc độ thực hiện
chương trình cao
- Tốn bộ nhớ
- Các modun, thư viện được biên dịch lại thành 1 modun
- HĐH nạp toàn bộ modun chương trình vào bộ nhớ
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Cấu trúc chương trình động:
- Modun chính có thể gọi các modun khác vào bộ nhớ
- HĐH chỉ nạp modun chính vào bộ nhớ khi bắt đầu
- Tiết kiệm bộ nhớ
- Chương trình được viết dưới dạng các modun riêng lẻ
- Các thư viện không được tích hợp trong modun chính
- Tính độc lập kém đi, chương trình thực hiện chậm hơn
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Cấu trúc chương trình Overlay:

- Các modun lớp 0 có thể gọi nạp modun ở lớp 1, 2, 3,…
- Các modun trong 1 lớp không thể gọi lẫn nhau
- Chương trình được viết dưới dạng các modun riêng lẻ
và được phân thành các lớp khác nhau (0, 1, 2, 3,…)
- Kích thước của modun lớn nhất được xem là kích
thước của lớp
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Cấu trúc chương trình Overlay:
- Người lập trình cung cấp đầy đủ các thông tin:
 Chương trình gồm bao nhiêu modun
 Mỗi modun bao gồm thư viện và thủ tục nào
 Kích thước của mỗi modun
 CT được chia thành bao nhiêu lớp modun
Xây dựng sơ đồ biên dịch và quản lý ⇒ sơ đồ Overlay
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Cấu trúc chương trình Overlay:
- HĐH nạp sơ đồ Overlay, nạp các modun ở lớp 0
- Cơ chế nạp các modun khác:
 Các modun phải nạp đúng đoạn bộ nhớ của lớp
 Modun gọi nạp sau được quyền ghi đè modun
cùng lớp đã nạp vào bộ nhớ trước đó
- Tiết kiệm bộ nhớ hơn cấu trúc động
- Công tác cấp phát bộ nhớ đơn giản
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ

* Cấu trúc chương trình phân trang:
- CT được biên dịch thành 1 modun duy nhất
- Chia modun thành các phần bằng nhau ⇒ trang CT
- Bộ nhớ cũng được phân trang ⇒ khung trang (frame)
- HĐH nạp các trang CT vào các khung trang bộ nhớ
- HĐH xây dựng bảng điều khiển trang PCT
- Tiết kiệm bộ nhớ nhưng tốc độ truy xuất dữ liệu chậm
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.1. Gi i thi u:ớ ệ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Cấu trúc chương trình phân đoạn:
- CT biên dịch thành các modun riêng lẻ ⇒ đoạn CT
- Bộ nhớ cũng được phân đoạn (segmentation)
- HĐH nạp các đoạn CT vào các phân đoạn bộ nhớ
- HĐH xây dựng bảng điều khiển trang SCT
- Tiết kiệm bộ nhớ nhưng tốc độ truy xuất dữ liệu chậm
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.2. Các chi n l c qu n lý b nhế ượ ả ộ ớ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
+ Các chiến lược nạp (fetch):
- Các chiến lược nạp yêu cầu
- Các chiến lược nạp phòng ngừa
+ Các chiến lược sắp xếp
- Best - fit
- Worst - fit
+ Các chiến lược thay thế
- First - fit
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ

+ Mỗi CT chiếm một dải vị trí nhớ liên tục
- Kỹ thuật phủ Overlay
- Đa chương với phân vùng cố định
- Các hệ đơn chương
+ Thích hợp với các hệ thống máy đầu tiên:
- Đa chương với phân vùng động
- Đa chương với kỹ thuật chuyển đổi (swapping)
Người sử dụng
Hệ điều hành
Không sử dụng
0
a
b
c
CPU
Thanh
ghi giới
hạn
a
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ đơn chương:
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Kỹ thuật phủ (Overlay):
+ Nạp vào bộ nhớ những phần CT cần dùng
+ Những phần CT chưa cần tới được lưu ở bộ nhớ phụ
+ Cung cấp cho lập trình viên phương pháp mở rộng giới

hạn bộ nhớ chính
+ Yêu cầu phải có kế hoạch cẩn thận và thời gian chi phối
chặt chẽ
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Kỹ thuật phủ (Overlay):
Hệ điều hành
Vùng phủ
0
a
b
c
Pha khởi
nhập
Pha tiến
hành
Phần đoạn mã và dữ liệu
phải được tồn tại trong bộ
nhớ chính trong suốt thời
gian thực thi
b
b
b
Pha xuất
1
2
3
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ

CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định:
+ Bộ nhớ chính chia thành các phần có kích cỡ nhất định
+ CPU được chuyển giao nhanh chóng giữa những NSD
+ Các công việc được dịch ra bằng assembler và compiler
được thực thi trên một phần riêng
+ Các công việc được sắp xếp vào các hàng đợi ứng với
mỗi phần của bộ nhớ chính
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định:
+ Hạn chế của phân vùng cố định kích thước bằng nhau:
- Kích thước CT quá lớn so với kích thước 1 phân vùng:
- Kích thước CT quá nhỏ so với kích thước 1 phân vùng:
 Thiết kế CT theo cấu trúc overlay
 Phân mảnh bộ nhớ
 Lãng phí bộ nhớ
Sử dụng các phân vùng có kích thước không bằng nhau
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định:
Hệ điều hành
Phần 1
Phần 2
Phần 3
Hàng đợi cho vùng 1
Hàng đợi cho vùng 2
Hàng đợi cho vùng 3

0
a
b
c
d
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định:
Hệ điều hành
Phần 1
Phần 2
Phần 3
Hàng đợi cho vùng 1
Hàng đợi cho vùng 2
Hàng đợi cho vùng 3
0
a
b
c
d
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định:
Hệ điều hành
Phần 1
Phần 2
Phần 3
Hàng đợi

0
a
b
c
d
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ thống đa chương với phân vùng động:
Tiến trình A cần 15K
Tiến trình B cần 20K
Tiến trình C cần 10K
Tiến trình D cần 25K
Tiến trình E cần 14K
Tiến trình F cần 32K
Hệ điều hành
Tự do
Hệ điều hành
Tự do
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ thống đa chương với phân vùng động:
Tiến trình A cần 15K
Tiến trình B cần 20K
Tiến trình C cần 10K
Tiến trình D cần 25K
Tiến trình E cần 14K
Tiến trình F cần 32K
Tiến trình A 15K

Hệ điều hành
Tự do
6.1. Qu n lý b nhả ộ ớ
6.1.3. C p phát liên t cấ ụ
CH NG 6: QU N LÝ B NH , VÀO RA, T PƯƠ Ả Ộ Ớ Ệ
* Các hệ thống đa chương với phân vùng động:
Tiến trình B cần 20K
Tiến trình C cần 10K
Tiến trình D cần 25K
Tiến trình E cần 14K
Tiến trình F cần 32K
Tiến trình G cần 11K
Tiến trình A 15K
Tiến trình B 20K