ĐỀ CƯƠNG MÔN NGUYÊN LÝ CÁC HỆ ĐIÊU HÀNH

+ Tổ chức kế tiếp + Tổ chức chỉ số kế tiếp + Tổ chức thư viện + Tổ chức trực tiếp b Tổ chức kế tiếp: Các bản ghi được sắp xếp logic theo trình tự làm việc, thứ tự trình bày trên vật dẫn

ĐỀ CƯƠNG MÔN NGUYÊN LÝ CÁC HỆ ĐIÊU HÀNH

Câu 1: trình bày về phần cứng và đánh giá tài nguyên về phần cứng.

Trả lời:

Theo cách tiếp cận của hệ điều hành, các tài nguyên điển hình thuộc phần cứng bao gồm:

- Bộ xử lý trung tâm (CPU)

- Bộ nhớ trong

- Thiết bị ngoại vi: hệ thống vào ra

a.Bộ xử lý trung tâm (CPU)

- Tốc độ xử lý: thể hiện tốc độ làm việc của máy tính, nó được tính theo tần số đồng

hồ nhịp hoặc số lượng phép tính trong 1 giây Đơn vị tính là MHz

- Bộ nhớ CPU: bộ nhớ cache L2

Pen 3:128256 Kb

Pen 4 (478): 5121 M

Pen 4 (775): 1 M2 M

Pen D (pen dual): 1 M 4M

Dualco 1.5 nhân, cache L2: 1M2M

Cor 2 dual 2 nhân, cache L2: 2M 4M

Cor i3 3 nhân, cache L2: 4M

Cor i5 4 nhân

Chip Celeron: cache L2 rất nhỏ(rất là chậm)

b.Bộ nhớ trong

- Dung lượng bộ nhớ: đánh giá khả năng đồng thời lưu trữ thong tin, là những thông tin cung cấp cho CPU làm việc Ở bộ nhớ trong sẽ được địa chỉ hóa để truy nhập

- Thời gian truy nhập của bộ nhớ là phải đồng nhất

Bộ nhớ ram: từ MB GB

SDRAM: 64 Mb  256 Mb

DRAM1: 128 Mb  1G

DRAM2: 512MB 2G

DRAM3: 1G  4G

c Hệ thống ngoại vi

- Đảm nhiệm việc trao đổi thông tin giữa môi trường bên ngoài vào trung tâm của máy tính

- Kênh truyền: là bộ xử lý vào ra, nó thay cho CPU đảm nhận được điều khiển sự trao đổi thông tin từ bộ nhớ trong với các thiết bị bên ngoài

Kênh sẽ làm tăng hiệu quả hệ thống, khi lệnh điều khiển công việc vào ra thì CPU có thể làm công việc khác tăng hiệu suất làm việc của CPU

Kênh sẽ có 1 bộ lệnh làm việc riêng và hoạt động theo chương trình gọi là chương trình kênh và CPU sẽ đảm nhận việc khởi động các chương trình kênh này phân ra 2 loại

+ Kênh chậm (đa tuyến): phím, chuột, màn hình, máy in…

+ Kênh nhanh(kênh chọn): các thiết bị lưu trữ ổ cứng, ổ CD,…

Mainboard: cổng giao tiếp (usb,…), khe cắm (PCI, AGP,…)

- Thiết bị điều khiển phân cấp chức năng của hệ thống vào ra dưới sự điều khiển của các kênh, thiết bị điều khiển, nhận điều khiển từ kênh, nhận thông tin theo đường truyền để đưa ra hoặc đưa vào các bít dữ liệu

- Thiết bị ngoại vi: thực hiện thao tác đưa thông tin ra và nhập thông tin vào từ các vật dẫn bên ngoài

- Thiết bị nhập: chuột, bàn phím, máy quét, webcam, microphone, card lan, modem…

- Thiết bị ra: màn hình, máy in, loa…

- Thiết bị lưu trữ: ổ đĩa (CD, HDD, Floppy), usb…

Câu 2: Trình bày các thành phần chính của Hệ Điều Hành và phân loại Hệ Điều Hành.

 Các thành phần chính của hệ điều hành

Hệ điều hành gồm 2 thành phần chính:

- Thành phần điều khiển

- Thành phần xử lý

+ Thành phần điều khiển

Các thành phần điều khiển liên quan đến chức năng điều khiển và phân phối công việc của Hệ điều hành Khi một chương trình điều khiển hoạt động

nó không cho ra một sản phẩm mới mà nó chỉ cho ra sự tác động tới hoạt động của máy tính

Các chương trình điều khiển: - Chương trình dẫn dắt

: - Chương trình điều khiển bài toán

: - Chương trình điều khiển vào ra

: - Chương trình tải

+ Thành phần xử lý

Bao gồm các chương trình mà qua sự thực hiện của nó thì một sản phẩm sẽ được tạo ra Bao gồm các bộ dịch, các chương trình tính toán hoặc các chương trình soạn thảo

 Phân loại hệ điều hành.

