Giáo Trình Kiến Trúc Máy Tính - Nguyễn Hữu Lộ phần 10

Chia sẻ: Dqwdqweferg Vgergerghegh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

67
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ điều hành sẽ quyết định chương trình nào được thi hành, khi nào và bao nhiêu tài nguyên (như bộ nhớ hay đầu vào/đầu ra) chúng được cấp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo Trình Kiến Trúc Máy Tính - Nguyễn Hữu Lộ phần 10

-118- Caán Truùc Maùy Tính hieän thao taùc naøy, leänh aûo phaûi tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp xaùc ñònh (toái thieåu) 2 thaønh phaàn thoâng tin sau: 1. Taäp tin ñöôïc ñoïc 2. Ñòa chæ boä nhôù chính ôû ñoù baûn ghi ñöôïc ghi vaøo Khoâng coù ñòa chæ naøo trong taäp tin ñöôïc xaùc ñònh. Caùc leänh READ tuaàn töï lieân tieáp laáy caùc baûn ghi logic lieân tieáp töø taäp tin. Tình huoáng naøy töông phaûn vôùi caùc taäp tin truy xuaát ngaãu nhieân trong phaàn keá tieáp, trong ñoù leänh aûo cuõng ñöôïc xaùc ñònh baûn ghi logic naøo ñöôïc ñoïc. Leänh ra aûo cô baûn moät baûn ghi logic töø boä nhôù leân moät taäp tin. Caùc leänh WRITE tuaàn töï lieân tieáp taïo ra caùc baûn ghi lieân tieáp treân taäp tin. Cuõng coù moät leänh aûo REWIND ñònh laïi vò trí cuûa taäp tin ôû luùc baét ñaàu sao cho baûn ghi logic keá tieáp ñöôïc ñoïc hoaëc ñöôïc ghi seõ laø baûn ñaàu tieân. Trình töï thoâng thöôøng ñoái vôùi 1 chöông trình laø tröôùc tieân taïo ra moät taäp tin baèng caùch ghi moät chuoãi caùc baûn logic leân taäp tin. Sau ñoù taäp tin ñöôïc quay trôû laïi vaø ñöôïc ñoïc laïi töøng baûn ghi ôû moät thôøi ñieåm. Baèng caùchnaøy taäp tin coù theå ñöôïc duøng ñeå chöùa nhieàu löôïng thoâng tin lôùn, raát lôùn so vôùi boä nhôù chính. Hôn nöõa neáu taäp tin ñöôïc löu tröõ treân treân baêng töø hoaëc ñóa meàm, taäp tin coù theå ñöôïc di chuyeån ñeán maùy tính khaùc vaø ñöôïc ñoïc ôû ñoù. Nhieàu heä ñieàu haønh yeâu caàu moät taäp tin phaûi ñöôïc môû tröôùc khi ñöôïc söû duïng, trong tröôøng hôïp naøy moät leänh OPEN ñöôïc cung caáp . Leänh OPEN kieåm tra xem coù phaûi ngöôøi söû duïng ñöôïc pheùp truy xuaát taäp tin hay khoâng, neáu coù seõ tìm naïp thoâng tin veà taäp tin vaøo boä nhôù chính, sau ñoù taäp tin ñöôïc ñoïc hoaëc ghi. Khi moät chöông trình ñöôïc keát thuùc vôùi moät taäp tin, chöông trình phaûi ñoùng taäp tin, moät leänh nöõa ñöôïc cung caáp cho thao taùc naøy. Nhieàu taäp tin coù theå ñöôïc gaùn thöôøng tröïc tôùi caùc thieát bò vaøo/ra cuï theå. Thí duï coù moät taäp tin goïi laø OUTPUT bao goàm moät daõy caùc chuoãi 132-kyù töï vaø ñöôïc keát hôïp vôùi maùy in. Ñeå in moät doøng, chöông trình ôû lôùp 3 ghi moät chuoãi 132-kyù töï leân taäp tin OUTPUT vaø caùch naøy hay caùch khaùc chuoãi naøy sau ñoù xuaát hieän treân ngoõ ra ñöôïc in. Caùc chi tieát veà caùc ñieàu ñoù xaûy ra vaø caùch maùy in laøm vieäc khoâng lieân quan ñeán ngöôøi laäp trình ôû lôùp 3 maëc duø dó nhieân chuùng coù lieân quan raát nhieàu ñeán nhöõng ngöôøi laäp trình ôû lôùp 2, nhöõng ngöôøi phaûi vieát phaàn meàm thöïc hieän caùc leänh aûo (nghóa laø nhöõng ngöôøi vieát heä ñieàu haønh). Moät thí duï khaùc, ta coù 1 taäp tin goïi laø INPUT chöùa caùc chuoãi 80-kyù töï. Moãi khi thao taùc ñoïc töø INPUT ñöôïc thöïc hieän, caùc noäi dung cuûa theû keá tieáp ñöôïc sao cheùp vaøo boä nhôù. ÔÛ chöøng möïc maø ngöôøi laäp trình ôû lôùp 3 coù lieân quan, moãi moät leänh ñeå ñoïc töø ngoõ vaøo laøm cho theû keá tieáp trong hoäp theû ñöôïc ñoïc. Toaøn boä hoäp theû coù theå ñöôïc ñoïc cuøng moät luùc vaø ñöôïc löu trong ñóa meàm cho ñeán khi caàn ñeán, ôû ñieåm naøy moät theû ñöôïc sao cheùp ôû 1 thôøi ñieåm vaøo vuøng ñeäm cuûa ngöôøi söû duïng trong boä nhôù chính. