Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Hệ điều hành - Chương 5: Quản lý vào ra cung cấp cho người học các kiến thức: Nguyên tắc quản lý chung, dịch vụ vào ra của hệ thống, hệ thống vào ra đĩa. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Hệ điều hành HỆ ĐIỀU HÀNH Phạm Đăng Hải haipd-fit@mail.hut.edu.vn Bộ mơn Khoa học Máy tính Viện Cơng nghệ Thơng tin & Truyền Thông Ngày 15 tháng năm https://fb.com/tailieudientucntt ng.com / 41 2011 Chương 5: Quản lý vào Chương Quản lý vào ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 41 ng.com (Nguồn: internet) https://fb.com/tailieudientucntt Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc quản lý chung Dịch vụ vào hệ thống Hệ thống vào đĩa ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 41 Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc quản lý chung Nội dung Nguyên tắc quản lý chung Dịch vụ vào hệ thống Hệ thống vào đĩa ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 41 Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc quản lý chung 1.1 Giới thiệu Nguyên tắc quản lý chung Giới thiệu Ngắt xử lý ngắt ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 41 Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc quản lý chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị vào Đa dạng, nhiều loại thiết bị, loại có nhiều kiểu khác Quan điểm kỹ thuật: thiết bị với VXL, motor, linh kiện khác Quan điểm lập trình: Giao diện phần mềm để nhận lệnh, thực trả kết Phân loại thiết bị ngoại vi Thiết bị khối (Đĩa từ, băng từ) Thơng tin lưu trữ có kích thước cố định địa riêng Có thể đọc ghi khối độc lập với khối khác Tồn thao tác định vị thông tin (seek) Thiết bị ký tự (Máy in, Bàn phím, chuột, ) Chấp nhận luồng ký tự, khơng có cấu trúc khối Khơng có thao tác định vị thông tin Loại khác: Đồng hồ https://fb.com/tailieudientucntt ng.com / 41 Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc quản lý chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiển I ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 41 Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc quản lý chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiển II Thiết bị ngoại vi (Tbnv ) đa dạng nhiều loại CPU hết ⇒ Khơng tồn tín hiệu riêng cho thiết bị Processor không điều khiển trực tiếp thiết bị TBNV nối với hệ thống qua thiết bị điều khiển (D.C Device controller ) Các mạch điện tử cắm khe cắm (slot) mainboard máy tính Mỗi thiết bị điều khiển điều khiển 1,2,4, thiết bị ngoại vi Tùy theo số giắc cắm có TBĐK Nếu giao diện điều khiển chuẩn (ANSI, IEEE, ISO, ) nối tới nhiều thiết bị khác ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 41 Chương 5: Quản lý vào Nguyên tắc quản lý chung 1.1 Giới thiệu Thiết bị điều khiển III Giao diện TBĐK TBNV: Giao diện mức thấp Sector = 512bytes = 4096bits Bộ điều khiển đĩa phải đọc/ghi bit nhóm lại thành sector Mỗi TBDK có ghi riêng để làm việc với CPU Dùng không gian địa đặc biệt cho ghi: cổng vào TBDK làm việc với CPU theo chế ngắt Ngắt tín hiệu điện IRQ: đường vật lý dẫn đến quản lý ngắt Ánh xạ tín hiệu IRQ thành vector ngắt tương ứng ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 / 41 Chương 5: Quản lý vào Dịch vụ vào hệ thống 2.3 Kỹ thuật SPOOL Kỹ thuật SPOOL: Ví dụ máy in ảo P1 P2 Printer daemon Virtual printer ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 27 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa Nguyên tắc quản lý chung Dịch vụ vào hệ thống Hệ thống vào đĩa ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 28 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.1 Cấu trúc đĩa từ Hệ thống vào đĩa Cấu trúc đĩa từ Điều phối truy nhập đĩa ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 29 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.1 Cấu trúc đĩa từ Cấu trúc Mơ hình hóa mảng chiều khối logic Khối logic đơn vị trao đổi nhỏ Ánh xạ liên tiếp khối logic tới sector đĩa Khối sector đầu mặt rãnh/Cylinder Ánh xạ theo trật tự: Sector → Header → Track/Cylinder ng.com https://fb.com/tailieudientucntt Ít phải dịch chuyển đầu từ đọc sector 30 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.1 Cấu trúc đĩa từ Vấn đề truy nhập đĩa Hệ điều hành có trách nhiệm sử dụng hiệu phần cứng Với đĩa: Thời gian truy nhập nhanh băng thông cao Băng thông tính dựa Tổng số bytes trao đổi Khoảng thời gian từ y/cầu dịch vụ đầu hoàn thành Thời gian truy nhập gồm phần Thời gian định vị (seek time) Thời gian dịch chuyển đầu từ tới cylinders chứa sector cần truy nhập Độ trễ quay (Rotational latency) Thời gian chờ đợi để đĩa quay tới sector cần truy nhập Mục đích: cực