Hệ điều hành gồm 3 loại: - Hệ điều hành đơn nhiệm( Đơn chương trình)

: - Hệ điều hành đa nhiệm (Đa chương trình)

: - Hệ điều hành thời gian thực

+ Hệ điều hành đơn nhiệm

Đối với hệ điều hành này nó sẽ phục vụ một chương trình từ lúc ban đầu cho đến lúc kết thúc, trong bộ nhớ trong tại một thời điểm chỉ có một người dùng

+ Hệ điều hành đa nhiệm ( Đa chương trình)

Đối với hệ điều hành đa nhiệm thì nó cho phép bên trong máy tính tại môt thời điểm có nhiều chương trình ở bộ nhớ trong và các chương trình đều có yêu cầu phân phối bộ nhớ trong và CPU dể thực hiện

+ Hệ điều hành thời gian thực

Có một số bai toán trong lĩnh vực điều khiển cần phải được giải quyết trước những thời điểm nhất định và sau thời điểm đó bài toán trở thành vô nghĩa Đối với hệ thống máy tính như vậy thì cần phải có hệ điều hành chạy thời gian thực Trong thời gian thực thì mỗi bài toán này được thực hiện trước thời điểm đó

Câu 3: Các phương pháp tổ chức và truy nhập dữ liệu

1) Các phương pháp tổ chức dữ liệu :

a) Khái niệm về file dữ liệu:

Là tập hợp các bản ghi có tổ chức, các bản ghi có thứ tự hay chính là vị trí logic trên đĩa từ

Dựa vào các mục đích sử dụng người ta đưa ra 4 kiểu tổ chức :

+ Tổ chức kế tiếp

+ Tổ chức chỉ số kế tiếp

+ Tổ chức thư viện

+ Tổ chức trực tiếp

b) Tổ chức kế tiếp:

Các bản ghi được sắp xếp logic theo trình tự làm việc, thứ tự trình bày trên vật dẫn ngoài trùng với thứ tự đưa bản ghi vào trong file

c) Tổ chức chỉ số kế tiếp :

Việc sắp xếp tìm kiếm các file theo một trình tự gắn với các bản ghi và mỗi bản ghi được gắn tương ứng với chỉ số làm việc bao gồm 3 thông số :chỉ số rãnh, chỉ số trụ, chỉ số chính

d) Tổ chức thư viện :

Các file được tổ chức theo kiểu 1 thư mục và một tập hợp File gồm nhiều file thành phần Mỗi file thành phần được tổ chức thành các file thành phần nhỏ hơn

e) Tổ chức trực tiếp:

Tồn tại tương ứng giữa định vị khối của file với địa chỉ thực sự trên đĩa từ

và không qua địa chỉ số nào cả

2) Các phương pháp truy nhập dữ liệu :

a) Truy nhập tuần tự :

Lần lượt các bản ghi trong file vì vậy luông biết bản ghi tiếp theo sử lý là bản ghi nào và hệ điều hành sẽ biết được vị trí vật dẫn ngoài của bản ghi được sử lý

b) Truy nhập cơ sở :

Khi sử lý 1 bản ghi hệ thống chưa biết vị trí bản ghi tiếp theo nên mức ghi

tự động hóa thấp -> đòi hỏi người lập trình phải tìm ra bản ghi mong muốn -> vẫn đề đồng bộ được đặt ra

3) Chức năng hệ thống bảo vệ dữ liệu

a) Bảo quản dữ liệu trên vật dẫn ngoài :

Các file dữ liệu được tổ chức lưu trữ của hệ thông dữ liệu và tuân theo quy định của hê điều hành trên các vật dẫn ngoài như băng từ, đĩa từ

b) Đảm bảo tổ chức khác nhau cho dữ liệu và định vị

Hệ điều hành sẽ đảm bảo được lưu trữ file trên các vật dẫn ngoài để đáp ứng với nhu cầu của người sử dụng

c) Thực hiện các truy nhập khác nhau tới dữ liệu

d) Thực hiện việc tìm hiểu tự động hóa dữ liệu theo ký hiệu riêng không theo địa chỉ

e) Có sự độc lập cao nhất

Câu 4:Trình bày bản ghi logic và bản ghi vật lý, quá trình kết khối quá trình tách khối.

