Hệ điều hành - Chương 1: Cấu trúc hệ thống máy tính

BÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 1Cấu Trúc Hệ Thống Máy TínhGV: Nguyễn Duy Nhấtnhatnd@hcm.fpt.vnHệ Thống Máy Tính  Computer SystemLà 1 đơn vị xử lý độc lập có khả năng tương tác với người sử dụngVí dụ : PC (Personal Computer), Laptop, Notebook, Work Station, Server, Các thành phần của 1 hệ thống máy tính(Computer System)Trung tâm xử lý  Thùng máy (Computer Case)Thiết bị hiển thị (Display Device)  màn hình (Monitor)Thiết bị nhập (Input Device)  Bàn phím (Keyboard), Chuột (Mouse)Thiết bị in ấn, loa, Trung Tâm Xử LýThùng máy (Case)Bộ cấp nguồn (PSU = Power Supply Unit)Bo mạch chủ (MotherBoard, MainBoard)Chip vi xử lý trung tâm (CPU = Central Proccessing Unit)Bộ nhớ (Memory, RAM = Random Access Memory)Mạch đồ họa (VGA Card= Video Graphics Array)Các mạch chuyên dụng khác : Sound card, Network card, Fax/Modem card, TV Turner card Các thiết bị lưu trữ và truy xuất : Ổ cứng (HardDrive), ổ mềm (FloppyDrive), CD/DVD Rom, Bo mạch chủ (1)RAMROMBo mạch chủ (2)Vỏ máy (Case) và PSUVai trò của chip vi xử lý (CPU)Chịu trách nhiệm xử lý mọi hoạt động của máy tính.Được sự hỗ trợ bởi các Device Controller  Bộ điều khiển thiết bịDevice Controller chịu trách nhiệm xử lý các hoạt động đặc thù : thao tác toán học, thao tác của các thiết bị như VGA card, Sound card, CPU và các DC chia sẻ với nhau đường truyền (bus) dữ liệu, bộ nhớ chính, Quá Trình (Các trạng thái xảy ra khi máy tính) Khởi Động (1)Người sử dụng kích hoạt power switch trên motherboard  kích hoạt PSU  motherboard khởi động  khởi động chương trình bootstrap.Bootstrap :Khởi động và kiểm tra các thiết bị của máy tính : CPU, RAM, VGA, Các ổ đĩa Định vị hệ điều hành sẽ được khởi độngKhởi động hệ điều hànhCơ chế hoạt động giữa CPU và các DCCPU và các DC : thành phần nòng cốt của Motherboard, đóng vai trò như các đơn vị xử lý.CPUDCDCDCDCRAMDC = Device Controller = bộ điều khiển thiết bị1 DC đóng vai trò điều khiển, là trung tâm xử lý của từng thiết bị riêng biệt trong hệ thống máy tính.Thiết bị có thể được tích hợp sẵn trên Motherboard (như ALU, Co-Proccessor, ) hoặc là 1 thiết bị rời / card gắn thêm vào Motherboard qua các khe cắm, cổng.Cơ chế ngắtXem sách trang 3Ngắt : cơ chế liên lạc giữa các thành phần trong CSCơ chế phát sinh ngắtHàm dịch vụ xử lý ngắtBảng vector ngắtStack hệ thốngCác thiết bị trong 1 CS hiện đạiCPU Case MotherBoardRamCPU VGA CardSound CardHDDCD/DVD DriveFDDPSUMonitorKeyboardMouseSpeakerCấu trúc nhập xuấtNhập xuất  cách thức liên lạc giữa CPU và các DC.Mỗi DC đăng ký 1 hoặc 1 tập thanh ghi + 1 vùng nhớ đệm cục bộ (local buffer)CPU gởi yêu cầu xử lý đến DC qua thanh ghi  DC xử lý và đưa dữ liệu kết quả ra local buffer.Các cơ chế nhập xuấtNhập xuất đồng bộ : DC hoặc CPU sau khi yêu cầu xử lý sẽ chờ cho đến khi nhận được kết quả thích hợp.Nhập xuất không đồng bộ : DC hoặc CPU sau khi yêu cầu xử lý tiếp tục làm công việc khác, chỉ nhận kết quả bằng 1 thông báo bởi 1 ngắt phát sinh do DC được yêu cầu.Mô tả thiết bị trong CSCấu trúc lưu trữCấu trúc lưu trữ của 1 CS gồm :Bộ nhớ chínhThanh ghi, cacheĐĩa