Bài giảng Hệ điều hành: Chương 5 - ThS. Phạm Thanh Bình

Bài giảng Hệ điều hành - Chương 5: Quản lý vào ra cung cấp cho người học các kiến thức: Các nguyên lý của phần cứng vào/ra, các nguyên lý của phần mềm vào/ra, quản lý một số thiết bị thông dụng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Trang 1

B môn K thu t máy tính & m ng – Khoa CNTT ộ ỹ ậ ạ H đi u hành 5 ệ ề 1

Trang 2

B môn K thu t máy tính & m ng – ộ ỹ ậ ạ

QU N LÝ VÀO RA Ả

Các nguyên lý c a ph n c ng vào/raủ ầ ứ

Các nguyên lý c a ph n m m vào/raủ ầ ề

Qu n lý m t s thi t b thông d ngả ộ ố ế ị ụ

Trang 3

B đi u khi n thi t b (device controller)ộ ề ể ế ị Các phương th c giao ti p v i controller ứ ế ớ Truy nh p tr c ti p b nh (Direct ậ ự ế ộ ớ

Memory Access DMA)

Trang 4

Trang 5

Khoa CNTT

H đi u hành ệ ề 5 5

Các thi t b vào/ra đ ế ị ượ ế ố ớ ệ c k t n i v i h

th ng thông qua các b đi u khi n thi t b ố ộ ề ể ế ị (controllers)

Trang 6

Có th chia thi t b vào/ra thành hai lo i: ể ế ị ạ

Trang 7

Khoa CNTT

M t thi t b kh i s l u tr thông tin theo ộ ế ị ố ẽ ư ữ

t ng kh i có kích thừ ố ướ ố ịc c đ nh, m i kh i ỗ ố

có m t đ a ch riêng ộ ị ỉ

Kích thướ ủc c a m t kh i thộ ố ường n m ằ

trong ph m vi t 512 byte t i 32768 bytes ạ ừ ớ

Có th đ c ho c ghi t ng kh i m t cách ể ọ ặ ừ ố ộ

đ c l p v i các kh i còn l i ộ ậ ớ ố ạ

Ví d : Các đĩa ụ ổ

Trang 8

Trang 9

Thành ph n đi n t đầ ệ ử ược g i là ọ b đi u ộ ề

khi n thi t b (device controller)ể ế ị ho c ặ b ộ

đi u h p (adapter), ề ợ nó thường có d ng ạ

m t v m ch (card) có th c m trên các khe ộ ỉ ạ ể ắ

m r ng ở ộ

Thành ph n c khí là b n thân thi t b ầ ơ ả ế ị

Trang 10

Các v m ch đi u khi n thỉ ạ ề ể ường có m t ộ

c ng k t n i, t đó cáp s đổ ế ố ừ ẽ ược g n đ ắ ể

n i t i thi t b ố ớ ế ị

M t b đi u khi n có th x lý m t ho c ộ ộ ề ể ể ử ộ ặnhi u thi t b cùng lo iề ế ị ạ