Trả lời

* Trình bày bản ghi logic và bản ghi vật lý:

a Bản ghi logic và bản ghi vật lý

Một mặt, file được tổ chức thành các đơn vị dữ liệu để chương trình ứng dụng xử lý: đó là các bản ghi logic (thường gọi tắt là bản ghi) Quy cách và nội dung của bản ghi logic được xác định theo chương trình ứng dụng

Mặt khác, việc lưu file trên vật dẫn ngoài tuân theo quy tắc làm việc của hệ điều hành đối với vật dẫn ngoài đó: file được xếp trên bộ nhớ ngoài thành các bản ghi vật

lý (phổ biến hơn được gọi là khối) thông thường, khối là đơn vị bộ nhớ ngoài mà hệ điều hành thực hiện việc đọc/ ghi đối với file Chẳng hạn, MS-DOS, một cluster chính là một khối trên đĩa từ và file đươc lưu trữ trên một tập hợp các cluster của đĩa từ

b Bản ghi theo tổ chức của file: có ba dạng tổ chức bản ghi logic

Thông thường, có ba dạng bản ghi phổ biến là dạng cố định, dạng động và dạng không xác định Dạng của bản ghi cảu file dữ liệu sẽ quy định tới cách thức xử lý của

hệ điều hành đối với file

Dạng cố định (F): mọi bản ghi trong file có độ dài cố định và như nhau (mỗi bản ghi có thể có dấu hiệu điều khiển) làm việc với các file gồm các bản ghi dạng F rất tiện lợi, từ vị trí của bản ghi đầu tiên và số thứ thự của một bản ghi có thể nhận được từ vị trí của bản ghi đó Việc định vị bản ghi theo số hiệu là hoàn toàn xác định Mặt khác , các công việc chuẩn bị để xử lý các bản ghi dạng F là đơn giản

Dạng động V: độ dài của bản ghi thay đổi từ bản ghi này cho tới bản ghi khác, song ngay khi xử lý bản ghi thì hệ điều hành đã biết độ dài của bản ghi đó: trong một phần nội dung của bản ghi đã ghi nhận độ dài của bản ghi Tùy thuộc vào độ dài mỗi bản ghi có thể chuẩn bị các công việc liên quan để xử lý chúng Chẳng hạn việc tách các bản ghi từ một khối sau khi đọc từ vật dẫn ngoài vào bộ nhớ trong

* Quá trình kết khối quá trình tách khối:

Một khối có thể chứa một hoặc một vài bản ghi và ngược lại, một bản ghi có thể được xếp trên một hoặc hoặc một số khối như vậy tồn tại mối quan hệ giữa khối với bản ghi và điều đó liên quan đến vấn đề xác định bản ghi theo khối

Việc tổ chức file trên vật dẫn ngoài theo các khối là công việc hệ điều hành(do các chương trình của các phương pháp truy nhập đảm nhận) và như đã nói khối vào bộ

nhớ trong hoặc đưa dữ liệu lên một khối là do hệ điều hành đảm nhận ta có thể gọi quá trình đó là quá trình vào ra vật lý

Sau khi hệ điều hành đã đưa một khối vào bộ nhớ trong, cần phải xác định bản ghi hiện thời để chương trình người dùng xử lý Đó là quá trình tách khối

Tách khối là quá trình từ các khối đưa ra được các bản ghi cần tìm có liên quan đến khối đó Quá trình này diễn ra sau khi hệ điều hành đã đọc một khối từ vật dẫn ngoài vào bộ nhớ trong và trước khi chương trình dùng xử lý bản ghi Tùy thuộc vào phương pháp truy nhập dữ liệu mà tách khối hoặc do hệ điều hành hoặc do chính chương trình người dùng đảm nhận

Sau khi chương trình người dùng chuẩn bị xong nội dung bản ghi, thông tin trên bản ghi đó đã đúng như yêu cầu của người dùng, cần đưa nó lên vật dẫn theo đơn vị là khối, vì vậy bản ghi nói trên phải được xếp vào một khối tương ứng (quá trình đó gọi

là kết khối) khi khối đã đầy đủ thông tin được xử lý thì hệ điều hành cần đặt đúng khối đã có vào vị trí đã dành cho nó trên vật dẫn ngoài

Về hình thức, kết khối là quá trình ngược lại với quá trình tách khối kết khối diễn

ra sau khi chương trình người dùng chuẩn bị xong nội dung bản ghi và đưa bản ghi đó vào khối để đưa ra vật dẫn ngoài