cứng, mềm, đĩa CD/DVD, USB Drive , Băng từCơ chế bảo vệ phần cứngBảo vệ = CPUBộ nhớ Cấu trúc nhập xuấtQuản lý chia sẻ các tài nguyên khácBÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 2Tổng Quan Về Hệ Điều HànhGV: Nguyễn Duy Nhấtnhatnd@hcm.fpt.vnKhái niệm HĐHCác chương trình ứng dụngWord Excel Games Hệ Điều HànhTài nguyên phần cứngNgười sử dụngHệ Thống Máy TínhKhái niệm HĐHLà chương trình hoạt động giữa người sử dụng và phần cứng máy tính.Cung cấp môi trường để người sử dụng cài đặt và thi hành các chương trình tiện ích.Quản lý, phân phối và bảo vệ tài nguyên phần cứngTài nguyên phần cứng = CPU, bộ nhớ, cấu trúc nhập xuất, cấu trúc lưu trữPhân loại HĐHHệ thống xử lý theo lô đơn giảnHệ thống xử lý theo lô đa chươngHệ thống chia sẻ thời gianHệ thống song songHệ thống phân tánHệ thống xử lý theo lô đơn giảnXử lý theo lô (batch proccessing) : các công việc được thực hiện tuần tự được chỉ định trướcKhuyết điểm : không tận dụng được hiệu suất sử dụng CPU và các tài nguyên phần cứng.Hệ thống xử lý theo lô đa chươngLập lịch (schedule) thực hiện các công việc : tổ chức các công việc sao cho CPU được sử dụng với hiệu suất cao nhấtVấn đề : Lập lịch cho công việc, CPU và bộ nhớƯu điểm : khắc phục được 1 phần khuyết điểm của hệ thống xử lý theo lôHệ thống chia sẻ thời gianCòn được gọi là hệ thống đa nhiệm (multi-tasking) : nhiều công việc được thực hiện cùng lúc thông qua cơ chế chuyển đổi CPU với thời gian chuyển đổi rất nhanh.Phức tạp hơn hệ thống đa chương : phải có các chức năng quản trị và bảo vệ bộ nhớ, sử dụng bộ nhớ ảo.Là kiểu mẫu của các HĐH hiện đạiHệ thống song songHệ thống có nhiều bộ vi xử lý cùng hoạt động, cùng chia sẻ hệ thống đường truyền dữ liệu và các tài nguyên phần cứng.Số lượng bộ vi xử lý không tỉ lệ thuận với tốc độ thực hiện công việc.Ưu điểm : gia tăng độ tin cậy, tốc độ xử lý công việc.Hệ thống song song (2)Hệ thống đa xử lý đối xứng :Mỗi bộ xử lý chạy với 1 bản sao của HĐHHệ thống đa xử lý bất đối xứng :Mỗi bộ xử lý được giao 1 số công việc chuyên biệt, có 1 bộ xử lý đóng vai trò là bộ xử lý chính.Hệ thống phân tánTương tự như hệ thống song song, nhưng mỗi bộ xử lý có 1 tài nguyên phần cứng riêng (bộ nhớ, đường truyền dữ liệu)Các bộ xử lý liên lạc với nhau qua hệ thống dây dẫn tốc độ caoƯu điểm : chia sẻ tài nguyên giữa các bộ xử lý, tăng tốc độ tính toán, độ tin cậy caoThích hợp cho môi trường nhiều người sử dụngCác Thành Phần Của HĐHQuản lý tiến trìnhQuản lý bộ nhớ chínhQuản lý bộ nhớ phụQuản lý hệ thống nhập xuấtQuản lý hệ thống tập tinHệ thống bảo vệCơ chế dòng lệnhQuản lý tiến trìnhKhởi động, hủy, tạm dừng tiến trìnhCấp phát và thu hồi tài nguyên khi cần thiếtCơ chế liên lạc giữa các tiến trìnhKiểm soát vấn đề deadlockXử lý xung đột giữa các tiến trình, giữa tiến trình và HĐHTiến trình, tiểu trình và chương trìnhChương trình (Program) : 1 phần mềm đã được cài đặt vào HĐH, sẵn sàng để sử dụng.Tiến trình (Proccess) : thành phần của chương trình được nạp vào bộ nhớ khi đang hoạt động. Mỗi tiến trình sở hữu tài nguyên gồm 1 vùng nhớ đã được cấp phát, 1 độ ưu tiên trong sử dụng CPU.Tiểu trình (Thread) : thành phần xử lý nhỏ của tiến trình, các tiểu trình cùng chia sẻ tài nguyên của tiến trình.Quản lý tiến trình trong HĐH WindowsQuản lý bộ nhớ chínhBộ nhớ chính là trung tâm của các thao tác xử lýTổ chức theo các mảng kiểu byte, cơ chế truy cập bộ nhớ theo địa chỉCơ chế DMA : cho phép các DC truy cập bộ nhớ trực tiếpQuản trị và cấp phát bộ nhớ cho các tiến trìnhQuản lý bộ nhớ phụBộ nhớ phụ  cấu trúc lưu trữ phụTổ chức, quản lý không gian lưu trữ, lập lịch cho việc truy xuấtTốc độ truy cập bộ nhớ phụ nhỏ hơn rất nhiều so với bộ nhớ chính, nên quản lý bộ nhớ phụ không tốt sẽ dẫn đến trì trệ hoạt động của toàn bộ hệ thốngQuản lý hệ thống nhập xuấtCung cấp giao diện (interface) nhập xuất.Hệ thống buffer caching trong nhập xuất.Các trình điều khiển thiết bị (Device driver) thông dụng (chuẩn / standard).Device driver : giao tiếp điều khiển của thiết bị : do nhà sản xuất thiết bị cung cấp hoặc tuân theo chuẩn chung của các thiết bị cùng loạiQuản lý hệ thống tập tinCơ chế bảng FATCung cấp các chức năng : thêm / xóa / sửa các tập tin, thư mụcHệ thống bảo vệBảo vệ và kiểm soát sự truy xuất tài nguyênPhân quyền trong cơ chế truy cập tài nguyênKiểm soát lỗi trong giao tiếp nhập xuấtCơ chế dòng lệnhCơ chế giao tiếp bằng dòng lệnh (Command prompt) giữa người sử dụng và HĐH.Bộ thông dịch lệnh (Shell) : đọc và thực thi các lệnh.Các dịch vụ của HĐHCung cấp dịch vụ =Cung cấp môi trường cho các chương trình hoạt động, cơ chế liên lạc, giao tiếp giữa các tiến trình và hệ điều hànhCung cấp môi trường cho người sử dụng thi hành các chương trình.Các dịch vụ của HĐHThi hành chương trìnhThao tác nhập xuấtThao tác trên hệ thống lưu trữ phụ / hệ thống tập tinThông tin liên lạc giữa các tiến trìnhPhát hiện, Bẫy (debug) lỗiTập lệnh hệ thốngCác chương trình tiện ích hệ thốngTập lệnh hệ thốngCung cấp giao tiếp giữa tiến trình và HĐHCho phép gọi từ các ngôn ngữ lập trình cấp cao – hàm dịch vụ hệ thốngTham số được truyền qua : thanh ghi, bộ nhớ, stack, Các chương trình tiện ích hệ thốngCung cấp môi trường tiện lợi cho NSD khai thác hệ thốngGồm các loại :Thao tác với hệ thống tập tinThông tin về trạng thái hệ thốngSoạn thảo văn bảnCài đặt và thi hành các chương trình của NSDCông cụ liên lạc giữa các NSD Các tiện ích khác : định dạng, sửa lỗi ổ đĩa, tối ưu hệ thống, Các tiện ích hệ thống trong Windows XPLịch sử phát triển HĐHXem sáchBÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH 1. Tổng quan về Hệ Điều Hành DOS(Disk Operating System)GV: Nguyễn Duy Nhấtnhatnd@hcm.fpt.vnNhững nét chính về DOS1 trong những HĐH từng được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới (Macintosh, UNIX, OS/2)Nền tảng phát triển HĐH Windows Nhỏ gọn, đơn giản, dễ cài đặt, yêu cầu cấu hình thấpLà HĐH đơn nhiệmGiao tiếp với người sử dụng qua cơ chế dòng lệnhVẫn còn được sử dụng để quản lý, sao lưu và phục hồi hệ thống máy tính (*)Lịch sử phát triển DOSXem sách trang 42Cơ chế hoạt độngNSD khởi động maýDOS khởi độngMàn hình hiện dấu nhắc DOS (cơ chế dòng lệnh)NSD gõ lệnhLệnh được thực hiệnThông báo lỗiLệnh saiLệnh đúngCác thành phần (tập tin) của DOSTập