Người ta thường chu n hoá giao di n ẩ ệ

gi a b đi u khi n và thi t b , đ tăng ữ ộ ề ể ế ị ể

kh năng tả ương thích gi a chúngữ

Trang 11

Khoa CNTT

Nhi m v c a b đi u khi n thi t b là ệ ụ ủ ộ ề ể ế ị

chuy n đ i dãy bít n i ti p thành m t ể ổ ố ế ộ

kh i nhi u byte, và th c hi n vi c s a l i ố ề ự ệ ệ ử ỗ

n u c nế ầ

Đ u tiên, kh i các byte này s đầ ố ẽ ượ ắc l p

ghép l i t nhi u bít, t i m t vùng đ m ạ ừ ề ạ ộ ệ

bên trong b đi u khi nộ ề ể

Sau khi ph n checksum đã đầ ược ki m tra, ể

và không th y có l i, nó có th đấ ỗ ể ược sao

chép vào b nh chính ộ ớ

Trang 12

Các ph ươ ng th c giao ti p v i ứ ế ớ

controller

M i b đi u khi n thi t b (controller) có ỗ ộ ề ể ế ị

m t vài thanh ghi dùng đ liên l c v i ộ ể ạ ớ

CPU

B ng cách ghi d li u vào các thanh ghi ằ ữ ệ

này, h đi u hành có th ra l nh cho thi t ệ ề ể ệ ế

b g i/nh n d li u, b t/t t thi t b ị ử ậ ữ ệ ậ ắ ế ị

Nh đ c d li u t các thanh ghi này, h ờ ọ ữ ệ ừ ệ

đi u hành có th bi t đề ể ế ược tr ng thái c a ạ ủ

thi t b , xem nó có s n sàng đ nh n l nh ế ị ẵ ể ậ ệ

Trang 13

Trang 14

Trang 15

Trang 16

M t s controller và đ a ch c ng c a ộ ố ị ỉ ổ ủ

Trang 17

Khoa CNTT

Trang 18

Cách 2: Ánh x thanh ghi t i b ạ ớ ộ

nhớ

M i thanh ghi đi u khi n đỗ ề ể ượ ấc c p m t ộ

đ a ch b nh duy nh t (đ a ch này s ị ỉ ộ ớ ấ ị ỉ ẽ

không dùng đ c p cho b nh ) ể ấ ộ ớ

Khi mu n truy nh p vào thanh ghi đi u ố ậ ề

khi n đó: Th c hi n gi ng nh truy nh p ể ự ệ ố ư ậvào m t ô nh thông thộ ớ ường

Trang 19

Tránh được xung đ t gi a các ti n trình khi ộ ữ ế

th c hi n vào/ra mà không c n áp d ng thêm ự ệ ầ ụcác gi i pháp b o v khác (vì không gian ả ả ệ

nh c a các ti n trình đã đớ ủ ế ược h đi u hành ệ ề

b o v )ả ệ

Trang 20

Nh ượ c đi m c a ph ể ủ ươ ng pháp ánh

x không gian vào/ra t i b nh ạ ớ ộ ớ

C n đầ ược trang b ph n c ng chuyên ị ầ ứ

d ng, thi t k ph n c ng s tr nên ph c ụ ế ế ầ ứ ẽ ở ứ

t p h nạ ơ

Trang 21

Trang 22

Truy nh p tr c ti p b nh ậ ự ế ộ ớ

(Direct Memory Access DMA)

Ví d :ụ Quá trình đ c d li u t thi t b vào ọ ữ ệ ừ ế ị

b nh khi không có DMA ộ ớ :

Controller s đ c m t kh i d li u t ẽ ọ ộ ố ữ ệ ừ

thi t b vào vùng đ m bên trong controllerế ị ệ

Sau khi ki m tra l i, controller s phát ể ỗ ẽ

sinh m t ng t g i t i CPU đ thông báo ộ ắ ử ớ ể

CPU s th c hi n l nh đ đ c d li u t ẽ ự ệ ệ ể ọ ữ ệ ừvùng đ m trên controller vào b nh ệ ộ ớ

Trang 23

Khoa CNTT

Nh v y controller s đi u khi n quá ư ậ ẽ ề ể

trình đ c d li u t thi t b vào b đ m ọ ữ ệ ừ ế ị ộ ệ

c a nó, còn CPU s đi u khi n quá trình ủ ẽ ề ể

đ c d li u t b đ m c a controller vào ọ ữ ệ ừ ộ ệ ủ

b nh ộ ớ

Trang 24

Quá trình đ c d li u t thi t b ọ ữ ệ ừ ế ị

vào b nh b ng DMA: ộ ớ ằ

Ph n c ng ph i đầ ứ ả ược trang b b đi u ị ộ ề

khi n DMA (DMA controller)ể

Controller s đi u khi n quá trình đ c d ẽ ề ể ọ ữ

li u t thi t b vào b đ m c a nóệ ừ ế ị ộ ệ ủ

B đi u khi n DMA s đi u khi n quá ộ ề ể ẽ ề ể

trình đ c d li u t b đ m c a controller ọ ữ ệ ừ ộ ệ ủ

vào b nhộ ớ

Trang 25

Khoa CNTT

Trang 26

Nh v y, nh có b đi u khi n DMA, CPU ư ậ ờ ộ ề ể

s không ph i t n nhi u th i gian cho vi c ẽ ả ố ề ờ ệ

th c hi n vào/ra n a ự ệ ữ

Trang 27

Trang 28

Bài 5.2 – Các nguyên lý c a ph n m m ủ ầ ề

vào/ra

M c đích c a ph n m m vào/ra ụ ủ ầ ề Các l p ph n m m vào/raớ ầ ề

Trang 29

Khoa CNTT

Ph i đ m b o đả ả ả ược s đ c l p thi t b ự ộ ậ ế ị

(device independence) đ i v i các ph n m m ố ớ ầ ề

c p ngấ ười dùng, nghĩa là có th vi t chể ế ương trình đ truy nh p vào b t c thi t b vào/ra ể ậ ấ ứ ế ịnào, mà không ph i bi t trả ế ước thi t b ế ị

Ví d :ụ M t chộ ương trình mu n đ c d li u ố ọ ữ ệ

t m t file, nó có th đ c file đó mà không ừ ộ ể ọ

c n quan tâm file đó n m trên đĩa m m, đĩa ầ ằ ề

c ng, hay CDROMứ

Trang 30

DeviceIndependent I/O Software

Device drivers Interrupt handlers

Hardware

Trang 31

Trang 32

Các ch ươ ng trình đi u khi n thi t ề ể ế

b (Device Drivers) ị

M i thi t b vào/ra k t n i v i máy tính ỗ ế ị ế ố ớ

đ u c n t i các mã l nh đ c tr ng cho ề ầ ớ ệ ặ ư

thi t b đ đi u khi n nó. Các mã này đế ị ể ề ể ược

g i là ọ trình đi u khi n thi t b (device ề ể ế ị

driver)

