Nguyên lí hệ điều hành - Quản lý nhập xuất

QUẢN LÝ NHẬP XUẤT
PHÂN LOẠI THIẾT BỊ NHẬP XUẤT
• Theo mục đích sử dụng
• Thiết bị giao tiếp: bàn phím, chuột, màn hình, máy in, 
card mạng, 
• Thiết bị lưu trữ: đĩa từ, CD-ROM, 
• Theo phương pháp truy xuất
• Thiết bị khối
• Tổ chức theo từng khối riêng biệt và truy xuất ngẫu nhiên (VD: 
HDD)
• Thiết bị tuần tự
• Gửi nhận theo chuỗi bit và phải truy xuất tuần tự (VD: bàn
phím, chuột, màn hình, )
• Thiết bị khác: Đồng hồ
2
BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
• Device controller
• Trung gian giao tiếp giữa thiết bị và hệ điều hành
• Nhiệm vụ
• Nhận lệnh từ HĐH
• Chuyển đổi dãy bit thành các byte và đặt chúng vào bộ
đệm của bộ điều khiển
• Báo cho HĐH khi tác vụ hoàn tất
3
PHẦN MỀM ĐỘC LẬP THIẾT BỊ
• Device – independent software
• Chức năng
• Tạo ra giao tiếp chung cho tất cả các thiết bị
• Bảo vệ thiết bị
• Cung cấp bộ đệm để hỗ trợ cho quá trình đồng bộ hoá
hoạt động của hệ thống
• Cấp phát và giải phóng thiết bị
• Thông báo lỗi cho người dùng (nếu có)
4
TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
• Device driver
• Chức năng
• Nhận yêu cầu từ phần mềm độc lập thiết bị
• Điều phối yêu cầu cho bộ điều khiển thiết bị
• Giám sát thực hiện yêu cầu
5
6
NGẮT (INTERRUPTS)
• Cho phép thiết bị thông báo với CPU khi có thao tác
vào/ra cần thực hiện hoặc khi thiết bị kết thúc tác
vụ
• Ngắt là việc ngừng đột xuất việc thực hiện một tiến
trình để chuyển sang thực hiện một tiến trình khác
khi có một sự kiện nào đó xảy ra
• CPU xử lý ngắt như sau:
• Ghi nhận đặc trưng sự kiện gây ngắt vào ô nhớ cố định
7
NGẮT (INTERRUPTS)
• CPU xử lý ngắt như sau:
• Ghi nhận đặc trưng của sự kiện gây ra ngắt vào ô nhớ
quy định
• Ghi nhận trạng thái của tiến trình bị ngắt
• Chuyển địa chỉ chương trình xử lý ngắt vào thanh ghi địa
chỉ lệnh của CPU
• Thực hiện chương trình xử lý sự kiện
• Khôi phục lại tiến trình bị ngắt
8
VÙNG ĐỆM (BUFFER)
• Là vùng nhớ trung gian, làm nơi lưu trữ thông tin 
trong các thao tác vào ra
• Vùng đệm xử lý các vấn đề sau
• Khác biệt tốc độ giữa các thiết bị
• Khác biệt về kích thước khối dữ liệu trao đổi giữa các 
thiết bị
• Hỗ trợ việc ghi dữ liệu
• Vùng đệm giúp tăng hiệu suất của hệ thống
• Giảm số lượng thao tác vào ra vật lý
• Cho phép thực hiện song song thao tác vào ra với các 
thao tác khác
• Cho phép thực hiện trước các phép nhập liệu
9
HỆ THỐNG VÀO RA ĐĨA
• Cấu trúc đĩa từ
• Thuật toán điều phối truy nhập đĩa
10
CẤU TRÚC ĐĨA TỪ
• Đĩa từ bao gồm 1 hay nhiều lá đĩa đặt đồng trục
• Track: Mỗi mặt đĩa chia thành các rãnh đồng tâm
gọi là track
• Sector: Mỗi track chia thành các cung gọi là sector
• Cylinder: Tập hợp các track cùng thứ tự trên các 
mặt đĩa gọi là cylinder
• Head: Trên mỗi mặt đĩa có một đầu đọc/ghi dữ liệu
• Thông tin trên đĩa được định vị theo địa chỉ, xác
định qua tên ổ đĩa, chỉ số mặt đĩa, chỉ số track 
(cylinder), và chỉ số sector
11
12
ĐIỀU PHỐI TRUY NHẬP ĐĨA
• FCFS – First Come First Served
• SSTF – Shortest Seek Time First
• SCAN
• C-SCAN: Circular SCAN
• LOOK/C-LOOK
13
FCFS – FIRST COME FIRST SERVER
14
Total head movement of 640 cylinders.
SSTF – SHORTEST SEEK TIME FIRST
• Chọn truy cập có thời gian định vị từ vị trí hiện tại 
ngắn nhất
15
Total head movement 
of 236 cylinders
SCAN
• Đầu từ dịch chuyển từ cylinder ngoài cùng đến
cylinder trong cùng và quay ngược lại
• Phục vụ tất cả các yêu cầu mà đầu từ gặp trên
đường đi
16
SCAN
17
Total head movement of 208 cylinders
C-SCAN
• Đầu từ dịch chuyển từ cylinder ngoài cùng đến
cylinder trong cùng. Phục vụ tất cả các yêu cầu mà
đầu từ gặp trên đường đi. 
• Khi đầu từ dịch chuyển tới cylinder trong cùng, nó
quay ngược lại cylinder ngoài cùng ngay lập tức. 
Không phục vụ bất cứ yêu cầu nào trên đường đi.
18
C-SCAN
19
LOOK/C-LOOK
• Cải tiến của thuật toán SCAN và C-SCAN
• Đầu đọc không di chuyển tới các cylinder trong và
ngoài cùng mà chỉ đi đến yêu cầu xa nhất về 2 phía
rồi quay lại
20
LOOK/C-LOOK
21