Bài giảng Hệ điều hành: Chương 5

ệ ề

H đi u hành

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ươ ả ậ Ch ng ấ 5: Qu n lý nh p/xu t

ổ

T ng quan

ậ ấ ch c ph n c ng nh p/ xu t

ổ ứ ặ ệ ố ấ ậ • Khái ni m c b n ơ ả ệ • Mô hình t ầ ứ • Cài đ t h th ng qu n lý và truy xu t nh p/ ả

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

xu t ấ

ơ ả

ệ Các khái ni m c b n

Ớ

Ứ

Ậ

Ấ

CÁC L P CH C NĂNG NH P/XU T

ấ

ị

ử ườ

ủ X lý c a i dùng ng

ậ ạ ờ ọ T o l i g i nh p/xu t, đ nh ấ ậ ạ d ng nh p/xu t

ố

ch c kh i,

ả ị

ệ ổ ứ ặ Đ t tên, b o v , t ị ộ ệ b đ m, đ nh v

ề ầ Ph n m m ộ ậ đ c l p t bế ị thi

ế ậ

t l p thanh ghi thi

ế ị t b ,

ạ

ể Đi u khi n t bế ị

ề thi

Thi ể ki m tra tr ng thái

ậ

ấ

ể Ki m soát ng tắ

Báo cho driver khi nh p/xu t hoàn t

tấ

ự

ệ

ậ

ầ ứ Ph n c ng

ấ Th c hi n thao tác nh p/xu t

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ế ị

ấ

Thi

ậ t b nh p/ xu t

t b mà thông tin đ

ố ế ị t b kh i là thi ữ ượ c ướ ố c c

ố ặ c truy xu t (đ c ho c ghi) t ng kh i

ế ị ọ ươ ấ

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ế ị ố ộ • Thi ế ị ố ữ ư l u tr trong nh ng kh i có kích th ỉ ị ở ị ượ ị ị c đ nh v b i đ a ch . đ nh và đ • Đ c đi m c a thi ể ố ủ ể ặ t b kh i là chúng có th ừ ấ ượ đ ể ệ t, và ch riêng bi ng trình có th truy xu t ố ấ ỳ ộ m t kh i b t k nào đó. • Đĩa là m t ví d cho lo i thi ạ ụ t b kh i.

ế ị

Thi

ấ ậ t b nh p/ xu t

t b th hai là thi

ế ị ế ị ầ ự t b tu n t ậ ệ ử • M t d ng thi ộ ạ • d ng thi ế ị ứ . t b này, vi c g i và nh n thông

ỗ

ể ự ệ

ị ượ Ở ạ ự tin d a trên là chu i các bits, không có xác ị đ nh đ a ch và không th th c hi n thao tác seek đ ỉ c.

ạ • Màn hình, bàn phím, máy in, card m ng,

ộ ả t b khác không ph i

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

chu t, và các lo i thi ạ d ng đĩa là thi ạ ế ị ế ị ầ ự t b tu n t .

ế ị

Thi

ấ ậ t b nh p/ xu t

ườ • Thi c v i con ng

ượ ữ ng tác đ ế ế ị ươ t b t ể

i : i và máy. Ví ộ

ớ ườ dùng đ giao ti p gi a ng ụ d : màn hình, bàn phím, chu t, máy in ... • Thi

ế ị ươ t b t tính là các thi d : đĩa, băng t

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ế ị ề ệ ố ng tác trong h th ng máy ớ ế ế ị t b giao ti p v i nhau. Ví ế ừ , card giao ti p... ư ông : nh modem... t b truy n th ụ • Thi

ế ị

Thi

ấ ậ t b nh p/ xu t

ữ ữ • Nh ng đi m khác nhau gi a các thi ế ị t b

ề

ể ồ I/O g m : – T c đ truy n d li u , ví d bàn phím : ữ ệ ộ ố

ụ ộ 0.01 KB/s, chu t 0.02 KB/s ...