tin Config.sysChứa các thông tin cài đặt (driver) thiết bị, thông tin cấu hình hệ thống : bộ nhớ mở rộng, file buffer, Tập tin Autoexec.batChứa các dòng lệnh của người sử dụng sẽ tự động được thực hiện khi DOS khởi động Tập tin Command.comChứa các lệnh nội trú được nạp sẵn vào bộ nhớ khi HĐH khởi động.Lệnh nội trú : Tập lệnh (có sẵn) của DOS sử dụng trong giao tiếp dòng lệnh với người sử dụngLệnh ngoại trú : ở dạng 1 file chương trình chạy trên DOS (.com, .exe) do DOS hoặc 1 NSX phần mềm khác biên soạnDOS – 1 số khái niệmĐường dẫn (Path)Ví dụ : C:\MyData\Source C:\MyData\Source\test.exeThư mục hiện hành : thư mục đang làm việc tại dấu nhắc DOSThư mục gốc : thư mục ứng với nội dung ổ đĩaVí dụ : C:\ A:\Đường dẫn tương đối : đường dẫn tính từ thư mục hiện hànhVí dụ : \Source\test.exeDOS – 1 số khái niệm (p.2)Đường dẫn tuyệt đối : đường dẫn tính từ thư mục gốcVí dụ : C:\MyData\Source\t.exeKý tự đại diện trong đường dẫn – đường dẫn của 1 nhóm tập tinVí dụ : C:\MyData\*.* C:\MyData\Source\?A?*.ba?Ký tự * : Đại diện cho 1 nhóm ký tự bất kỳKý tự ? : Đại diện cho 1 ký tự bất kỳMột số lệnh nội trú quan trọngDIR /xLiệt kê nội dung thư mục /x : tham số tùy chọn, ví dụ : /p – liệt kê theo từng trang màn hình, /ah – liệt kê các tập tin mang thuộc tính ẩn, /w – liệt lê theo nhiều cột /? – liệt kê và giải thích tất cả tham số có thể có của lệnhCLSXóa màn hìnhCD Chuyển thư mục hiện hành sang thư mục khácMột số lệnh nội trú quan trọng (p.2)MD Tạo thư mục mớiRD Xóa thư mục, thư mục cần xóa phải rỗngDEL Xóa tập tinCOPY Tạo 1 bản sao của 1 nhóm tập tin và đặt tại 1 thư mục được chỉ địnhMột số lệnh nội trú quan trọng (p.3)REN Đổi tên tập tin hoặc thư mụcPATH Ghi nhớ đường dẫn thư mục vào bộ nhớ (*)VERXem version của phiên bản DOS đang sử dụngTIMEXem thời gian hệ thốngTYPE Gửi nội dung của tập tin ra 1 thiết bị xuấtMột số lệnh nội trú quan trọng (p.4)VOL Ví dụ : VOL C:Xem thông tin (nhãn, kích thước) về ổ đĩaMORE Xem nội dung tập tin trên từng trang màn hìnhCOPY CON Tạo tập tin mới, sau khi gõ lệnh, người sử dụng gõ tiếp nội dung cho tập tin mới, và gõ F6 + enter để kết thúcMột số lệnh ngoại trú quan trọng (p.1)FORMAT.COMCú pháp : FORMAT :/Ví dụ : FORMAT A:/q Định dạng ổ đĩaSYS.COMCú pháp : SYS :Ví dụ : SYS a: Cài đặt DOS cho ổ đĩaMột số lệnh ngoại trú quan trọng (p.2)FDISKPhân vùng các partition (ổ đĩa) cho ổ đĩa cứngDISKCOPYCopy đĩa mềm này sang đĩa mềm khácSCANDISK Kiểm tra và sửa lỗi ổ đĩaATTRIBThay đổi thuộc tính cho tập tin, thư mụcChương trình thường trú và virus trong DOSChương trình thường trú : toàn bộ mã lệnh chương trình được nạp và bộ nhớ khi thi hành, ở dạng tập tin .COMVirus DOS : chương trình thường trú ngoài ý muốn của NSD, thực hiện các mục tiêu phá hoại hệ thốngBÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH 2. Tổng quan về Hệ Điều Hành Windows Những nét chính về HĐH Microsoft Windows Là hệ điều hành đa nhiệm :(*)Với người sử dụng Với lập trình viênGiao diện đồ họa tương tác thân thiện, hỗ trợ nhiều chương trình tiện íchYêu cầu phần cứng không caoTận dụng được tối đa khả năng phần cứngTính năng bảo vệ hệ thống caoDễ cài đặt thiết bị, thay đổi cấu hình hệ thốngHỗ trợ mạngCài đặt trên DOSLịch sử phát triển Xem Sách trang 55Cơ chế hoạt độngNgười sử dụng khởi động máy tính: Bootstrap kiểm tra thiết bị, nạp hệ điều hành có trong ổ đĩa khởi động. Chương trình khởi động của hệ điều hành nạp tập tin IO.SYS vào bộ nhớ chính. IO.SYS nạp MS-DOS.SYS : định vị các file hệ thống của Windows. Tập tin Config.sys được xử lý. Tập tin Command.com của Windows được thực hiện. Cơ chế hoạt động (t.t)Tập tin Autoexec.bat được thi hành nếu có (không cần thiết trong Windows). Bộ quản lý máy ảo VMM32.VXD được nạp. VMM32 nạp các thiết bị được mô tả trong System.ini, các driver .vxd của thiết bị. Nạp các thông tin cấu hình hệ thống trong System.ini. Nạp tập tin Kernel.DLL chứa mã chính của hệ điều hành. Cơ chế hoạt động (t.t)Nạp GDI.EXE và GDI.DLL chứa mã thực hiện các dịch vụ đồ họa. Nạp USER.EXE và USER.DLL chứa mã quản lý các giao tiếp với người sử dụng. Nạp các tài nguyên khác, font hệ thống. Nạp và thi hành các cấu hình về chương trình và người sử dụng trong WIN.INI. Nạp Shell của Windows : tập tin EXPLORER.EXE, hoàn tất quá trình khởi động. Các đặc điểm của SHELLHoạt động theo giao tiếp đồ họa. Quản trị Windows dựa trên thanh tác vụ (TaskBar)Thao tác chủ yếu với các đối tượng: Tập tin, Folder, Program, Icon, Shortcut, Desktop, Window, :Các thao tác trên mỗi đối tượng là tương tự nhau. Mỗi đối tượng khác nhau có tập thuộc tính khác nhau, người sử dụng tác động lên đối tượng bằng cách thay đổi tập thuộc tính này.Các đối tượng có thể được sao chép (copy), cắt (cut), dán (paste), di chuyển (move), kéo thả (drag&drop) hoặc được kích hoạt (bằng cách double-click lên biểu tượng của đối tượng) Các đối tượng trong Windows : IconLà biểu tượng đại diện cho một đối tượng của WindowsCó các thuộc tính đặc trưng như hình hiển thị, dòng chữ mô tả. My ComputerLà nơi chứa tất cả các đối tượng khác của Windows liên quan đến người sử dụng, bao gồm : Các ổ đĩa, Control Panel, Printer, Network, ShortCutLà biểu tượng liên kết (trỏ tới) với một đối tượng khác, nhằm mục đích giúp cho người sử dụng có thể kích hoạt đối tượng mà không cần phải mở window chứa đối tượng. Network NeighborhoodTrong Windows XP gọi là My Network PlacesQuản lý thông tin về (các) hệ thống mạng mà máy tính của người sử dụng đang tham gia vào (nếu có). Các thông tin bao gồm: các workgroup, các máy tính khác, các tài nguyên được chia sẻ Recycle BinChứa các file đã bị xóa tạm thời, cho phép phục hồi các file này khi cần thiết. Có thể xác định kích cỡ (dung lượng) tối đa của các Bin tương ứng cho từng ổ đĩa.Tip : gõ Shift – Delete để xóa hoàn toàn fileTaskBarChứa shortcut của các ứng dụng (cửa sổ) đang chạy, cho phép chuyển đổi qua lại giữa các cửa sổ. Và các thông tin hệ thống khác như : thời gian, volumn, các small icon của các chương trình thường trú (TrayBar), các thanh công cụ tiện ích Start MenuChứa tất cả các hoạt động, tiện ích, ứng dụng của hệ điều hành, bao gồm : Programs : chứa các folder shortcut của các chương trình ứng dụng đã được cài đặt vào hệ điều hành. Đối tượng này tương ứng với folder \Windows\Start Menu\Programs trong Windows 98, hoặc folder \Documents and Settings\All Users\Start Menu\Programs trong Windows XP Recent Documents : Chứa shortcut của các file được người sử dụng truy cập gần đây nhất. Đối tượng này tương ứng với folder \Windows\Start Menu\Documents trong Windows 98, hoặc folder \Documents and Settings\\Recent trong Windows XP. Start Menu (t.t)Settings : Bao gồm các cài đặt cấu hình cho Control Panel, Printers, Taskbar Run : thi hành ứng dụng ở cơ chế dòng lệnh. Help : các thông tin trợ giúp. Find (hoặc Search trong WinXP) : Cho phép tìm kiếm folder, tập tin trong các ổ đĩa, hoặc máy tính trên mạng. Shutdown : Chấm dứt sử dụng máy tính. Log Off : Chấm dứt phiên làm việc của người sử dụng hiện tại. DesktopLà nền của máy tính, chứa các đối tượng như My Computer, Network Neighborhood, My Documents, và các shortcut do người sử dụng tạo raBÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH 3. Hệ Điều Hành Windows NTCác nét chínhLà 1 hệ điều hành hỗ trợ mạngGồm 2 phiên bản : Windows NT Server Windows NT WorkStationHỗ trợ quản lý môi trường làm việc và phiên làm việc của nhiều người sử dụng theo cơ chế user - accountHỗ trợ hệ thống nhiều bộ xử lýHỗ trợ bảng FAT NTFS :Kích thước partition lớn (1064Gb)Hỗ trợ nén, bảo mậtBÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH 4. Hệ Điều Hành Novell NetwareLịch sử phát triểnXem sách trang 74Các nét chínhLà 1 hệ điều hành hỗ trợ mạngHỗ trợ bảo mật cao : bảo vệ truy cập, an toàn dữ liệuKích thước đoạn nhớ 4kHỗ trợ bảng FAT Turbo FAT Có thể quản lý tốt partition có nhiều tập tinBảo vệ dữ liệu tốtBÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH 5. Hệ Điều Hành UNIXLịch sử phát triểnXem sách trang 80Các nét chínhLà hệ điều hành rất thông dụng trong các hệ thống máy tính đặc biệt : minicomputer, microcomputer, mainframeHỗ trợ mạng diện rộng rất tốtPhiên bản Microsoft’s Xenix hỗ trợ hệ máy PCBÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 3 – Hệ Thống Quản Lý Tập TinGV: Nguyễn Duy Nhấtnhatnd@hcm.fpt.vnKhái niệmHệ thống quản lý tập tin (File management system) là cách thức hệ điều hành tổ chức, truy cập dữ liệu trên hệ thống lưu trữ phụ  Bộ nhớ ngoài.Tập tin (File) : được xem là 1 đơn vị lưu trữ thông tin của bộ nhớ ngoài : đối tượng của hệ thống quản lý tập tin.Thư mục (Folder, Directory) : Là tập hợp các tập tin và các thư mục con tổ chức theo hình cây. Mỗi thư mục thường lưu trữ thông tin về thư mục cha và thư mục gốcKhái niệm (t.t)Hệ thống quản lý tập tin  Cách thức hệ điều hành :Lưu trữHiển thịĐặt tênTruy xuất nội dungQuản lý vai trò của tập tin đối với hệ điều hànhBảo vệ tập tinCách tổ chức thao tác trên thư mụcMô hình tập tinKhác nhau tùy theo hệ điều hànhCác đặc điểm phổ biến:Tên tập tin Phần tên Tên ngắn : 8 ký tựTên dài : 256 ký tựCó thể phân biệt chữ hoa / thườngCó thể có 1 số ký tự đặc biệt như - , ), Phần mở rộng Dài 0-3 ký tựThường được dùng để cho biết loại của tập tin : .bmp, .img, .exe, .c, Mô hình tập tin (t.t)Cấu trúc tập tinThường gồm 1 tập hợp các ký tựCấu trúc (ý nghĩa) của tập hợp ký tự trong tập tin do chương trình