tiểu hóa thời gian định vị Thời gian định vị ≈khoảng cách dịch chuyển Hàng đợi yêu cầu Đĩa đ/khiển sẵn sàng, y/cầu truy nhập đc thực Đĩa/bộ đ/khiển chưa sẵn sàng, yêu cầu đc đặt hàng đợi Hoàn thành yêu cầu truy nhập đĩa, lựa chọn y/cầu nào? https://fb.com/tailieudientucntt ng.com 31 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa Hệ thống vào đĩa Cấu trúc đĩa từ Điều phối truy nhập đĩa ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 32 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa Các thuật toán Tồn số thuật toán điều phối dịch vụ cho yêu cầu vào đĩa FCFS:First Come First Served SSTF: Shortest Seek Time First SCAN C-SCAN: Circular SCAN LOOK/C-LOOK Giả thiết Các yêu cầu truy nhập 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Đầu đọc cylinder 53 ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 33 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa FCFS Truy nhập theo trật tự yêu cầu ⇒Không hiệu Yêu cầu truy nhập cylinder : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 14 37 53 65 67 98 122 124 183 45 85 146 85 108 110 = 630 59 2https://fb.com/tailieudientucntt ng.com 34 / 41 199 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa SSTF Chọn truy nhập có t/gian định vị từ vị trí nhỏ ⇒Có thể tồn y/c phải đợi vơ hạn y/c x/hiện gần đầu đọc (tương tự SJF ) Yêu cầu truy nhập cylinder : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 14 37 53 65 67 98 122 124 183 12 30 = 236 23 84 24 53→37→14→65→67→ ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 35 / 41 59 199 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa SCAN Đầu từ dich chuyển từ cylinder đến cylinder quay ngược lại Phục vụ cho yêu cầu gặp đường Yêu cầu truy nhập cylinder : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 14 37 53 65 67 98 15 122 124 183 Đầu từ dich phía cylinder 23 14 65 31 24 ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 36 / 41 59 199 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa C-SCAN Nguyên tắc: Xử lý cylinders danh sách nối vịng: Cylinder ngồi nối tiếp với cylinder Đầu từ d/chuyển từ cylinder đến cylinder Phục vụ cho yêu cầu gặp đường Khi tới Cylinder cùng, quay ngược lại Cylinder ngồi Khơng phục vụ cho yêu cầu gặp đường Nhận xét: Thu thời gian đợi đồng thuật tốn SCAN Khi đầu đọc đạt tới phía đĩa (cylinders cùng, ), mật độ yêu cầu xuất phía bên lớn so với vị trí (do vừa qua) Các yêu cầu đợi lâu ⇒ Quay phía bên ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 37 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa C-SCAN: Ví dụ Yêu cầu truy nhập cylinder : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 14 ng.com 37 53 65 67 98 122 https://fb.com/tailieudientucntt 38 / 41 124 183 199 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa LOOK/ C-LOOK Phiên SCAN/C-SCAN: Đầu đọc khơng di chuyển tới cylinders ngồi/trong mà đến y/cầu xa phía quay lại Yêu cầu truy nhập cylinder : 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 14 ng.com 37 53 65 67 98 122 https://fb.com/tailieudientucntt 39 / 41 124 183 199 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa ng.com Vấn đề lựa chọn thuật toán SSTF: Phổ biến, hiệu FCFS SCAN/C-SCAN hoạt động tốt cho hệ thống có nhiều yêu cầu truy nhập đĩa Không gặp vấn đề "starrvation: chờ đợi lâu" Hiệu thuật toán phụ thuộc mạnh số lượng kiểu yêu cầu Yêu cầu truy xuất đĩa bị ảnh hưởng mạnh phương pháp phân phối đĩa cho file Phân phối liên tục: đưa y/cầu truy xuất lân cận Phân phối liên kết/ mục: gồm khối phân bố rộng rãi đĩa Thuật toán điều phối truy nhập đĩa viết modul riêng biệt HĐH cho phép thay thuật toán khác cần thiết Cả SSTF LOOK lựa chọn hợp lý cho thuật toán mặc địnhhttps://fb.com/tailieudientucntt 40 / 41 Chương 5: Quản lý vào Kết luận Nguyên tắc quản lý chung Giới thiệu Ngắt xử lý ngắt Dịch vụ vào hệ thống Vùng đệm (Buffer) Quản lý lỗi vào Kỹ thuật SPOOL Hệ thống vào đĩa Cấu trúc đĩa từ Điều phối truy nhập đĩa ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 41 / 41 ... 122, 14, 124, 65, 67 14 37 53 65 67 98 122 124 183 45 85 146 85 108 110 = 630 59 2https://fb.com/tailieudientucntt ng.com 34 / 41 199 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy... 124, 65, 67 14 37 53 65 67 98 15 122 124 183 Đầu từ dich phía cylinder 23 14 65 31 24 ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 36 / 41 59 199 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối... 31 / 41 Chương 5: Quản lý vào Hệ thống vào đĩa 3.2 Điều phối truy nhập đĩa Hệ thống vào đĩa Cấu trúc đĩa từ Điều phối truy nhập đĩa ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 32 / 41 Chương 5: Quản