Bài giảng Hệ điều hành (236 trang)

Chia sẻ: Kệ Tui | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:236

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hệ điều hành cung cấp cho người học những kiến thức về: Hệ thống máy tính, kiến trúc hệ thống phần cứng, kiến trúc bộ lệnh, hệ thống lưu trữ,...và nhiều nội dung liên quan khác. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ điều hành (236 trang)

HỆ ðIỀU HÀNH 6/17/2009 Operating System 1 Taøi lieäu tham khaûo He: Slide b ài gi bài ảng giảng http://fit.hcmup.edu.vn/~haits http ://www.box.net/shared/2v0t4sqeot http://www.box.net/shared/2v0t4sqeot Lê Kh ắc Nhiên Ân Khắc Ân,, gi áo tr giáo Hệ ñi ình ““Hệ trình ều hhành ñiều ành ản”, ðHKHTN TPHCM cơ bbản”, Tr ần H Trần ạnh Nhi Hạnh Nhi,, giáo tr giáo Hệ ñi ình ““Hệ trình ều hhành ñiều ành nâng cao cao”,”, ðHKHTN TPHCM 6/17/2009 Operating System 2
* Toång quan veà heä thoáng maùy tính Kieán truùc maùy tính goàm 2 phaàn chính: + HSA (Kieán truùc heä thoáng phaàn cöùng) + ISA (Kieán truùc boä leänh) 6/17/2009 Operating System 3 Kieán truùc maùy tính * Caùc thaønh phaàn chính cuûa heä thoáng maùy tính: + HSA (Kieán truùc heä thoáng phaàn cöùng) Ñeå coù theå hoaït ñoäng, baét buoäc phaûi coù: • - Heä thoáng xöû lyù • - Heä thoáng löu tröõ • - Heä thoáng nhaäp xuaát 6/17/2009 Operating System 4
Kieán truùc maùy tính Heä thoáng löu tröõ Boä nhôù trong (RAM, ROM, Registers, Cache, Port) Boä nhôù ngoaøi (HD, FD, CD, DVD, USB disk, ...) 6/17/2009 Operating System 5 Kieán truùc maùy tính * Caùc thaønh phaàn chính cuûa heä thoáng maùy tính: + HSA (Kieán truùc heä thoáng phaàn cöùng) + ISA (Kieán truùc boä leänh) • - Kieåu döõ lieäu • - Taäp thanh ghi • - Taäp leänh 6/17/2009 Operating System 6
CPU Heä thoáng xöû lyù Caùc chip xöû lyù khaùc Boä nhôù trong (RAM, ROM, Thanh ghi, Cache, ..) HSA Heä thoáng löu tröõ Boä nhôù ngoaøi (HD, FD, CD, DVD, USB disk, ...) Heä thoáng nhaäp xuaát (Baøn phím, maøn hình, chuoät, loa, micro, modem, maùy in, ..) Kieåu Döõ Lieäu ISA Taäp Thanh Ghi Taäp Leänh 6/17/2009 Operating System 7 * Caùc heä thoáng soá - Heä nhò phaân (cô soá 2): Hình thöùc theå hieän: 01001b, 11111001b, 11100b.. - Heä thaäp phaân (cô soá 10): Hình thöùc theå hieän: 9, 249, 28d, .. - Heä thaäp luïc phaân (cô soá 16): Hình thöùc theå hieän: 9h, 0F9h, 1Ch, .. 6/17/2009 Operating System 8
* Caùc kieåu döõ lieäu trong maùy tính - bit: ñôn vò löu tröõ nhoû nhaát - Byte: ñôn vò truy xuaát cuûa chöông trình - Word: ñôn vò truy xuaát cuûa maùy tính (coù kích thöôùc phuï thuoäc vaøo CPU & löu ngöôïc theo ñôn vò Byte – xem ví duï) - Chuoãi kyù töï: löu tröõ theo thöù töï bình thöôøng - Soá BCD: löu tröõ moãi chöõ soá cuûa 1 soá thaäp phaân baèng moät (hoaëc nöûa) Byte 6/17/2009 Operating System 9 * Toå chöùc döõ lieäu treân boä nhôù trong - Byte: ñôn vò truy xuaát boä nhôù trong cuûa phaàn meàm (goàm 8 bit - bit phaûi nhaát laø bit 0 & bit traùi nhaát laø bit 7) - Word: ñôn vò truy xuaát cuûa phaàn cöùng (coù kích thöôùc phuï thuoäc vaøo CPU) hoaëc 1 kieåu döõ lieäu cuûa phaàn meàm (coù kích thöôùc phuï thuoäc vaøo phaàn meàm töông öùng) - Chuoãi kyù töï: löu tröõ theo thöù töï bình thöôøng - Soá nguyeân: löu ngöôïc theo ñôn vò Byte (khaûo saùt caùc ví duï cuï theå) 6/17/2009 Operating System 10
* Toå chöùc thanh ghi: + Khaùi nieäm thanh ghi: - Laø caùc vuøng nhôù nhoû löu döõ lieäu trong caùc chip xöû lyù - Coù toác ñoä truy xuaát raát nhanh & taàn suaát söû duïng cao + Kích thöôùc thanh ghi: Tính theo ñôn vò bit – tuøy thuoäc chöùc naêng cuûa chip Caùc thanh ghi trong CPU 8bit coù kích thöôùc 8bit, trong CPU 16bit coù kích thöôùc 16bit, trong CPU 32bit coù kích thöôùc 32bit ñoàng thôøi coù luoân caùc thanh ghi cuûa CPU 16 bit + Soá löôïng thanh ghi: Thöôøng raát ít, tuøy thuoäc möùc ñoä xöû lyù & thieát keá cuûa chip CPU Intel 16 bit coù 14 thanh ghi, phaân thaønh 5 nhoùm 6/17/2009 Operating System 11 * Toå chöùc thanh ghi cuûa CPU 16 bit: + Nhoùm thanh ghi ñoaïn (Segment register): - CS (Code Segment): löu chæ soá cuûa segment chöùa CT ngoân ngöõ maùy. - DS (Data Segment): löu chæ soá segment chöùa döõ lieäu cuûa CT. - ES (Extra Segment): löu chæ soá segment chöùa döõ lieäu boå sung cuûa CT. - SS (Stack Segment): löu chæ soá segment chöùa ngaên xeáp cuûa CT. (Treân CPU 32bit coù theâm 2 thanh ghi FS, GS coù chöùc naêng töông töï nhö ES) CT muoán truy xuaát 1 vuøng nhôù thì phaûi ñöa chæ soá segment cuûa vuøng nhôù ñoù vaøo moät thanh ghi ñoaïn 6/17/2009 Operating System 12
* Toå chöùc thanh ghi cuûa CPU 16 bit: + Nhoùm thanh ghi con troû & chæ muïc (Pointer & Index Reg.) - IP (Instruction Pointer): löu offset cuûa oâ nhôù chöùa leänh keá tieáp. - BP (Base Pointer): löu offset cuûa oâ nhôù caàn truy xuaát. - SP (Stack Pointer): löu offset ñænh ngaên xeáp. - SI (Source Index): löu offset vuøng nhôù nguoàn caàn ñoïc leân. - DI (Destination Index): löu offset vuøng nhôù ñích caàn ghi xuoáng. Moãi thanh ghi trong nhoùm naøy phaûi ñi keøm vôùi 1 thanh ghi trong nhoùm thanh ghi ñoaïn môùi bieåu thò ñöôïc vuøng nhôù /oâ nhôù caàn truy xuaát. 6/17/2009 Operating System 13 * Toå chöùc thanh ghi cuûa CPU 16 bit: + Nhoùm thanh ghi ña duïng (General Register) - AX (Accumulator Register): löu caùc döõ lieäu soá, giaù trò maëc ñònh, … - BX (Base Register): ñoùng vai troø chæ soá maûng,, cuõng coù theå löu döõ lieäu - CX (Count Register): coù theå duøng ñeå ñònh soá laàn laëp. - DX (Data Register): löu döõ lieäu /keát quaû tính toaùn (~AX). Moãi thanh ghi trong nhoùm naøy ñeàu cho pheùp söû duïng ñeán töøng Byte, baèng caùch thay chöõ ‘X’ thaønh chöõ ‘H’ ñeå chæ Byte cao, hoaëc ‘L’ ñeå chæ Byte thaáp (AH, BL, CL) Xem nhö coù theâm 8 thanh ghi môùi 6/17/2009 Operating System 14