tạo ra (soạn thảo) tập tin quy địnhKiểu tập tin Tập tin văn bản (Text file) : chỉ chứa các ký tự “có nghĩ a”Tập tin nhị phân (Binary file) : có thể chứa các ký tự đặc biệt (Enter, BackSpace, Escape, ) – chứa mã máyMô hình tập tin (t.t)Cách thức truy xuất tập tin Truy xuất tuần tựThường sử dụng cho các tập tin văn bản.Truy xuất tuần tự có vị trí bắt đầu (Seek)Thường sử dụng cho các tập tin văn bản có cấu trúc (tập tin CSDL)Truy xuất ngẫu nhiên (random access)Thường sử dụng cho các tập tin nhị phânMô hình tập tin (t.t)Thuộc tính tập tin : là các tính chất đối với tập tin do hệ điều hành qui định trong cách thức quản lý.Ẩn (hidden)Chỉ đọc (read only)Hệ thống (system)Lưu trữ (archives)Text/BinaryThời điểm tạo (Created day)Thời điểm cập nhật (Modified day)Thời điểm truy xuất (Accessed day)Kích thước (Size)Mô hình thư mụcTổ chức thư mục theo cấp bậc (tổ chức cây) : Khởi đầu từ thư mục gốcMỗi thư mục chứa các thư mục con và các tập tinMô hình thư mụcĐường dẫn : xác định 1 node trên cây thư mục Đường dẫn tập tinĐường dẫn thư mụcĐường dẫn tuyệt đốiĐường dẫn tương đốiThư mục hiện hành Đối với toàn bộ hệ thốngĐối với từng tiến trìnhCấu trúc hệ thống quản lý tập tinBảng các chỉ mục (entry) tập tin/thư mục con của 1 thư mục, mỗi chỉ mục bao gồm :Địa chỉ các khối trên đĩa của toàn bộ tập tin, hoặc Địa chỉ của khối đầu tiên, hoặcSố I-Node, hoặc (tùy theo cách lưu trữ và định vị tập tin của hệ điều hành)Các phương pháp lưu trữ và định vịĐịnh vị liên tiếpNội dung 1 tập tin được lưu trữ trong 1 dãy các khối liên tiếp.Định vị theo danh sách liên kếtTập tin được lưu trữ trong nhiều khối, cuối mỗi khối có chứa chỉ số của khối tiếp theo.Định vị bằng bảng chỉ mụcTương tự như danh sách liên kết, nhưng hệ điều hành sử dụng 1 bảng để lưu các chỉ mục của danh sách liên kết.Định vị bằng bảng chỉ mục danh sách liên kếtKhốiChỉ mục0121031147563728911101311012130Khối chưa sử dụngQuản trị đĩaĐĩa là nơi lưu trữ tập tin và thư mụcCách tổ chức đĩa ảnh hưởng nhiều đến tốc độ và hiệu quả hoạt động của hệ thống quản lý tập tinĐĩa thường được chia thành nhiều khối (cluster) có kích thước cố địnhKích thước khốiẢnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truy cập dữ liệu trên đĩa.Kích thước khối thường là 0.5k, 1k, 2k, 4kThời gian để đọc 1 khối k byte =Ttb + Tc + (k/St)xTqTtb : thời gian tìm kiếm trung bìnhTc : thời gian vận chuyển dữ liệu vào bộ nhớSt : Kích thước của trackTq thời gian quay đĩa hết 1 trackQuản lý khối trốngQuản lý bằng danh sách :Sử dụng 1 số khối để chứa địa chỉ của các khối trống, vd: kích thước khối = 1k, kích thước địa chỉ 16bit, đĩa dung lượng 20Mb  cần khoảng 40 khối để chứa địa chỉ.Quản lý bằng bitmap (ánh xạ bit)Đĩa có n khối được ánh xạ thành n bit, bit thứ i = 0  khối i trống, ngược lại.  