Chương trình người dùng xử lý dữ liệu tại những vùng bộ nhớ theo quy định của chương trình, được gọi là vùng làm việc hệ điều hành đọc khối vào các vùng nhớ trung gian được gọi là vùng đệm vào (buffer vào) trước khi dữ liều được chương trình xử lý Sau khi chương trình xử lý dữ liệu xong Bản ghi đã hoàn thiện được kết khối vào các vùng nhớ đệm ra (buffer ra) trước khi được hệ điều hành đưa ra vật dẫn ngoài

Do hệ điều hành do hệ điều hành

Bộ nhớ trong

Sơ đồ trong hình 2.1 diễn tả sơ lược về hai quá trình trên Trong sơ đồ này, giai đoạn đọc vật lý (khi vào) và ghi vật lý (khi ra) do chương trình của phương pháp truy nhập phải đảm nhận giai đoạn tách khối và kết khối hoặc do hệ điều hành đảm nhận hoặc

do chương trình người dùng đảm nhận tùy thuộc vào file dữ liệu nói trên được mở làm việc theo phương pháp truy nhập nào Tùy thuộc vào phương pháp truy nhập mà

các quá trình nói trên được thực hiện theo các cách thức khác nhau như trình bày ở các mục sau

Theo sơ đồ trên đây, ta có thể nhận thấy rằng mỗi phương pháp tổ chức và truy nhập

dữ liệu bao gồm một số thành phố cơ bản như sau (Môdun chương trình có thể được phát hiện thành nhóm modun chương trình)

+ modun chương trình đảm bảo chức năng tổ chức lưu trữ và định vị trên vật dẫn ngoài

+ môdun chương trình đảm bảo vào/ra mỗi khối(bản ghi vật lý) đối với mỗi xác định

+ môdun chương trình đảm bảo việc tách/kết khối theo bản ghi đối với file xác định

Trong mục tiếp theo, chúng ta có thể xem xét cách tổ chức dữ liệu trên đĩa từ trong

hệ điều hành MS-DOS và qua đó khảo sát sự hoạt động của hai môdun chương trình đầu tiên Các nội dung liên quan đến tổ chức và điều khiển buffer môdun chương trình cơ bản nói trên

Câu 5: trình bày về vai trò và cách sử dụng buffer.

Trả lời:

 Vai trò của buffer:

 Là bộ nhớ trong lưu trữ tạm thời các dữ liệu vào ra Như vậy sẽ thuận tiện cho việc vào ra dữ liệu

 Chương trình người dùng có thể làm việc với 1 hay nhiều file ngoài Tốc

độ đọc và sử lý chương trình khác nhau Cho nên để có hiệu quả hơn cho việc vào ra thì các buffer được liên kết với nhau tạo thành xâu các buffer Tùy theo hệ điều hành riêng mà số lượng các buffer sẽ được ấn định ( nó sẽ đặt trong tập tin là conffig.sys , buffer = n )

 Sử dụng buffer:

Có 2 phương pháp điển hình khi sử dụng buffer: sử dụng buffer theo khẳng định và sử dụng buffer theo đòi hỏi

 Buffer theo khẳng định:

 Áp dụng cho các chương trình file dữ liệu được mở đê làm việc theo phương pháp truy nhập đã biết trước được số bản ghi cần xử lý Vì vậy mức độ tự động hóa là cao và tốc độ là nhanh thể hiện:

+ khâu tách khối, kết khối, quá trình đồng bộ hóa, quá trình kiểm tra sai sót đều do các chương trình heek thống đảm nhiệm dẫn tới các câu lệnh người dung đơn giản tốc độ của chương trình chạy nhanh

 Sử dụng buffer theo khẳng định là truy cập file tuần tự ngay khi mở file

để đọc, khối đầu tiên của file đã được vào bộ nhớ và bản ghi đàu tiên đã được tách ra sẵn sàng làm việc

 Buffer theo đòi hỏi:

 Được áp dụng với phương pháp truy nhập dữ liệu người sử dụng xác định chương trình của mình sẽ chủ động làm việc với bản ghi nào, và hệ điều hành không thể tự đọc tự ghi các khối tương ứng vào bộ nhớ trong

 Mức độ tự động hóa thấp, nhưng sự chủ động của người dung với dữ liệu của chương trình là cao