* Toå chöùc thanh ghi cuûa CPU 16 bit: + Thanh ghi côø (Flag Register) Khoâng coù teân, moãi bit laø 1 côø, bieåu dieãn traïng traùi cuûa leänh vöøa thöïc hieän, hoaëc ñaët traïng traùi cho leänh thöïc hieän 6/17/2009 Operating System 15 * Heä thoáng ngaét (Interrupt): + Khaùi nieäm: - Laø caùc chöông trình con (thuû tuïc /haøm) coù saün trong maùy - Caùc haøm ngaét khoâng chæ coù saün trong ROM BIOS maø coøn ñöôïc Heä Ñieàu Haønh boå sung theâm - Haøm ngaét khoâng coù teân maø thay vaøo ñoù laø 1 con soá (0..FF) - Moãi haøm ngaét laïi chöùa beân trong noù nhieàu haøm con - Tham soá in./output cuûa haøm ngaét ñöôïc truyeàn qua thanh ghi 6/17/2009 Operating System 16
* Heä thoáng ngaét (Interrupt): + Phaân loaïi: Ngaét cöùng Ngaét meàm Ngaét Ngaét Ngaét do Ngaét cuûa trong ngoaøi ngöôøi duøng taïo heä thoáng Ngaét cuûa Ngaét cuûa BIOS HÑH 6/17/2009 Operating System 17 * Heä thoáng ngaét (Interrupt): + Chöông trình ngaét: Thöôøng goàm nhieàu ñoaïn chöông trình con beân trong, moãi ñoaïn thöïc hieän 1 coâng vieäc cuï theå naøo ñoù, chæ soá cuûa ñoaïn theå hieän trong AH. Khi ñoù thaân haøm ngaét coù daïng (maõ giaû): switch (AH) { case 0: .. .. .. // haøm con 0 break; case 1: .. .. .. // haøm con 1 break; .. .. .. case N: .. .. .. // haøm con N break; 6/17/2009 Operating System 18 }
Một Số Thiết Bị ðĩa mềm ðĩa cứng Card màn hình 6/17/2009 Operating System 19 * Toå chöùc döõ lieäu treân ñóa töø + Caáu truùc vaät lyù : - Hình troøn, goàm nhieàu maët, moãi maët coù nhieàu ñöôøng troøn ñoàng taâm, treân caùc ñöôøng troøn coù caùc cung troøn, thoâng thöôøng moãi cung chöùa 4096 ñieåm töø (=4096bit = 512 byte) - Moãi maët coù töông öùng 1 ñaàu ñoïc ñeå ñoïc hoaëc ghi döõ lieäu. - Moãi laàn ñoïc /ghi ít nhaát 1 cung troøn (512 B) - Caùc cung troøn, ñöôøng troøn & ñaàu ñoïc (hoaëc maët) coù caùc töø goác töông öùng laø sector, track (hoaëc cylinder) & head. - Moãi laàn truy xuaát (ñoïc hoaëc ghi ñóa) chæ coù theå thöïc hieän treân N sector lieân tieáp (N>=1) 6/17/2009 Operating System 20
* Toå chöùc döõ lieäu treân ñóa töø + Caáu truùc vaät lyù : - Ñeå truy xuaát 1 sector caàn phaûi chæ ra vò trí cuûa sector ñoù. Vò trí sector ñöôïc theå hieän baèng 3 thoâng soá: chæ soá sector, track & head - Head ñöôïc ñaùnh soá theo thöù töï töø treân xuoáng baét ñaàu töø 0, Track ñöôïc ñaùnh soá theo thöù töï töø ngoaøi vaøo baét ñaàu töø 0, Sector ñöôïc ñaùnh chæ soá theo thöù töï baét ñaàu töø 1 theo