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-119- Caán Truùc Maùy Tính 2. Caùc taäp tin truy xuaát ngaãu nhieân Caùc taäp tin tuaàn töï ñaõ baøn treân ñaây khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa. Moät leänh aûo READ ñôn giaûn chæ ñoïc baûn ghi logic keá tieáp. Chöông trình khoâng caàn cung caáp soá cuûa baûn ghi logic. Nhieàu thieát bò vaøo/ra nhö caùc ñaàu ñoïc theû chaúng haïn, coù baûn chaát töï nhieân laø tuaàn töï. Caùc coù theå lôùp 3 ñoïc töø taäp tin ñöôïc keát hôïp vôùi ñaàu ñoïc theû ñoïc theû keá tieáp. Chöông trình khoâng theå baûo “baây giôø haõy ñoïc theû thöù 427” tröø khi ñaõ coù 426 ñaõ ñöôïc ñoïc. Moät taäp tin tuaàn töï do vaäy laø kieåu maãu thích hôïp vôùi moät loaïi thieát bò nhö vaäy. Vôùi moät soá öùng duïng, chöông trình caàn truy xuaát caùc baûn ghi cuûa moät taäp tin theo moät thöù töï khaùc vôùi thöù töï maø caùc baûn ghi naøy ñöôïc ghi. Thí duï ta haõy khaûo saùt heä thoáng giöõ choã maùy bay trong ñoù danh saùch haønh khaùch cho moãi chuyeán bay hình thaønh moät baûn ghi logic vaø taát caû caùc chuyeán bay cho 1 ngaøy hình thaønh 1 taäp tin. Moät ngöôøi coù theå goïi nhaân vieân phoøng veù vaø hoûi thaêm veà vieäc mua moät veù treân chuyeán bay ñeán White Plains vaøo thöù tö tôùi. Nhaân vieân phoøng veù ñöa caâu hoûi vaøo thieát bò ñaàu cuoái. Neáu danh saùch haønh khaùch cho chuyeán bay ñoù laø baûn ghi 26 cuûa moät taäp tin naøo ñoù, chöông trình chæ caàn baûn ghi 26. Roõ raøng ta khoâng neân ñoïc tuaàn töï töø ñaàu, töø baûn ghi 1 cho ñeán khi coù baûn ghi 26. Chöông trình caàn coù khaû naêng truy xuaát moät baûn ghi cuï theå töø phaàn giöõa cuûa moät taäp tin baèng caùch cho bieát soá cuûa baûn ghi. Töông töï ñoâi khi ta caàn ghi laïi moät baûn ghi logic cuï theå treân moät taäp tin maø khoâng phaûi ghi laïi baát kyø caùc baûn ghi naøo tröôùc vaø sau baûn ghi caàn ghi. Trong thí duï tröôùc, moät ngöôøi muoán daønh choã chuyeán bay ñang hoûi thaêm. Ñeå thöïc hieän ñieàu naøy, chöông trình phaûi ghi laïi baûn ghi logic chöùa danh saùch daønh choã, coäng theâm teân cuûa ngöôøi goïi vaøo danh saùch haønh khaùch. Ta khoâng caàn thieát hoaëc khoâng muoán phaûi thay ñoåi baát kyø baûn ghi naøo khaùc. Haàu heát caùc heä ñieàu haønh cung caáp moät leänh aûo ñeå ñoïc baûn ghi logic thöù n cuûa moät taäp tin. Caùc leänh aûo naøy phaûi cung caáp (ít nhaát) ba thaønh phaàn thoâng tin: 1. Taäp tin caàn ñoïc 2. Ñòa chæ boä nhôù chính ôû ñoù baûn ghi ñöôïc ñaët vaøo 3. Vò trí cuûa baûn ghi trong taäp tin Caùc leänh WRITE töông öùng cuõng phaûi cung caáp caùc thoâng tin naøy. Daïng khaùc cuûa toå chöùc taäp tin laø daïng trong ñoù caùc baûn ghi logic ñöôïc ñòa chæ hoùa khoâng phaûi baèng vò trí cuûa chuùng trong taäp tin maø baèng caùc noäi dung cuûa moät tröôøng naøo ñoù trong moãi baûn ghi logic, tröôøng naøy ñöôïc goïi laø khoùa. Thí duï moät taäp tin chöùa döõ lieäu veà nhaân vieân cuûa moät coâng ty seõ coù moät tröôøng trong moãi baûn ghi chöùa teân nhaân vieân. Moät leänh aûo coù theå ñöôïc cung caáp cho pheùp chöông trình laáy teân cuûa moät nhaân vieân vaø coù baûn ghi cuûa anh ta ñöôïc ñoïc vaøo. Traùch nhieäm cuûa heä ñieàu haønh laø tìm kieám taäp tin chöùa baûn ghi logic caàn ñeán, ngöôøi laäp trình Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-120- Caán