Giới thiệu một số hệ thống I O

Cơ chế quản lý nhập/xuất(I/O) của hệ điều hành được minh họa cụ thể qua việc điều khiển các thiết bị I/O cụ thể. Trong bài này chúng ta tìm hiểu một số hệ thống I/O sau:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giới thiệu một số hệ thống I O BÀI 12 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG I/ONguồn:3c.com.vnCơ chế quản lý nhập/xuất(I/O) của hệ điều hành được minh họa cụ thể qua việc điềukhiển các thiết bị I/O cụ thể. Trong bài này chúng ta tìm hiểu một số hệ thống I/O sau: Hệ thống nhập xuất đĩa Hệ thống nhập xuất chuẩn Cài đặt đồng hồQua bài học này, chúng ta hiểu được cơ chế quản lý nhập/xuất của hệ điều hành được thểhiện cụ thể trên một số thiết bị I/O. Chúng ta cũng nắm được cơ chế tương tác giữa hệđiều hành với các thiết bị đó và trên hết chúng ta thấy được vai trò của độc lập thiết bị.Bài học này đòi hỏi những kiến thức về : kiến trúc máy tính, hệ thống quản lý I/O của hệđiều hành.I. HỆ THỐNG I/O ĐĨAHầu như tất cả các máy tính đều có đĩa để lưu trữ thông tin. Đĩa có ba ưu điểm chính hơnsử dụng bộ nhớ chính để lưu trữ : Dung lượng lưu trữ lớn hơn rất nhiều. Giá trên một bit rẻ hơn. Thông tin không bị mất đi khi không còn cung cấp điện. I.1 Phần cứng đĩaMột đĩa bao gồm nhiều cylinder, mỗi cylinder chứa nhiều track trên các head. Mỗi trackđược chia làm nhiều sector (từ 8 đến 32). Mỗi sector có số byte là như nhau dù vị trí củanó ở gần tâm hay ở ngoài rìa đĩa, những khoảng trống thừa không dùng đến.Một đặc điểm thiết bị cài đặt quan trọng cho driver của đĩa là khả năng của bộ điều khiểnthực hiện tìm kiếm trên hai hay nhiều driver cùng lúc gọi là tìm kiếm chồng. Trong khibộ điều khiển và phần mềm đợi việc tìm kiếm hoàn tất trên một đĩa, bộ điều khiển có thểkhởi động việc tìm kiếm trên đĩa khác. Các bộ điều khiển không thể cùng lúc đọc hoặcghi trên hai driver vì khả năng này có thể làm giảm thời gian truy xuất trung bình. I.2 Các thuật toán đọc đĩaTất cả mọi công việc đều phụ thuộc vào việc nạp chương trình và nhập xuất tập tin, do đóđiều quan trọng là dịch vụ đĩa phải càng nhanh càng tốt. Hệ điều hành có thể tổ chức dịchvụ truy xuất đĩa tốt hơn bằng cách lập lịch yêu cầu truy xuất đĩa.Tốc độ đĩa bao gồm ba phần. Để truy xuất các khối t ên đĩa, trước tiên phải di chuyển đầu trđọc đến track hay cylinder thích hợp, thao tác này gọi là seek và thời gian để hoàn tất gọilà seek time. Một khi đã đến đúng track, còn phải chờ cho đến khi khối cần thiết đến dướiđầu đọc. Thời gian chờ này gọi là latency time. Cuối cùng là vận chuyển dữ liệu giữa đĩavà bộ nhớ chính gọi là transfer time. Tổng thời gian cho dịch vụ đĩa chính là tổng của bakhoảng thời gian trên. Trong đó seek time và latency time là mất nhiều thời gian nhất, dođó để giảm thiểu thời gian truy xuất hệ điều hành đưa ra các thuật toán lập lịch truy xuất. Lập lịch FCFS :Phương pháp lập lịch đơn giản nhất là FCFS(first-come,first-served). Thuật toán này rấtdể lập trình nhưng không cung cấp được một dịch vụ tốt. Ví dụ : cần phải đọc các khốitheo thứ tự như sau :98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, và 67Giả sử hiện tại đầu đọc đang ở vị trí 53. Như vậy đầu đọc lần lượt đi qua các khối 53, 98,183, 37, 122, 14, 124, 65, và 67 như hình sau : Lập lịch SSTF (shortest-seek-time-first)Thuật toán này sẽ di chuyển đầu đọc đến các khối cần thiết theo vị trí lần lượt gần với vịtrí hiện hành của đầu đọc nhất. Ví dụ : cần đọc các khối như sau :98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, và 67Giả sử hiện tại đầu đọc đang ở vị trí 53. Như vậy đầu đọc lần lượt đi qua các khối 53, 65,67, 37, 14, 98, 122, 124 và 183 như hình sau :Với ví dụ này, thuật toán SSTF làm giảm số khối mà đầu đọc phải di chuyển là 208 khối. Lập lịch SCANTheo thuật toán này, đầu đọc sẽ di chuyển về một phía của đĩa và từ đó di chuyển quaphía kia. Ví dụ : cần đọc các khối như sau :98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, và 67Giả sử hiện tại đầu đọc đang ở vị trí 53. Như vậy đầu đọc lần lượt đi qua các khối 53, 37,14, 0 , 65, 67, 98, 122, 124 và 183 như hình sau :Thuật toán này còn được gọi là thuật toán thang máy. Hình ảnh thuật toán giống như hìnhảnh của một người quét tuyết, hay quét lá. Lập lịch C-SCANThuật toán này tương tự như thuật toán SCAN, chỉ khác là khi nó di chuyển đến một đầunào đó của đĩa, nó sẽ lập tức trở về đầu bắt đầu của đĩa. Lấy lại ví dụ trên, khi đó thứ tựtruy xuất các khối sẽ là : 53, 65, 67, 98, 122, 124, 183, 199, 0, 14, 37 như hình sau : Lập lịch LOOK:Nhận xét rằng cả hai thuật toán lập lịch SCAN và C-SCAN luôn luôn chuyển đầu đọc củađĩa từ đầu này sang đầu kia. Nhưng thông thường thì đầu đọc chỉ chuyển đến khối xanhất ở mỗi hướng chứ không đến cuối. Do đó SCAN và C-SCAN được chỉnh theo thực tếvà gọi là lập lịch LOOK. Như hình sau : Lựa chọn thuật toán lập lịch :Với những thuật toán lập lịch, vấn đề là phải lựa chọn thuật toán nào cho hệ thống. Thuậttoán SSTF thì rất thông thường. Thuật toán SCAN và C-SCAN thích hợp cho những hệthống phải truy xuất dữ liệu khối lượng lớn. Với bất kỳ thuật toán lập lịch nào, điều quantrọng là khối lượng về số và kiểu khối cần truy xuất. Ví dụ , nếu số khối cần truy x ...