chieàu ngöôïc vôùi chieàu quay cuûa ñóa. - Ñòa chæ cuûa sector vaät lyù coù kyù hieäu : (sector, track, head) 6/17/2009 Operating System 21 * Toå chöùc döõ lieäu treân ñóa töø + Toå chöùc ñóa logic: … … 0 1 2 3 4 N-1 - Laø 1 daõy caùc sector ñöôïc ñaùnh chæ soá theo thöù töï taêng daàn baét ñaàu töø 0 - Ñóa thaät söï laø ñóa vaät lyù nhöng vì truy xuaát phaûi duøng ñeán 3 tham soá raát baát tieän neân khaùi nieäm ñóa logic ñöôïc ñöa ra ñeå deã hieåu, deã thao taùc /tính toaùn hôn. - Moãi sector treân ñóa logic töông öùng vôùi 1 sector duy nhaát treân ñóa vaät lyù sao cho sau khi truy xuaát sector K thì truy xuaát tieáp sang sector K+1 laø nhanh hôn so vôùi taát caû caùc sector khaùc. 6/17/2009 Operating System 22
ðĩa cứng Ổ ñĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (Hard Disk Drive-HDD) là thiết bị dùng ñể lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm ñĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính. 6/17/2009 Operating System 23 ðĩa cứng 6/17/2009 Operating System 24
ðĩa cứng Trên một track chia làm nhiều cung bằng nhau là 1 sector và ñược ñánh số từ một. Qua track mới ñánh số lại. Số sector trên mỗi track là bằng nhau. Cylinder là tập hợp các track có cùng số hiệu trên tất cả các mặt. Cluster là tập hợp các sector (ñĩa mềm 1 cluster = 1 sector) 6/17/2009 Operating System 25 ðĩa cứng ðơn vị cơ sở của ñĩa là sector (thường = 512 byte)ðĩa là thiết bị xuất nhập theo khối. Một sector ñược xác ñịnh bằng 2 cách: Sector tương ñối: sector vật lý xác ñịnh bởi head (ñánh số từ 0), track (ñánh số từ 0) trên head và sector trên track (ñánh số từ 1). Sector tuyệt ñối: sector logic xác ñịnh bởi một thông tin. Cách ñánh số xác ñịnh sector tuyệt ñối như sau: ñánh số hết trên một cylinder sau ñó trở về mặt 0 ñể ñánh số tiếp theo cho mặt 0 của cylinder tiếp theo. 6/17/2009 Operating System 26
ðĩa cứng Ví dụ: cho một ñĩa cứng có 160 mặt, 640 cylinder và 80 sector/track. Hỏi ổ cứng có dung lượng bao nhiêu MB? Dung lượng = Số sector/ñĩa * 512 (byte) DL = Số sector/cylinder * 640 * 512 (byte) DL = Số sector/track * 160 * 640 * 512 (byte) DL = (80 * 160 * 640 * 5120) : (10242) (MB) 6/17/2009 Operating System 27 Card Màn Hình Chất lượng màn hình phụ thuộc vào card màn hình. Có 3 yếu tố ñể xác ñịnh chất lượng của card màn hình: ðộ phân giải ví dụ 800x600 Số màu = số màu của 1 pixel ñược quy ñịnh bởi số bit màu quản lý cho 1 pixel. Kích thước bộ nhớ = 1p * số trang. Trong ñó 1p = ñộ phân giải * số byte màu. (1p là một trang màn hình). 6/17/2009 Operating System 28