Truùc Maùy Tính khoâng caàn phaûi vieát thuû tuïc tìm kieám. Tình huoáng naøy töông töï leänh nhaân ôû lôùp 2, ngöôøi laäp trình khoâng caàn phaûi vieát thuû tuïc nhaân (baèng caùc vi leänh). Treân moät soá maùy tính, coù söï phaân bieät giöõa caùc taäp tin ñöôïc ñòa chæ hoùa baèng soá cuûa baûn ghi hoaëc baèng khoùa vôùi caùc taäp tin maø chæ coù baûn ghi keá tieáp ñöôïc ñoïc. Caùc taäp tin tröôùc ñöôïc goïi laø caùc taäp tin truy xuaát ngaãu nhieân ñeå phaân bieät vôùi caùc taäp tin sau ñöôïc goïi laø caùc taäp tin tuaàn töï. Treân caùc maùy tính khaùc, khoâng coù söï phaân bieät nhö vaäy vaø caû 2 loaïi leänh aûo (coù vaø khoâng coù ñònh ñòa chæ) ñeàu ñöôïc pheùp treân moïi taäp tin. 3. Hieän thöïc caùc leänh vaøo/ra aûo Ñeå hieåu ñöôïc caùch caùc leänh vaøo/ra aûo ñöôïc thöïc hieän treân maùy lôùp 2, ta caàn phaûi xem xeùt caùch caùc taäp tin ñöôïc toå chöùc vaø löu tröõ. Trong thaûo luaän sau ñaây ta giaû söû raèng ñóa ñöôïc duøng ñeå löu giöõ caùc taäp tin, tuy nhieân caùc khaûo saùt töông töï cuõng aùp duïng cho caùc phöông tieän khaùc. Moät vaán ñeà cô baûn phaûi ñöôïc giaûi quyeát cho caùc heä thoáng taäp tin laø vieäc caáp phaùt vuøng löu tröõ. Moät ñóa bao goàm moät chuoãi caùc cylinder, moãi moät cylinder coù moät hay nhieàu track, baèng vôùi soá beà maët (ñieån hình töø 2 ñeán 20). Caùc track ñöôïc chia thaønh caùc sector, moãi moät sector chöùa moät soá töø naøo ñoù. Treân moät soá ñóa, kích thöôùc cuûa sector coù theå ñieàu chænh. Thí duï ngöôøi laäp trình coù theå choïn ñeå taïo khuoân daïng cho moät track coù 10 sector 600-byte, 12 sector 500-byte hoaëc 15 sector 400-byte. Treân caùc ñóa khaùc, kích thöôùc cuûa sector coù theå coá ñònh. Moät ñaëc tính cô baûn cuûa vieäc hieän thöïc moät heä thoáng taäp tin laø kích thöôùc cuûa ñôn vò khoâng gian ñöôïc caáp phaùt. Moät ñóa cöùng coù 3 öùng vieân thích hôïp: sector, track vaø cylinder . Khoâng gian caáp phaùt tính baèng ñôn vò 2.93 track laø ñieàu ngôù ngaån. Söï khaùc bieät seõ ñöôïc thaáy roõ nhaát trong tröôøng hôïp moät taäp tin ban ñaàu chæ coù 1 kyù töï. Neáu sector laø ñôn vò caáp phaùt, chæ coù moät sector ñöôïc daønh choã trong taäp tin vaø caùc sector khaùc treân cuøng moät track seõ ñöôïc söû duïng cho caùc taäp tin khaùc. Neáu track laø ñôn vò caáp phaùt, toaøn boä 1 track seõ ñöôïc daønh choã cho taäp tin coøn caùc track khaùc treân cuøng moät cylinder seõ ñöôïc söû duïng cho caùc taäp tin khaùc. Neáu khoâng gian ñóa ñöôïc caáp phaùt baèng cylinder, toaøn boä cylinder seõ ñöôïc daønh choã cho 1 taäp tin chæ coù 1 kyù töï. Ñaëc tính cô baûn khaùc cuûa vieäc hieän thöïc moät heä thoáng taäp tin laø hoaëc taäp tin ñöôïc löu tröõ trong caùc ñôn vò caáp phaùt lieân tieáp hoaëc khoâng. Hình 6.3 phaùt hoïa 1 ñóa ñôn giaûn coù maët chöùa 5 track 12 –sector. Hình 6.3 (a) trình baøy moät sô ñoà caáp phaùt trong ñoù sector laø ñôn vò cô baûn cuûa vieäc caáp phaùt khoâng gian ñóa vaø taäp tin bao goàm caùc sector lieân tieáp. Hình 6.3(b) trình baøy moät sô ñoà caáp phaùt trong ñoù moät taäp tin khoâng caàn chieám caùc sector lieân tieáp. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-121- Caán Truùc Maùy Tính Hình 6.3: Caáp phaùt khoâng gian ñóa Neáu track laø ñôn vò caáp phaùt, moät taäp tin ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp seõ chieám caùc track lieân tieáp. Theo quy luaät caùc track treân moät cylinder seõ ñöôïc caáp phaùt tröôùc khi moät cylinder keá ñöôïc caáp phaùt. Neáu moät taäp tin ñöôïc caáp phaùt baèng ñôn vò track nhöng khoâng lieân tieáp, caùc track coù theå choïn baát kyø nôi ñaâu treân ñóa, khoâng quan taâm ñeán caùc track khaùc. Coù moät khaùc bieät quan troïng giöõa caùch maø maùy lôùp 3 quan saùt moät taäp tin vôùi caùch maø heä ñieàu haønh quan saùt. Caùc chöông trình lôùp 3 xem taäp tin nhö moät chuoãi tuyeán tính caùc baûn ghi logic, caùc hình aûnh cuûa theû, caùc doøng tin vaø v.v… Heä ñieàu haønh xem taäp tin nhö moät taäp hôïp caùc ñôn vò caáp phaùt lieân tieáp vaø coù traät töï (maëc duø khoâng caàn thieát). Moät caùch toång quaùt, kích thöôùc cuûa baûn ghi logic khaùc vôùi kích thöôùc cuûa ñôn vò caáp phaùt, coù theå nhoû hôn vaø cuõng coù theå lôùn hôn. Moät taäp tin coù theå chöùa moät daõy caùc chuoãi 80-byte chöùa treân ñóa vôùi khoâng gian ñöôïc caáp phaùt tính baèng ñôn vò track 16384-byte. Caùc byte töø 0 ñeán 79 cuûa track 0 seõ chöùa baûn ghi ñaàu tieân, caùc byte töø 80 ñeán 159 seõ chöùa trong baûn ghi thöù hai vaø v.v… Caùc track ñöôïc xem nhö keà nhau veà maët logic cho duø chuùng khoâng keà nhau veà maët vaät lyù vaø moät baûn ghi logic coù theå chia thaønh 2 track. Ñaây laø coâng vieäc cuûa heä ñieàu haønh nhaèm laøm cho kích thöôùc ñôn vò caáp phaùt vaät lyù trong suoát ñoái vôùi chöông trình caáp 3. Khi chöông trình caáp 3 yeâu caàu baûn ghi logic thöù n, heä ñieàu haønh laáy baûn ghi n vaø khoâng quan taâm ñeán track naøo hoaëc caùc track maø baûn ghi coù theå chieám. Ñeå heä ñieàu haønh phaân phoái baûn ghi n cuûa moät taäp tin naøo ñoù theo yeâu caàu, heä ñieàu haønh phaûi coù moät phöông phaùp ñònh vò baûn ghi. Neáu taäp tin ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp, heä ñieàu haønh chæ caàn bieát vò trí baét ñaàu cuûa taäp tin vaø kích thöôùc cuûa caùc baûn ghi vaät lyù vaø logic ñeå tính toaùn vò trí cuûa baûn ghi logic. Thí duï neáu moät baûn ghi logic coù 8 töø vaø 1 track coù 100 sector 64-töø, baûn ghi logic 5000 seõ ôû trong sector 25 cuûa track 6. Töø vieäc bieát vò trí cuûa track ñaàu tieân,phaàn meàm lôùp 2 coù theå tính toaùn chính xaùc ñòa chæ treân ñóa cuûa sector ñang caàn vaø phaùt moät leänh cho ñóa ñeå ñoïc. Neáu taäp tin khoâng ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp, khoâng theå tính vò trí cuûa moät baûn ghi logic tuøy yù töø vò trí baét ñaàu cuûa taäp tin. Ñeå ñònh vò moät baûn ghi logic tuøy yù, ta caàn moät Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-122- Caán Truùc Maùy Tính baûng goïi laø baûng chæ soá taäp tin (file index) cho bieát caùc ñôn vò caáp phaùt vaø caùc ñòa chæ treân ñóa thöïc söï ñöôïc caàn ñeán cuûa chuùng. Baûng chæ soá taäp tin coù theå ñöôïc toå chöùc hoaëc theo caùc baûn ghi logic cho bieát ñòa chæ treân ñóa cuûa töøng baûn ghi hoaëc ñôn giaûn nhö laø moät danh saùch caùc ñôn vò caáp phaùt vaø caùc ñòa chæ treân ñóa cuûa chuùng. Ñeå minh hoïa caùch söû duïng baûng chæ soá taäp tin, ta haõy khaûo saùt moät ñóa coù ñôn vò caáp phaùt laø sector nhö ôû hình 6.3(b) vôùi 512 byte cho moät sector. Taäp tin coù caùc baûn ghi logic 132-byte (caùc doøng in) vôùi caùc byte töø 0 ñeán 131 taïo thaønh baûn ghi logic 0, caùc byte töø 132 ñeán 263 taïo thaønh baûn ghi logic 1 vaø v.v… Baûn ghi logic 21 chieám caùc byte töø 2772 ñeán 2903 ôû sector 5. Baèng caùch söû duïng baûn chæ soá taäp tin, heä ñieàu haønh coù theå tìm kieám ñòa chæ cuûa sector ñöôïc yeâu caàu. Moät phöông phaùp khaùc ñeå ñònh vò caùc ñôn vò caáp phaùt cuûa moät taäp tin laø toå chöùc taäp tin nhö moät danh saùch