đĩa kích thước 20Mb cần 20k bit  3 khối Bảo vệ hệ thống tập tinQuản lý khối bị hỏng (bad cluster)Đánh dấu 1 sector Đánh dấu bằng tập tinSao lưu (backup)Kiểm tra lỗiLỗi do bad clusterLỗi trên bảng FATLỗi trên dữ liệu không hợp lệCác hệ thống quản lý tập tin của các hệ điều hànhHệ điều hành DOSĐọc sách trang 113Hệ điều hành Windows Đọc sách trang 116Hệ điều hành Windows NTĐọc sách trang 130BÀI GIẢNG HỆ ĐIỀU HÀNHPhần lý thuyếtChương 4 – Hệ Thống Quản Lý Nhập XuấtGV: Nguyễn Duy Nhấtnhatnd@hcm.fpt.vnHệ thống quản lý nhập xuấtQuản lý các thiết bị nhập xuấtCung cấp phương cách giao tiếp Giữa các thiết bịGiữa thiết bị và hệ điều hànhGiữa thiết bị và người sử dụng/các tiến trìnhBảo vệ và xử lý lỗi nhập xuấtThiết bị nhập xuấtNhập xuất theo khối (block/cluster)Dữ liệu được lưu trữ trong các khối có kích thước cố địnhVd : đĩa cứng, đĩa mềm, CD, DVD, Đặc điểm : có thể truy xuất từng khối riêng biệt – truy xuất ngẫu nhiênNhập xuất tuần tự Dữ liệu được lưu tuần tự theo chuỗi các bitVd : Màn hình, bàn phím, máy in, card mạng, Đặc điểm : Truy xuất tuần tự - không thể truy xuất ngẫu nhiên được.Phần mềm điều khiển thiết bị (Device driver)Cung cấp giao tiếp phần mềm giữa:Thiết bị và hệ điều hànhThiết bị và người sử dụngThiết bị và các tiến trìnhDo nhà sản xuất thiết bị cung cấp, hoặc tuân theo 1 chuẩn chung của các thiết bị cùng loạiĐược cài đặt vào hệ điều hành như 1 chương trìnhCơ chế DMA (Direct Memory Access)Cơ chế truy cập bộ nhớ trực tiếpCho phép thiết bị làm việc trực tiếp với bộ nhớ (phần buffer đã được đăng ký)  giải phóng CPUHệ thống nhập xuất trên đĩaĐĩa cứngĐĩa mềmĐĩa quangBăng từThẻ nhớCấu trúc đĩa cứngCấu trúc đĩa cứngCác thuật toán đọc đĩaẢnh hưởng đến tốc độ truy xuất đĩa  tốc độ hệ thống.Thời gian cho một lần truy xuất đĩa :Seek time + Latency time + Transfer timeCác thuật toán đọc đĩa :FCFSSSTFSCANC-SCANLOOKFCFS (first come – first served)Yêu cầu nào đến trước được thực hiện trước.Ví dụ, các yêu cầu :98,183,37,122,14,124,65,67Đầu đọc đang ở khối 53.Thuật toán FSFS : 53  98  183  37  122  14  124  65  67SSTF (shorted seek-time first)Ưu tiên đọc các khối gần với vị trí hiện tại của đầu đọc nhất.Ví dụ, các yêu cầu :98,183,37,122,14,124,65,67Đầu đọc đang ở khối 53.Thuật toán SSTF : 53  65  67  37  14  98  122  124  183SCANĐầu đọc di chuyển về một phía, sau đó di chuyển sang phía ngược lại, và đọc các khối yêu cầu trên đường đi.Ví dụ, các yêu cầu :98,183,37,122,14,124,65,67Đầu đọc đang ở khối 53.Thuật toán SCAN : 53  37  14  65  67  98  122  124  183C-SCANĐầu đọc di chuyển về một phía, sau khi đi hết, đầu đọc trở về vị trí khối đầu của phía bên kia, và tiếp tục hướng di chuyển.Ví dụ, các yêu cầu :98,183,37,122,14,124,65,67Đầu đọc đang ở khối 53.Thuật toán SSTF : 53  65  67  98  122  124  183  14  37 LOOKTương tự SCAN hoặc C-SCAN. Nhưng thuật toán sẽ tự nhận biết khối yêu cầu nào ở sát phía bên trái và bên phải.Các thuật toán đọc đĩa : ưu - khuyết điểmFCFS : thích hợp trong trường hợp dữ liệu được lưu trữ liên tục.SCAN, C-SCAN, LOOK : thích hợp với lượng dữ liệu cần truy xuất lớn.SSTF : thường được sử dụng.InterleaveChức năng Interleave để đồng bộ hai chức năng đọc và ghi dữ liệu cùng lúc : các sector có số hiệu liên tiếp không nằm kề nhau trên đĩa, mà nằm cách nhau một khoảng = interleave.Được đặt ra trong quá trình định dạng đĩa.Một số cơ chế nhập xuất khácXem sách trang 178  189Một số ví dụ : Hệ thống nhập xuất trên DOS, WindowsXem sách 189 – 205, 210 - 218