Câu 6: Trình Bày phương pháp điều khiển bộ nhớ liên tục theo phương pháp đa bài toán

a giới thiệu chung

- Trong chế độ đa chương trình trong bộ nhớ tồn tại 1 số chương trình thực hiện đồng thời Để làm được việc ghi nhận được nhiều chương trình thì

bộ nhớ trong được chia thành các miền

- 1 bài toán cơ bẩn là số lượng và kích cỡ của các chương sẽ được phân chia ra làm 2 lớp bài toán chương trình và xử lý: tính toán nhiều và vào

ra nhiều

- Để dạt được hiệu quả xử lý cao thì trong 1 thời điểm bộ nhớ tồn tại 5 ->

6 chương trình cùng 1 lúc

Vì vậy tồn tại chiến lược giới hạn tĩnh và giới hạn động

b chiến lược giới hạn tĩnh(cận cố định)

- Phân phối bộ nhớ liên tục là chiến lược giới hạn tĩnh hay còn gọi là chiến lược phân chương

- Bộ nhớ được chia thành các chương: gán tên chương trình, địa chỉ, dung lượng trong quá trình khởi tạo hệ điều hành

- Đối với 1 bài toán : khi được load vapf bộ nhớ nó sẽ được gán với 1 hoặc vài chương bộ nhớ

Phân phối bộ nhớ cho bài toán có 2 hướng:

+ Phân phối nhanh nhất là bài toán được gắn với chương đầu tiên và có đủ

độ rộng để chứa cho chương trình

+ Phân phối tối ưu là bài toán tìm độ dài tối ưu nhất

- Không có chương trình nào đủ để phân phối chương trình

- Mọi Chương trình đã được tải

- 1 số chương rỗi , mỗi chương rỗi không đủ chứa bài toán song nối vài chương rỗi tạo ra 1 vùng bộ nhớ đủ để tải bài toán

- Việc phân phối bộ nhớ cho bài toán được coi như gắn với mỗi chương

có 1 dòng xếp hàng các bài toán cần được phân phối bộ nhớ đối với nó Mỗi bài toán lại có thể gắn với 1 chương, có sự chung nhau giữa 1 số dòng xếp hàng

c Chiến lược giới hạn động (cận thay đổi)

- Chế độ phân phối chương vùng nhớ tĩnh không tối ưu được bộ nhớ cho nên để phân phối được bộ nhớ liên tục thì chế độ giưới hạn thay đổi được áp dụng

- Đặc điểm

+ Trong quá trình làm việc các chương trình được thực hiện và giải phóng các vùng nhớ giải phóng có thể liên tục rời rạc

+ Khi điều khiển bộ nhớ theo cận thay đổi sẽ sử dụng linh hoạt và tối ưu bộ nhớ cho phép độ dài của modun chương trình là lớn và các vùng nhớ rỗi sẽ được linh hoạt

- Cần phải đảm bảo

+ quản lý bộ nhớ phải luôn thay đổi

+ luôn định vị lại bộ nhớ cho các chương trình(vì khi phân phối bộ nhớ thay đổi thì dẫn đến bộ nhớ trong cũng thay đổi)

+ Nhiều khi gây ảnh hưởng đến công việc thực hiện 1 chương trình bởi vì không phải lúc nào cũng cho định vị lại

+ Nếu như 1 chương trình đang đợi kết quả vào ra thì việc định vị lại sẽ gặp trở ngại lớn trong quá trình liên kết của chương trình đối với chương trình

Câu 7 Cách thức overlay.

- Để khắc phục được hiện tường thiếu bộ nhớ khi phân phối liên tục một số hệ thống cho phép chương trình hoạt động theo chế độ overlay

- Chế độ overlay cho phép tổ chức chương trình thanh các đơn vị chương trình và đảm bảo các điều kiện sau:

+ Phân phối bộ nhơ cho chương trình trong một miền liên tục

+ Môđun tải gồm một số chương trình và một số môđun tải như vạy tạo thanh file trên đĩa

+Trong tập hợp các mô đun chương trình sẽ nảy sinh độc lập nghĩa là một nhóm

mô đun trong bộ nhớ không đòi hỏi một nhóm mô đun khác trong bộ nhớ Quan hệ phụ thuộc là một nhóm môđun trong bộ nhớ đòi hỏi 1 nhóm môđun khác trong bộ nhớ

+Trong các môđun luôn tồn tại trong quá trình các chương trình thực hiện gọi là môđun chương trình chính Các mô đun khác trong chương trinh đều phụ thuộc vào mô đun chính và được tổ chức dưới dang hình cây

Ví dụ: A(40kb), B(30kb), C(25kb), D, E, G, H(10kb), J, K(5kb)

A(40kb) B(30kb) C(25kb)

D(10kb) J(5kb) G(10kb) H(10kb)

E(10kb) K(5kb)