lieân keát (linked list). Moãi ñôn vò caáp phaùt chöùa ñòa chæ cuûa ñôn vò keá sau. Ñieàu naøy coù theå thöïc hieän moät caùch coù hieäu quûa nhaát neáu phaàn cöùng cung caáp theâm moät töø cho moãi ñôn vò caáp phaùt ñeå löu tröõ ñòa chæ naøy. Phöông phaùp naøy töông ñöông vôùi söï phaân taùn baûng chæ soá taäp tin treân toaøn boä taäp tin. Treân moät ñóa maø ñôn vò caáp phaùt laø sector, moãi sector chöùa ñòa chæ cuûa sector keá sau. Moät taäp tin treân ñóa nhö vaäy chæ coù theå ñöôïc ñoïc tuaàn töï, khoâng theå truy xuaát ngaãu nhieân ñöôïc. Cho ñeán ñaây caû 2 loaïi taäp tin, taäp tin ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp vaø taäp tin khoâng ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp ñaõ ñöôïc baøn ñeán nhöng chuùng ta chöa xaùc ñònh roõ taïi sao caû hai loaïi naøy ñeàu ñöôïc söû duïng. Ngöôøi söû duïng taïo ra moät taäp tin ñoâi khi bieát ñöôïc kích thöôùc toái ña maø taäp tin seõ ñaït tôùi sau naøy nhöng ñoâi khi laïi khoâng bieát. Haõy khaûo saùt heä thoáng thanh toaùn ñöôïc maùy tính hoùa cuûa Ecology Manufacturing Company vöøa thoâng baùo saûn phaåm môùi nhaát cuûa coâng ty naøy, baøn chaûi ñaùnh raêng. Caùc maùy tình cuûa coâng ty co 1taäp tin ghi danh saùch teân vaø ñòa chæ cuûa taát caû caùc khaùch haøng nhöng ôû thôøi ñieåm baøn chaûi ñsng ñöôïc baùn, caùc maùy tính khoâng bieát cuoái cuøng chuùng coù bao nhieâu khaùch haøng neân chuùng khoâng bieât taäp tin khaùch haøng cuoái cuøng seõ lôùn bao nhieâu. Khi kích thöôùc cöïc ñaïi cuûa taäp tin khoâng ñöôïc bieát tröôùc, thöôøng ta khoâng theå söû duïng taäp tin ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp. Neáu taäp tin baét ñaàu ôû track j vaø ñöôïc pheùp lôùn daàn trong caùc track lieân tieáp, taäp tin coù theå chaïm vaøo moät taäp tin khaùc ôû track k vaø khoâng coù cöûa soå ñeå phaùt trieån. Neáu taäp tin ñöôïc caáp phaùt khoâng lieân tieáp, tình huoáng naøy khoâng xaûy ra do caùc track keá sau coù theå ñöôïc ñaët ôû moät cylinder baát kyø. Neáu moät ñóa chöùa nhieàu taäp tin “lôùn daàn”, khoâng coù taäp tin naøo coù kích thöôùc cuoái cuøng ñöôïc bieát, vieäc löu tröõ töøng taäp tin naøy nhö laø moät taäp tin ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp khoâng theå thöïc hieän ñöôïc. Vieäc di chuyeån moät taäp tin ñang hieän höõu ñoâi khi thöïc hieän ñöôïc nhöng chi phí luoân luoân ñaét. Neáu kích thöôùc cöïc ñaïi cuûa taäp tin ñöôïc bieát tröôùc, moät vuøng cuûa ñóa coù theå ñöôïc caáp phaùt khi taäp tin ñöôïc taïo ra duø raèng döõ lieäu chöa coù. Thí duï thôøi tieát haøng ngaøy cuûa naêm 1991 seõ yeâu caàu 365 baûn ghi logic vaø coù theå ñöôïc caáp phaùt tröôùc 31 thaùng 12 naêm 1990 duø raèng khoâng coù döõ lieäu naøo ñöôïc bieát ôû thôøi ñieåm taïo ra taäp tin. Caùc taäp tin ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp ít linh ñoäng hôn caùc taäp tin khoâng ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp do Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-123- Caán Truùc Maùy Tính bôûi kích thöôùc cöïc ñaïi cuûa chuùng phaûi ñöôïc bieát tröôùc hay noùi caùch khaùc vieäc hieän thöïc chuùng ñôn giaûn hôn do chuùng khoâng caàn baûng chæ soá taäp tin. Chuù yù laø caû 2 loaïi taäp tin, taäp tin ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp vaø taäp tin khoâng ñöôïc caáp phaùt lieân tieáp, ñeàu coù theå ñöôïc söû duïng nhö laø caùc taäp tin truy xuaát tuaàn töï vaø caùc taäp tin truy xuaát ngaãu nhieân. Ñeå caáp phaùt khoâng gian treân ñóa cho moät taäp tin, heä