ụ

ữ ệ

ự

ặ

ố

ộ

ỗ

– Công d ng. – Đ n v truy n d li u (kh i ho c ký t ). ơ ề ị – Bi u di n d li u, đi u này tùy thu c vào ề ữ ệ ễ ể ế ị ụ ể ừ t ng thi t b c th . – Tình tr ng l ạ

i : nguyên nhân gây ra l

i, cách

mà chúng báo v ...ề

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ậ

ổ ứ ủ

ứ T ch c c a ch c năng nh p/ xu t ấ ệ

ể ự

ộ

• Có ba cách đ th c hi n I/O : ộ ệ ờ

ộ ử ị

ạ

ơ

– M t là, b x lý phát sinh m t l nh I/O đ n ế các đ n v I/O, sau đó, nó ch trong tr ng thái "busy" cho đ n khi thao tác này hoàn ử ấ ướ t tr t

– Hai là, b x lý phát sinh m t l nh I/O đ n

ế ế ụ c khi ti p t c x lý. ộ ử ị

ậ

ộ

ộ ệ ế ụ c m t ng t t

ạ

ệ ạ ể

ử

ế ử ệ các đ n v I/O, sau đó, nó ti p t c vi c x lý ị ượ ắ ừ ơ đ n v I/O cho t ử ệ ư báo là đã hoàn t t, nó t m ng ng vi c x lý hi n t

ắ ư ượ

ơ ớ i khi nh n đ ấ ể i đ chuy n qua x lý ng t. – Ba là, s d ng c ch DMA (nh đ ế ơ ử ụ

ề c đ

ậ ở

c p

sau)

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ổ ứ ủ

ậ

ướ • Các b

ứ T ch c c a ch c năng nh p/ xu t ấ ủ ứ c ti n hóa c a ch c năng I/O : ế ự

ế ể

– B x lý ki m soát tr c ti p các thi

ế ị t b

ể

– H th ng có thêm b đi u khi n thi

ộ ử ngo i vi.ạ ệ ố ử

ử ụ

ế ủ

ấ ỏ

ả

chi ti

ế ị ộ ề ộ t b . B ậ ứ ấ ệ ự x lý s d ng cách th c hi n nh p xu t th ộ ử ờ ượ c tách r i nh t. Theo cách này b x lý đ ạ ế ị t b ngo i t c a các thi kh i các mô t vi.

ế

ắ

ế

ử ụ ơ ữ ệ

ơ ộ ử ế

ộ

– B x lý s d ng thêm c ch ng t. ộ ử – S d ng c ch DMA, b x lý truy xu t ử ụ ấ ớ ự ữ nh ng d li u I/O tr c ti p trong b nh chính.

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ộ ề

ể

B đi u khi n thi

ế ị t b

ị ấ ườ ượ ộ ơ ng đ • M t đ n v b nh p xu t th ị

ầ

ề

ậ ộ ng thích, ượ ọ ườ c g i là b ph n ộ ươ ng đ c g i là

ậ c chia ầ ầ ơ làm hai thành ph n chính là thành ph n c ệ ử . và thành ph n đi n t • Thành ph n đi n t ệ ử ượ ọ ầ đ ế ị ể t b hay b t đi u khi n thi trong các máy vi tính th card giao ti p.ế

ầ ơ

ả ể ế ị t b . ế ị t b là

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ế ế ở ứ ấ • Thành ph n c chính là b n thân thi • Giao ti p gi a b đi u khi n và thi ữ ộ ề m c th p. giao ti p

ộ ề

ể

B đi u khi n thi

ế ị t b

ủ ộ ề ứ ể ế • Ch c năng c a b đi u khi n là giao ti p

ệ ề

ế ị ớ

ệ ố ườ ọ

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ể ớ ệ ề v i h đi u hành vì h đi u hành không th ệ ấ ự ế t b . Vi c thông truy xu t tr c ti p v i thi ề ng truy n g i là tin thông qua h th ng đ bus.

ộ ề

ể

B đi u khi n thi

ế ị t b

ể

ể ộ ệ ủ ộ ề ầ ự

ự

ệ ử ườ

• Thông th ừ ặ

ề ể

ủ

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ộ ộ ớ • Công vi c c a b đi u khi n là chuy n đ i ổ ố dãy các bit tu n t trong m t kh i các byte ế ử ế ầ và th c hi n s a ch a n u c n thi t. ượ ổ ứ ố ch c c t ng kh i các byte đ ủ ộ thành t ng bit và đ t trong buffer c a b đi u khi n. ự ẽ ượ buffer s đ • Sau khi th c hi n checksum n i dung c a ệ ể c chuy n vào b nh chính.

