Bài giảng môn Hệ điều hành: Chương 6 - TS. Nguyễn Văn Hiệp

pdf
Số trang Bài giảng môn Hệ điều hành: Chương 6 - TS. Nguyễn Văn Hiệp 45 Cỡ tệp Bài giảng môn Hệ điều hành: Chương 6 - TS. Nguyễn Văn Hiệp 1 MB Lượt tải Bài giảng môn Hệ điều hành: Chương 6 - TS. Nguyễn Văn Hiệp 1 Lượt đọc Bài giảng môn Hệ điều hành: Chương 6 - TS. Nguyễn Văn Hiệp 57
Đánh giá Bài giảng môn Hệ điều hành: Chương 6 - TS. Nguyễn Văn Hiệp
4.8 ( 20 lượt)
Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu
Đang xem trước 10 trên tổng 45 trang, để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên
Chủ đề liên quan

Nội dung

MÔN HỆ ĐIỀU HÀNH Chương 6 QUẢN LÝ THIẾT BỊ I/O (NHẬP/XUẤT) 6.1 Các nguyên tắc cơ bản về phần cứng thiết bị I/O 6.2 Các nguyên tắc cơ bản về phần mềm thiết bị I/O 6.3 Các cấp chức năng cơ bản của hệ thống phần mềm I/O 6.4 Đĩa cứng 6.5 Mạch ₫ồng hồ 6.6 Terminal giao tiếp trên cơ sở từng ký tự 6.7 Giao tiếp người dùng trên cơ sở ₫ồ họa 6.8 Terminal mạng 6.9 Thiết bị quản lý việc dùng năng lượng Tài liệu tham khảo : chương 5, sách "Modern Operating Systems", Andrew S. Tanenbaum: , 2nd ed, Prentice Hall Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 1 6.1 Các nguyên tắc cơ bản về phần cứng thiết bị I/O ‰ Thiết bị I/O của máy tính rất ₫a dạng về chủng loại và chức năng, mặc dù vậy, chúng thường ₫ược xây dựng theo nguyên tắc chung như sau : Connector giao tiếp theo 1 chuẩn xác ₫ịnh (SCSI, SATA, IDE, USB, COM, …) ₫ể phục vụ một chuẩn nghi thức giao tiếp xác ₫ịnh (protocol) Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Bộ phận ₫iện tử ₫iều khiển (Adapter hay Device Controller) Bộ phận thừa hành (các thành phần cơ khí, ₫iện,…) Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 2 6.1 Các nguyên tắc cơ bản về phần cứng thiết bị I/O ‰ Về cách thức giao tiếp dữ liệu với thế giới bên ngoài, các thiết bị I/O thường thuộc 1 trong 2 loại : thiết bị block và thiết bị ký tự. ƒ Thiết bị block : giao tiếp với bên ngoài từng lần 1 block dữ liệu với ₫ộ dài cố ₫ịnh, mỗi block có ₫ịa chỉ cố ₫ịnh và ₫ộc lập, ta chỉ cần biết ₫ịa chỉ của khối thông tin là có thể truy xuất ₫ược nó bất kỳ lúc nào. ƒ Thiết bị ký tự : giao tiếp với bên ngoài từng lần 1 chuỗi byte có ₫ộ dài tùy ý (stream), tuy nhiên stream không có ₫ịa chỉ, nghĩa là ta chỉ có thể truy xuất dữ liệu theo dạng tuần tự từ ₫ầu ₫ến cuối, không thể quay lại quá khứ ₫ược. Đa số các thiết bị I/O mà ta dùng với máy tính ₫ều thuộc loại thiết bị ký tự (bàn phím, chuột, card mạng, scanner, printer,…) Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 3 6.1 Các nguyên tắc cơ bản về phần cứng thiết bị I/O ‰ Cũng có 1 vài ngoại lệ : ƒ Thiết bị clock : nó không có dữ liệu, chỉ kích hoạt tín hiệu ngắt quảng theo chu kỳ xác ₫ịnh trước. ƒ Màn hình có nội dung hiển thị nằm trong RAM. Máy tính chỉ cần dùng các lệnh máy truy xuất vùng RAM tương ứng, màn hình sẽ hiển thị ngay lập tức kết quả bị hiệu chỉnh. Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 4 6.1 Các nguyên tắc cơ bản về phần cứng thiết bị I/O Các thiết bị I/O có tốc ₫ộ giao tiếp rất khác nhau tùy tính chất sử dụng của chúng. Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 5 6.1 Các nguyên tắc cơ bản về phần cứng thiết bị I/O ‰ Thiết bị I/O có thể giao tiếp với bất kỳ thiết bị nào khác. Để máy tính có thể giao tiếp với thiết bị I/O, người ta thường dùng 1 bộ phận tương thích với bộ phận ₫iều khiển của thiết bị, ta gọi bộ phận này bên máy tính là device controller : CPU RAM Device Controller Bộ phận ₫iện tử ₫iều khiển (Adapter hay Device Controller) Bộ phận thừa hành (các thành phần cơ khí, ₫iện,…) Bus Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 6 Các thanh ghi I/O Mỗi device controller ₫ều có những ô nhớ chứa các thông tin hoạt ₫ộng, ta gọi các ô nhớ này là các thanh ghi (register). Dựa vào nội dung mà thanh ghi chứa, có 4 loại thanh ghi : ƒ Thanh ghi lệnh : thanh ghi chứa mã lệnh chức năng mà CPU ghi vào ₫ể bắt controller thực hiện. Chiều di chuyển thông tin của thanh ghi này là từ CPU ₫ến controller (OUT). ƒ Thanh ghi trạng thái : thanh ghi chứa các bit thông tin miêu tả trạng thái hiện hành của thiết bị I/O tương ứng (bận, rãnh,…). Chiều di chuyển thông tin của thanh ghi này là từ controller về CPU (IN). ƒ Thanh ghi dữ liệu xuất : chứa dữ liệu mà CPU muốn xuất ra thiết bị I/O. Chiều di chuyển thông tin của thanh ghi này là từ CPU ₫ến controller (OUT). ƒ Thanh ghi dữ liệu nhập : chứa dữ liệu mà thiết bị I/O gởi về máy tính. Chiều di chuyển thông tin của thanh ghi này là từ controller về CPU (IN). Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 7 Các thanh ghi I/O Mỗi thanh ghi cần có ₫ịa chỉ truy xuất duy nhất. Có 3 phương pháp gán ₫ịa chỉ cho các thanh ghi của 1 controller : ƒ Địa chỉ I/O : máy có 2 loại ₫ịa chỉ khác nhau : ₫ịa chỉ ô nhớ dành ₫ể truy xuất các ô nhớ trong RAM, ₫ịa chỉ I/O dành truy xuất các thanh ghi của các mạch controller. Thí dụ lệnh mov al, [f5] sẽ ₫ọc nội dung ô nhớ RAM ở ₫ịa chỉ F5H vào thanh ghi al của CPU, còn lệnh in al, f5 sẽ ₫ọc nội dung thanh ghi của controller nào ₫ó mà có ₫ịa chỉ (port) là F5H. ƒ Địa chỉ memory-mapped I/O : máy chỉ có 1 loại ₫ịa chỉ và 1 loại lệnh ₫ể truy xuất các ô nhớ, mỗi thanh ghi I/O phải ₫ược thiết kế sao cho nó chiếm 1 ₫ịa chỉ ô nhớ xác ₫ịnh, muốn truy xuất thanh ghi I/O, CPU sẽ dùng lệnh truy xuất ô nhớ như bình thường. Thí dụ lệnh mov al, [f5] sẽ ₫ọc nội dung ô nhớ RAM hay thanh ghi I/O ở ₫ịa chỉ F5H tùy thuộc vào ₫ịa chỉ này ₫ang ₫ược dùng cho phần tử nào. Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 8 Các thanh ghi I/O ƒ Dùng hổn hợp 2 loại ₫ịa chỉ I/O và ₫ịa chỉ memory-mapped I/O : máy có 2 loại ₫ịa chỉ khác nhau : ₫ịa chỉ ô nhớ dành ₫ể truy xuất các ô nhớ trong RAM, ₫ịa chỉ I/O dành truy xuất các thanh ghi của các mạch controller. Tùy theo tính chất sử dụng của từng thanh ghi, ta sẽ dùng ₫ịa chỉ I/O (port) hay ₫ịa chỉ memory ₫ể truy xuất nó rồi dùng loại lệnh tương ứng ₫ể truy xuất nó khi cần thiết. Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 9 Kỹ thuật DMA Mỗi lần cần di chuyển dữ liệu từ thiết bị I/O (₫ang nằm trong thanh ghi data in của controller), CPU phải thực hiện 2 lệnh máy liên tiếp : 1. Lệnh in (hay mov) ₫ể di chuyển dữ liệu từ controller vào thanh ghi của CPU. 2. Lệnh mov ₫ể di chuyển dữ liệu từ thanh ghi CPU ra ô nhớ RAM xác ₫ịnh. Việc di chuyển dữ liệu giữa máy tính và thiết bị I/O như trên là chưa ₫ược hiệu quả vì phải di chuyển qua phần tử trung gian (CPU). Để khắc phục nược ₫iểm này, ta có thể sử dụng kỹ thuật DMA (Direct Memory Access) Khoa Công nghệ Thông tin Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Device Controller CPU RAM 2 1 Bus Môn : Hệ ₫iều hành Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O Slide 10
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.