ñieàu haønh phaûi theo doõi caùc ñôn vò caáp phaùt naøo ñöôïc duøng vaø caùc ñôn vò caáp phaùt naøo ñaõ ñöôïc duøng cho caùc taäp tin k. Moät phöông phaùp laø duy trì moät danh saùch taát caû caùc loã troáng, moät loã coù moät soá ñôn vò caáp phaùt naøo ñoù. Danh saùch naøy ñöôïc goïi laø danh saùch troáng (free list). Hình 6.4(a) minh hoïa danh saùch troáng cho ñóa cuûa hình 6.5 (b). Moät phöông phaùp khaùc laø duy trì baûn ñoà bit vôùi moät bit cho moãi ñôn vò caáp phaùt nhö trình baøy trong hình 6.5(b). Bit 1 chæ ra raèng ñôn vò caáp phaùt ñaõ ñöôïc chieám vaø bit 1 cho bieát ñôn vò caáp phaùt coøn coù giaù trò (chöa bò chieám). Phöông phaùp ñaàu tieân coù lôïi ñieåm laø deã daøng tìm thaáy moät loã troáng vôùi chieàu daøi coù theå nhöng laïi coù ñieåm baát lôïi laø danh saùch coù kích thöôùc thay ñoåi. Khi caùc taäp tin ñöôïc taïo ra vaø ñöôïc huûy ñi chieàu daøi cuûa danh saùch seõ bieán ñoäng, moät ñaëc ñieåm khoâng mong muoán. Baûn ñoà bit coù lôïi ñieåm laø coù kích thöôùc coá ñònh. Hôn nöõa, vieäc thay ñoåi tình traïng cuûa moät ñôn vò caáp phaùt töø coù giaù trò sang bò chieám chæ laø vaán ñeà thay ñoåi 1 bit. Tuy nhieân vieäc tìm moät khoái coù kích thöôùc cho tröôùc seõ khoù khaên. Caû 2 phöông phaùp ñeàu yeâu caàu khi coù moät taäp tin baát kyø ñöôïc caáp phaùt hoaëc traû veà, danh saùch vaø baûn ñoà phaûi ñöôïc caäp nhaät. Hình 6.5 : Theo doõi track cuûa caùc sector Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-124- Caán Truùc Maùy Tính Tröôùc khi keát thuùc chuû ñeà hieän thöïc heä thoáng taäp tin, ta cuõng neân ghi chuù veà kích thöôùc cuûa ñôn vò caáp phaùt. Vaøi taäp tin seõ chieám chính xaùc moät soá nguyeân cuûa soá ñôn vò caáp phaùt, tuy nhieân moät khoâng gian naøo ñoù seõ bò boû troáng trong ñôn vò caáp phaùt cuoái cuøng ñoái vôùi haàu heát caùc taäp tin. Neáu taäp tin lôùn hôn nhieàu so vôùi ñôn vò caáp phaùt, khoâng gian trung bình bò boû phí seõ laø ½ ñôn vò caáp phaùt. Ñôn vò caáp phaùt caøng lôùn, caøng coù nhieàu khoâng gian troáng boû phí hôn. Neáu kích thöôùc moät taäp tin ñöôïc kyø voïng laø ngaén, seõ khoâng coù hieäu quûa khi caáp phaùt khoâng gian ñóa baèng caùc ñôn vò caáp phaùt lôùn. Thí duï neáu haàu heát nhöõng ngöôøi söû duïng moät heä thoáng taäp tin laø caùc sinh vieân vôùi caùc chöông trình ngaén trung bình khoaûng 3000 kyù töï, vaø moät track cuûa ñóa chöùa 100 sector 640 kyù töï, seõ raát daïi doät neáu caáp phaùt khoâng gian ñóa baèng caùc ñôn vò caáp phaùt laø track hoaëc teä hôn, ñôn vò caáp phaùt laø cylinder. Moät baát lôïi cuûa vieäc caáp phaùt khoâng gian baèng caùc chunk nhoû laø baûng chæ soá taäp tin vaø baûn ñoà bit seõ lôùn. Hôn nöõa, neáu taäp tin ñöôïc caáp phaùt khoâng lieân tieáp, trong tröôøng hôïp toång quaùt, ta seõ phaûi tìm kieám treân töøng ñôn vò caáp phaùt neân vieäc tìm kieám treân ñóa seõ chaäm. Vieäc phaûi tìm kieám töøng 640 kyù töï seõ ít ñöôïc mong muoán hôn vieäc tìm kieám töøng 64000 kyù töï. 4. Caùc leänh quaûn lyù thö muïc Tröôùc ñaây vaøo nhöõng ngaøy ñaàu cuûa maùy tính, ngöôøi ta giöõ caùc chöông trình vaø döõ lieäu treân caùc theû ñuïc loã trong caùc vaên phoøng. Khi caùc chöông trình vaø döõ lieäu taêng kích thöôùc vaø soá löôïng, tình huoáng naøy ngaøy caøng ít ñöôïc mong muoán. Ñieàu naøy cuoái cuøng daãn ñeán yù töôûng söû duïng boä nhôù phuï cuûa maùy tính (nhö laø ñóa töø) nhö laø moät vuøng löu tröõ cho caùc chöông trình vaø döõ lieäu. Thoâng tin coù theå ñöôïc truy xuaát tröïc tieáp bôûi maùy tính maø