Card màn hình Ví dụ: 1 card màn hình sử dụng ñộ phân giải 800x600 có thể hiển ñược 65536 màu. Tốc ñộ load hình là 24 frame/s. Hỏi card màn hình này có dung lượng là bao nhiêu Mb. 65536 màu = 216 màu = 2 byte màu Tốc ñộ load hình 24 frame/s số trang là 24 Kích thứơc bộ nhớ = 1p * số trang = 1p * 24 Kích thước = ñộ phân giải * số byte màu * 24 Kích thước = 800*600*2*24 (byte) ≈ 22 (MB) 6/17/2009 Operating System 29 Câu hỏi ôn tập 1/ Cho một ñĩa cứng có dung lượng 640 MB, ñĩa này sử dụng 640 mặt. Biết số sector trên 1 track gấp ñôi số track trên một mặt. Hỏi số sector trên một cylinder là bao nhiêu? 2/ Cho một card màn hình có dung lượng 8 MB, sử dụng 24 frame/s. Hỏi card màn hình này có thể sử dụng ñược những ñộ phân giải thông thường nào khi số màu hiển thị là 256 màu. 3/Tìm công thức xác ñịnh số hiệu sector tuyệt ñối từ sector tương ñối và ngược lại. 6/17/2009 Operating System 30
DL = Số Sec/ðĩa * 512 (byte) DL = Số Sec/mặt * Số Mặt/ðĩa * 512 DL = Số Sec/mặt * Số Mặt * 512 DL = Số Sec/Track * Số Track/mặt * Số Mặt * 512 DL = x * x/2 * 640 * 512 (byte) = 640 (MB) = 640*1024*1024 x? Số Sec/Cyl = Số Sec/Track * Số Track/Cyl Số Sec/Cyl = x * Số Track/Cyl Số Sec/Cyl = x * Số mặt/ðĩa 6/17/2009 Operating System 31 Tổng quan về Hệ ñiều hành Trần Sơn Hải Khoa Toán – Tin học ðại học Sư phạm TPHCM Heavily reference to Operating System Slide of Hoang Than Anh Tuan, University of Pedagogy, HCMC 6/17/2009 Operating System 1
Nội dung • Hệ ñiều hành là gì? • Vai trò và ñặc ñiểm của hệ ñiều hành • Lịch sử phát triển của hệ ñiều hành • Các chức năng cơ bản của hệ ñiều hành 6/17/2009 Operating System 2 Hệ ñiều hành là gì? • Là một chương trình (phần mềm)! • Chương trình ñầu tiên ñược chạy sau khi khởi ñộng. • ðiều phối việc thi hành các phần mềm khác • Cung cấp các dịch vụ thông dụng sử dụng bởi người dùng và các chương trình ứng dụng khác 6/17/2009 Operating System 3
ðịnh nghĩa HðH •HðH là một chương trình hoạt ñộng như là một trung gian giữa người dùng và phần cứng máy tính. •Mục ñích của HðH: –Kiểm soát và thực thi các chương trình ứng dụng. –Quản lý tiến trình –Quản lý CPU –Giúp người sử dụng dễ sử dụng máy vi tính. –Sử dụng tài nguyên phần cứng máy tính một cách hiệu quả –Quản lý ñĩa cứng 6/17/2009 –Quản lý bộ nhớ Operating System 4 Vai trò của HðH gcc gdb Người dùng OS Kernel grep diff Ứng dụng Hard ware date vi HðH xterm emacs Phần cứng netscape 6/17/2009 Operating System 5
Vai trò của HðH (trạng thái tĩnh) (tt) 6/17/2009 Operating System 6 Vai trò của HðH (trạng thái ñộng) (tt) 6/17/2009 Operating System 7
Phân lớp trong một hệ thống Người dùng Lập trình viên ðộ Ứng dụng Thao phức tác tạp Chức năng hỗ trợ Kỹ sư dễ thiết kế HðH tăng dần dần Hệ ñiều hành Phần cứng 6/17/2009 Operating System 8 Mô hình khác Nhiều ứng dụng Ứng dụng Một System HðH calls HðH Một Phần cứng Lệnh Lệnh ñặc quyền của máy Phần cứng 6/17/2009 Operating System 9