Trình đi u khi n thi t b thề ể ế ị ường được vi t ế

b i nhà s n xu t và đở ả ấ ược phân ph i kèm ố

theo thi t b ế ị

Các h đi u hành thệ ề ường tích h p s n m t ợ ẵ ộ

s trình đi u khi n thi t b bên trong nóố ề ể ế ị

Trang 33

Khoa CNTT

Trang 34

M i trình đi u khi n thi t b thỗ ề ể ế ị ường ch ỉ

dùng đ đi u khi n cho m t lo i thi t b , ể ề ể ộ ạ ế ị

ho c m t l p các thi t b có quan h g n ặ ộ ớ ế ị ệ ầ

gũi v i nhau ớ

Ví d : ụ M t trình đi u khi n đĩa SCSI ộ ề ể

thường đi u khi n đề ể ược nhi u lo i đĩa ề ạ

SCSI, v i các dung lớ ượng và t c đ khác ố ộ

nhau

Trang 35

Khoa CNTT

Các h đi u hành thệ ề ường phân lo i các ạ

driver theo lo i c a thi t b ạ ủ ế ị

Có hai lo i thi t b ph bi n là thi t b ạ ế ị ổ ế ế ị

kh i và thi t b kí t , do đó cũng có hai lo i ố ế ị ự ạdriver tương ng là driver kh i và driver kí ứ ốtự

Trang 36

Ph n m m vào/ra đ c l p thi t b ầ ề ộ ậ ế ị

(DeviceIndependent I/O Software)

Ch c năng c b n c a ph n m m đ c ứ ơ ả ủ ầ ề ộ

l p thi t b là th c hi n các ch c năng ậ ế ị ự ệ ứ

vào/ra chung cho m i thi t b , và cung c p ọ ế ị ấ

m t giao di n đ ng nh t cho các ph n ộ ệ ồ ấ ầ

m m c p ngề ấ ười dùng

Trang 37

Khoa CNTT

Trang 38

Bài 5.3 Qu n lý m t s thi t b thông ả ộ ố ế ị

d ng ụ

Qu n lý màn hìnhả

Qu n lý đĩa tả ừ

Qu n lý đĩa CDả

Trang 39

+ M ch đi u khi n màn hình (Video controller) ạ ề ể + B nh hi n th (Display Memory) ộ ớ ể ị

Trang 40

Trang 41

CPU có th liên l c v i Display Memory ể ạ ớ

thông qua h th ng bus đ a ch , do đó có ệ ố ị ỉ

th tác đ ng t i vùng nh này b ng các ể ộ ớ ớ ằ

l nh truy nh p b nh thông thệ ậ ộ ớ ường

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Trang 46

Trang 47

Trang 48

Trang 49

+ ES:BX = Đ a ch vùng nh s ch a d li u ị ỉ ớ ẽ ứ ữ ệ

K t qu : N u có l i thì ế ả ế ỗ CF=1, AH= Mã l i ỗ

Trang 50

Ch c năng s 3: ứ ố ghi d li u t b nh vào sectorữ ệ ừ ộ ớ

+ ES:BX = Đ a ch vùng nh đang ch a d li u ị ỉ ớ ứ ữ ệ

Trang 51

Trang 52

Trang 53

Trang 54

Trang 55

Khoa CNTT

Đ a ch ị ỉ Kích th ướ c N i dung ộ

1BEh 16 byte Thông tin v phân khu 1 ề

1CEh 16 byte Thông tin v phân khu 2 ề

1DEh 16 byte Thông tin v phân khu 3 ề

1EEh 16 byte Thông tin v phân khu 4 ề

1FEh 2 byte 55AA (K t thúc sector) ế

Trang 56

Thông tin chi ti t (trong 16 byte) c a 1 phân khu: ế ủ

5 1 byte S hi u Head k t thúc ố ệ ế

6 2 byte S hi u sector và cylinder k t ố ệ ế

thúc

Trang 57

Khoa CNTT

Trang 58

+ ES:BX = Đ a ch b ng mô t các sector ị ỉ ả ả

Trang 59

Khoa CNTT

B ng này có 4 trả ường, m i trỗ ường có kích

thước 1 byte và ch a các thông tin sau:ứ

Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 sector1 S hi u ố ệ

track S hi u

ố ệ Head S hi u

ố ệ sector S byte/1 sector

Trang 60

Trang 61

Khoa CNTT

Trang 62

H t Ph n 5 ế ầ

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	825,37 KB