khoâng caàn ñeán söï can thieäp cuûa con ngöôøi ñöôïc goïi laø thoâng tin tröïc tuyeán ( off-line) caàn coù söï can thieäp cuûa con ngöôøi ( ñoïc moät hoäp theû) tröôùc khi maùy tính coù theå truy xuaát. Thoâng tin tröïc tuyeán ñöôïc löu tröõ döôùi daïng coù taäp tin, caùc chöông trình truy xuaát thoâng tin qua caùc leänh xuaát / nhaäp taäp tin. Tuy nhieân vaãn caàn coù theâm nhieàu leänh nöõa ñeå theo doõi thoâng tin tröïc tuyeán ñöôïc löu tröõ, taäp hôïp chuùng thaønh caùc ñôn vò thích hôïp vaø baûo veä chuùng khoûi nhöõng söû duïng khoâng ñöôïc pheùp. Caùch thoâng thöôøng cho heä ñieàu haønh ñeå toå chöùc caùc taäp tin tröïc tuyeán laø nhoùm chuùng vaøo trong caùc thö muïc (directory) Coù nhieàu sô ñoà baûo veä khaùc nhau ñang ñöôïc söû duïng. Sô ñoà ñôn giaûn nhaát laø moãi taäp tin coù moät maät khaåu (secret password) rieâng. Khi coù moät thao taùc truy xuaát taäp tin, moät chöông trình phaûi cung caáp maät khaåu vaø heä ñieàu haønh seõ kieåm tra xem coù ñuùng maät khaåu hay khoâng tröôùc khi cho pheùp truy xuaát. Moät phöông phaùp baûo veä khaùc laø cung caáp cho taäp tin moät danh saùch roõ raøng nhöõng ngöôøi maø caùc chöông trình cuûa hoï coù theå truy xuaát taäp tin naøy. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-125- Caán Truùc Maùy Tính Haàu heát caùc heä ñieàu haønh cho pheùp nhöõng ngöôøi söû duïng duy trì nhieàu hôn moät thö muïc. Baûn thaân moãi thö muïc laø moät taäp tin vaø nhö vaäy coù theå ñöôïc lieät keâ trong moät thö muïc khaùc vaø phaùt trieån daàn thaønh caây thö muïc (directory tree). Caùc ña thö muïc thöôøng ñaëc bieät höõu ích ñoái vôùi nhöõng ngöôøi laäp trình laøm vieäc treân moät soá ñeà aùn. Hoï coù theå nhoùm taát caû caùc taäp tin coù lieân quan vôùi nhau trong moät ñeà aùn vaøm moät thö muïc. Trong khi ñang laøm vieäc trong thö muïc ñoù, hoï seõ khoâng bò roái trí bôûi caùc taäp tin khoâng lieân quan. Caùc thö muïc cuõng laø moät phöông phaùp thích hôïp ñeå duøng chung caùc taäp tin vôùi caùc thaønh vieân khaùc cuûa moät nhoùm. III. CAÙC LEÄNH AÛO DUØNG TRONG XÖÛ LYÙ SONG SONG Moät soá tính toaùn coù theå ñöôïc laäp trình moät caùch thích hôïp nhaát cho hai hay nhieàu quaù trình (process) cuøng hoaït ñoäng song song (ñoàng thôøi treân caùc boä xöû lyù khaùc nhau), khoâng phaûi cho moät quaù trình ñôn. Caùc tính toaùn khaùc coù theå ñöôïc chia thaønh nhieàu maûng, sau ñoù caùc maûng naøy ñöôïc thöïc hieän song song ñeå giaûm thôøi gian troâi qua caàn coù cho toaøn boä tính toaùn. Ñeå cho vaøi quaù trình cuøng laøm vieäc song song, theâm nhieàu leänh aûo caàn duøng. Caùc leänh naøy ñöôïc thaûo luaän trong caùc phaàn sau. Caùc ñònh luaät veà vaät lyù chöa cung caáp moät lyù do naøo khaùc ñoái vôùi lôïi ích hieän nay trong xöû lyù song song. Theo thuyeát töông ñoái cuûa Einstein, ta khoâng theå truyeàn caùc tín hieäu ñieän vôùi vaän toác nhanh hôn vaän toác cuûa aùnh saùng, gaàn 1 ft/ngiaây. Giôùi haïn naøy coù lieân quan maät thieát ñeán vieäc toå chöùc moät maùy tính. Thí duï neáu moät CPU caàn döõ lieäu töø boä nhôù chính caùch xa 1 ft, ta phaûi maát ít nhaát 1 ngiaây cho yeâu caàu gôûi ñeán boä nhôù vaø 1 ngiaây khaùc cho traû lôøi ñeán CPU. Haäu quaû laø caùc maùy tính coù thôøi gian döôùi nanogiaây seõ coù kích thöôùc cöïc kyø nhoû. Moät phöông phaùp khaùc ñeå taêng toác ñoä caùc maùy tính laø xaây döïng maùy coù nhieàu CPU. Moät maùy tính vôùi 1000 CPU 1 ngiaây coù cuøng coâng suaát tính toaùn vôùi 1 CPU coù thôøi gian 1 chu kyø laø 1/1000 ngiaây, nhöng