ộ ề

ể

B đi u khi n thi

ế ị t b

ộ ố • M i b đi u khi n có m t s thanh ghi đ ể

ỗ ộ ề ể ạ ớ liên l c v i CPU. ộ ố ầ ủ ộ ộ

ị ọ

ị

ấ ị ỉ

ạ ỗ • Trên m t s máy tính, các thanh ghi này là ỉ ộ ị ạ ớ i m t đ a ch m t ph n c a b nh chính t ấ ậ ớ ạ ộ xác đ nh g i là ánh x b nh nh p xu t. • H máy PC dành ra m t vùng đ a ch đ c ỉ ặ ộ ậ t g i là đ a ch nh p xu t và trong đó c chia làm nhi u đo n, m i đo n cho

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ạ ế ị ư ệ ệ ọ bi ượ đ ộ m t lo i thi ạ ề t b nh sau :

ộ ề

ể

B đi u khi n thi

ế ị t b

ậ

ị

ỉ

ấ Đ a ch nh p/xu t

Vect

ắ ng t

040 043

ể ề B ộ đi u khi n ấ ậ nh p/xu t ồ

ồ

Đ ng h

060 063

Bàn phím

2F8 2FF

RS232 phụ

320 32F

Đĩa c ngứ

378 37F

Máy in

380 3BF

Màn hình mono

3D0 3DF

Màn hình màu

3F0 3F7

Đĩa m mề

3F8 3FF

RS232 chính

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ộ ề

ể

B đi u khi n thi

ế ị t b

ệ

ự

ấ ằ

ụ

ậ ủ ộ ề

ể

ề

ể ấ

ư

ộ ố ệ

• H đi u hành th c hi n nh p xu t b ng cách ghi ệ ề ệ l nh lên các thanh ghi c a b đi u khi n. Ví d : ậ ủ ộ ề b đi u khi n đĩa m m c a IBMPC ch p nh n 15 ệ l nh khác nhau nh : READ, WRITE, SEEK, FORMAT, RECALIBRATE, m t s l nh có tham ố s và các tham s cũng đ

ượ ạ ậ ấ

ệ

ề

ượ đi u khi n đ th c hi n công vi c khác.

ộ ề

ế

ự ắ ể ả ượ ư

ố • Khi m t l nh đã đ ộ ệ ể ự ể ệ ệ ộ m t ng t đ báo hi u cho CPU bi ữ ế k t qu đ c l u gi

c n p vào thanh ghi. ẽ ờ ộ c ch p nh n, CPU s r i b ệ • Sau khi th c hi n xong, b đi u khi n phát sinh ể ế ấ t và đ n l y

trong các thanh ghi.

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

DMA (direct memory access)

ọ

• Quá trình đ c đĩa mà không có DMA ộ ề

ướ

ọ

c tiên, b đi u khi n đ c tu n t

ầ ự ộ

ố các kh i trên đĩa, ố ượ ư c đ a vào

– Tr ừ ừ t ng bit t ng bit cho t ủ ộ ề buffer c a b đi u khi n.

ể ớ i khi toàn b kh i đ ể ệ

ể ả

ự

ả

– Sau đó máy tính th c hi n checksum đ đ m b o không

ỗ ả

i x y ra.

ắ ể

ộ ề

ộ

– Ti p theo b đi u khi n t o ra m t ng t đ báo cho ể ạ

có l ế CPU bi

ề ộ

ể

t. ế ế ấ ữ ệ ạ ằ

ọ ầ ượ ừ

ặ

ộ

– CPU đ n l y d li u trong buffer chuy n v b nh ớ t t ng

chính b ng cách t o m t vòng l p đ c l n l byte.

ủ

ờ

– Thao tác này làm lãng phí th i gian c a CPU.

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

DMA (direct memory access)

• Quá trình đ c đĩa có DMA ọ ử ụ

ố

ử ỉ

ộ ố ỉ

ộ ề ủ

ớ ơ ị

ể

– Khi s d ng, CPU g i cho b đi u khi n m t s các ể ộ ị ố ư ị thông s nh đ a ch trên đĩa c a kh i, đ a ch trong b ể ể ữ ệ ố ố ượ ị ng byte d li u đ chuy n. nh n i đ nh v kh i, s l – Sau khi b đi u khi n đã đ c toàn b d li u t ộ ề ế ộ ữ ệ ừ ọ thi t ộ ề ủ , b đi u ạ ị

ộ

ỉ i đ a ch

ớ

ỉ

ớ ể ạ

ố ố ộ

ể ể

ằ

ắ

ả

ố

ộ

ớ

ộ

ể ị b vào buffer c a nó và ki m tra checksum ể ớ ầ ể khi n chuy n byte đ u tiên vào b nh chính t ỉ ộ ả ở ị ượ b i đ a ch b nh DMA. đ c mô t – Sau đó nó tăng đ a ch DMA và gi m s bytes ph i ị ả ả ả ậ chuy n. Quá trình này l p cho t i khi s bytes ph i ư ộ ề chuy n b ng 0, và b đi u khi n t o m t ng t. Nh ầ ậ v y không c n ph i copy kh i vào trong b nh , nó đã ớ ệ ữ hi n h u trong b nh .

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

DMA (direct memory access)

ượ ự ở ộ ệ c th c hi n b i b

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ậ ề • V n chuy n DMA đ ể ể đi u khi n

ặ ệ ố

ả

ấ

Cài đ t h th ng qu n lý và truy ậ xu t nh p/ xu t

ế ị t b

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ườ ử ụ • Ki m soát ng tắ ể • Đi u khi n thi ề ế ị ể t b • Ph n m m h đi u hành đ c l p thi ệ ề ề ầ • Ph n m m m c ng ứ ề ầ ộ ậ i s d ng.

ể

Ki m soát

ng tắ

ớ

• HĐH th c hi n thao tác nh p xu t cho t

i khi

ệ ớ ạ

ấ ế

ộ ự

ậ ự ấ ể ự ắ t m i t o ra m t ng t. Ti n trình có th t ộ ệ ệ ạ ằ i b ng cách th c hi n l nh WAIT theo m t ề

ệ

ặ

ộ

hoàn t khóa l ế bi n đi u ki n ho c RECEIVE theo m t thông đi p. ệ

ở ạ

ắ

ộ

• Khi m t ng t x y ra, hàm x lý ng t kh i t o m t ộ

ế

ử ắ ả ớ ể ử ti n trình m i đ x lý ng t. ộ ệ

ề

ế

ệ

ắ ệ ế

ế

ứ

ắ

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

• Nó s th c hi n m t tín hi u trên bi n đi u ki n ẽ ự ị ệ ữ ử và g i nh ng thông đi p đ n cho các ti n trình b khóa. ổ ế

ị

• T ng quát, ch c năng c a ng t là làm cho m t ộ ở ạ i.

ủ ượ ti n trình đang b khóa đ

c thi hành tr l

ể

ề

Đi u khi n thi

ế ị t b

ể ỉ

ự ị • Device drivers phát ra các ch th và ki m tra ị ệ ượ c th c hi n chính xác

ỉ xem ch th đó có đ không. ứ ậ ữ • Ch c năng c a device drivers là nh n nh ng

ậ

l p trên, và ế ệ ầ

ề ừ ầ ph n m m ế ị ở ớ t b ự ệ ẽ ự ẽ ượ ư ầ i, yêu c u đó s đ ầ c đ a vào

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

ủ ừ ượ ầ yêu c u tr u t ng t ấ ộ ậ nh p/xu t đ c l p thi giám sát yêu c u này th c hi n. N u driver ả đang r nh, nó s th c hi n ngay yêu c u, ượ ạ c l ng hàng đ i. ợ

ề

ể

Đi u khi n thi

ế ị t b

ỉ

ộ ề ộ ị c ch th cho b ệ ự ằ

ủ ộ ề

• M t khi đã xác đ nh đ ượ ị ắ ầ ể đi u khi n, nó b t đ u th c hi n b ng cách ể ệ chuy n l nh vào thanh ghi c a b đi u ể khi n thi

ự ệ ườ • Trong khi l nh th c hi n. Có hai tr ng

ả

ớ

ế ị t b . ệ ả ợ h p x y ra : – M t là device drivers ph i ch cho t

ự

ể ớ

ắ

ộ

ở

ộ ề i cho t

ờ ộ i khi b ằ khóa i khi m t ng t phát sinh m khóa cho

ệ đi u khi n th c hi n xong b ng cách t ạ l nó.

ệ ề

ấ

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

– Hai là, h đi u hành ch m d t mà không ch , ờ ầ

ế

ả

ậ

ứ t ph i khóa.

vì v y driver không c n thi

ề

ể

Đi u khi n thi

ế ị t b

ấ ệ ể

ể ế • Sau khi h đi u hành hoàn t ệ ề ọ

ộ ậ

ẽ ế ị t b . ề ạ ộ

ệ

ế ầ ờ ế ẽ ạ

Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

t vi c ki m tra ỗ ứ ề ổ l i và n u m i th đ u n driver s chuy n ữ ệ ề ầ d li u cho ph n m m đ c l p thi • Cu i cùng nó s tr v thông tin v tr ng ố ẽ ả ề ơ ọ ỗ ế thái hay l i cho n i g i và n u có m t yêu ẽ ự ợ ở ầ hàng đ i, nó s th c hi n ti p, c u khác ế i ch đ n yêu c u n u không nó s khóa l ế ti p theo.