maùy ñaàu deã thieát keá vaø reû hôn nhieàu so vôùi maùy sau. Treân moät maùy tính coù nhieàu hôn moät boä xöû lyù vaät lyù, moãi moät trong nhieàu quaù trình cuøng laøm vieäc coù theå ñöôïc gaùn cho moät boä xöû lyù rieâng, cho pheùp caùc quaù trình ñöôïc tieán haønh ñoàng thôøi. Neáu chæ söû duïng moät boä xöû lyù vaät lyù, vieäc xöû lyù song song coù theå ñöôïc moâ phoûng baèng caùch cho boä xöû lyù chaïy laàn löôït töøng quaù trình trong caùc khoaûng thôøi gian ngaén. Noùi caùch khaùc boä xöû lyù coù theå ñöôïc duøng chung giöõa nhieàu quaù trình vôùi nhau. Hình 6.6 trình baøy söï khaùc nhau giöõa xöû lyù song song thöïc söï vôùi nhieàu hôn moät boä xöû lyù vaät lyù vaø xöû lyù song song ñöôïc moâ phoûng chæ coù moät boä xöû lyù vaäy lyù. Ngay caû khi moät xöû lyù song song ñöôïc moâ phoûng, ngöôøi ta thöôøng xem moãi quaù trình nhö theå coù moät boä xöû lyù aûo rieâng. Caùc vaán ñeà truyeàn thoâng töông töï naûy sinh khi coù xöû lyù song song thöïc söï cuõng naûy sinh trong tröôøng hôïp ñöôïc moâ phoûng. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-126- Caán Truùc Maùy Tính Hình 6.6: Xöû lyù song song Khi moät chöông trình ñöôïc thöïc thi, chöông trình phaûi chaïy nhö laø moät phaàn cuûa quaù trình naøo ñoù. Quaù trình naøy, gioáng nhö moïi quaù trình khaùc, ñöôïc ñaëc tröng bôûi moät traïng thaùi vaø moät khoâng gian ñòa chæ qua ñoù chöông trình vaø döõ lieäu ñöôïc truy xuaát. Traïng thaùi bao goàm boä ñeám chöông trình vaø coù theå moät töø traïng thaùi chöông trình, moät con troû vaø caùc thanh ghi toång quaùt. Caùc heä ñieàu haønh ñôn giaûn thöôøng hoã trôï moät soá quaù trình coá ñònh, taát caû quaù trình ñöôïc taïo ra khi maùy tính ñöôïc khôûi ñoäng vaø maát ñi khi maùt tính ngöøng hoaït ñoäng. Treân nhieàu maùy tính moät chöông trình phaûi chôø trong haøng ñôïi ngoõ vaøo cho ñeán khi moät quaù trình trôû thaønh coù giaù trò tröôùc khi quaù trình ñöôïc naïp vaøo khoâng gian ñòa chæ cuûa quaù trình vaø ñöôïc thöïc thi. Nhieàu heä ñieàu haønh phöùc taïp hôn cho pheùp caùc quaù trình ñöôïc taïo ra vaø keát thuùc maø khoâng phaûi ngöøng maùy tính. Moät maùy tính coù loaïi heä ñieàu haønh naøy coù theå hoå trôï moät soá thay ñoåi maùy lôùp 3, moãi quaù trình töông öùng vôùi moät maùy aûo. Ñeå coù ñöôïc ñaày ñuû thuaän lôïi cuûa quaù trình song song , moät chöông trình lôùp 3 caàn coù moät leänh aûo ñeå taïo caùc quaù trình môùi coù theå giao phoù coâng vieäc. Moät soá heä ñieàu haønh cung caáp moät leänh lôùp 3 ñeå taïo moät quaù trình môùi, cho pheùp quaù trình taïo (creating process) xaùc ñònh traïng thaùi ban ñaàu cuûa quaù trình môùi bao goàm chöông trình , döõ lieäu vaø ñòa chæ baét ñaàu. Vôùi moät soá heä thoáng laäp trình cuûa IBM 370, moät thuû tuïc coù theå goïi moät thuû tuïc khaùc theo caùch rieâng sao cho coù thuû tuïc goïi vaø thuû tuïc bò goïi chaïy song song nhö laø caùc quaù trình rieâng leû. Trong moät soá tröôøng hôïp, quaù trình taïo (cha) duy trì toaøn boä ñieàu khieån treân quaù trình ñöôïc taïo (con). Caùc leänh aûo toàn taïi ñeå quaù trình cha döøng, khôûi ñoäng, khaûo saùt vaø keát thuùc quaù trình con. Trong caùc tröôøng hôïp khaùc, quaù trænh cha ít ñieàu khieån caùc quaù trình con; moät khi moät quaù trình ñaõ ñöôïc taïo ra , khoâng coù caùch naøo quaù trình cha eùp buoäc quaù trình con döøng, khôûi ñoäng , khaûo saùt vaø keát thuùc. Hai quaù trình sau ñoù chaïy ñoäc laäp vôùi moät quaù trình khaùc. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù