Bài giảng Cấu trúc máy tính - Chương II: Giới thiệu Phần mềm của PC

Chương 2 
Giới thiệu Phần mềm của PC 
Nội dung chính của chương 
Phần mềm và Phần cứng tương tác với nhau như thế nào? 
Tài nguyên hệ thống là gì? Vai trò của nó? 
Quan hệ giữa OS với BIOS, các trình điều khiển thiết bị, các chương trình ứng dụng 
OS chạy các chương trình ứng dụng như thế nào? 
Quan hệ giữa Phần cứng và Phần mềm 
Phần mềm? 
Trí tuệ của máy tính 
Có nhiều kiểu phần mềm 
Xác định các thành phần phần cứng hiện có 
Xác định cấu hình để sử dụng phần cứng 
Dùng phần cứng để thực hiện công việc 
Operating System ( OS): Hệ điều hành 
Điều khiển tất cả phần cứng của máy tính 
Cung cấp một giao diện giữa phần cứng và người sử dụng 
Hiện có rất nhiều hệ điều hành dành cho PC cho phép chúng ta lựa chọn 
Các hệ điều hành hiện đại phát triển theo hướng sử dụng các giao diện đồ hoạ 
Các chức năng cụ thể của OS 
Sử dụng BIOS 
Quản lý bộ nhớ chính và phụ 
Trợ giúp chẩn đoán các trục trặc về phần cứng và phần mềm 
Giao tiếp giữa phần cứng và phần mềm ứng dụng 
Thực hiện các công việc của người sử dụng yêu cầu 
Các hệ điều hành phổ biến 
DOS 
Windows 9x 
Windows NT, Windows 2000, v à Windows XP 
Unix 
Linux 
OS/2 
Mac OS 
Các kiểu phần mềm của PC 
BIOS và các trình điều khiển thiết bị 
Hệ điều hành (OS) 
Phần mềm ứng dụng 
Mối liên hệ của các kiểu phần mềm của PC với phần cứng 
Tài nguyên hệ thống: 4 thứ 
Bus hệ thống  
Khe cắm ISA 8-Bit và 16-Bit 
8-bit ISA 
Bus cũ có mặt ở các PC trước đây (1980s) 
Có 8 đường dành cho dữ liệu 
16-bit ISA 
Cung cấp thêm địa chỉ bộ nhớ, kênh DMA và kênh IRQ 
8-Bit ISA Bus 
16-Bit ISA Bus 
Yêu cầu ngắt (IRQ) 
Đây là các đường dẫn tín hiệu trên bus mà các thiết bị dùng để báo hiệu cho CPU khi có yêu cầu được phục vụ 
Một ví dụ về việc chiếm dụng trước tài nguyên hệ thống là các yêu cầu ngắt dành cho COM và LPT 
Các yêu cầu ngắt IRQ trên 8-bit ISA bus 
Các yêu cầu ngắt IRQ trên 16-bit ISA bus 
Các IRQ được cấp phát như thế nào?  
Xem tài nguyên hệ thống được cấp phát 
Địa chỉ bộ nhớ 
Các con số được gán cho các vị trí nhớ 
Thường được viết ở dạng hexa gồm segment:offset 
Ví dụ: C800:5000 f000:fff5 
Địa chỉ bộ nhớ 
CPU truy cập bộ nhớ dùng địa chỉ bộ nhớ như thế nào? 
 Phân chia bộ nhớ dưới DOS 
Việc cấp phát địa chỉ bộ nhớ 
Tạo bóng ROM 
Quá trình copy các chương trình từ ROM vào RAM để thực hiện 
Mục đích: Tăng tốc độ xử lý 
Địa chỉ I/O 
Các con số CPU dùng để truy cập các thiết bị 
Thường được gọi là Địa chỉ cổng hoặc đơn giản là Cổng 
Địa chỉ I/O  
IRQ và Địa chỉ I/O của một số thiết bị  
continued 
IRQ và Địa chỉ I/O của một số thiết bị (tt)  
Các kênh DMA 
Cung cấp phương tiện để cho các thiết bị gửi dữ liệu đến bộ nhớ mà không phải qua CPU 
OS quan hệ với phần mềm khác  như thế nào? 
Tất cả các tương tác giữa phần cứng và phần mềm đều qua CPU 
CPU hoạt động ở 2 mode: 
16-bit (real mode): Mode thực 
32-bit (protected mode): Mode bảo vệ 
OS phải sử dụng cùng mode với CPU 
Real (16-Bit) and Protected (32-Bit) Operating Modes 
Real mode 
Đơn nhiệm 
Đường dẫn dữ liệu 16-bit; 1M địa chỉ bộ nhớ 
Protected mode 
Đa nhiệm 
Đường dẫn dữ liệu 32-bit; ít nhất 4G địa chỉ bộ nhớ 
OS quản lý việc truy cập RAM và không cho phép các chương trình khác truy cập trực tiếp RAM 
Real Mode 
Protected Mode 
So sánh Real Mode và Protected Mode 
à 
OS sử dụng các mode Real và Protected như thế nào? 
OS phải đồng bộ với CPU 
Các ứng dụng phải được biên dịch để chạy được ở cả hai mode 
Các phần mềm cũ trên Windows 3.x sử dụng các mode lai giữa 2 mode trên 
 Các kiểu phần mềm ứng dụng trên PC 
16-bit DOS software 
Được thiết kế để chạy trong mode thực vì chỉ có một chương trình chạy và truy cập trực tiếp bộ nhớ 
16-bit Windows software 
Được thiết kế cho Windows 3.x để chạy cùng lúc với một số chương trình khác 
32-bit Windows software 
Được thiết kế để chạy trong mode bảo vệ với các phần mềm khác và có thể được nạp vào bộ nhớ mở rộng 
 BIOS hệ thống 
Các chương trình truy cập trực tiếp các thiết bị phần cứng đơn giản (như bàn phím và ổ đĩa mềm) 
Có thể được dùng để truy cập đĩa cứng 
Được lưu trữ trong ROM 
Chương trình setup của BIOS hệ thống dùng để khai báo và định cấu hình làm làm việc cho các thiết bị phần cứng 
Setup của BIOS hệ thống  
Setup của BIOS hệ thống  
Các trình điều khiển thiết bị 
Thường được lưu trên đĩa cứng 
Thường được viết cho một OS cụ thể 
Các trình điều khiển thiết bị (Device Drivers) từ đâu đến?  
Các trình điều khiển thiết bị (Device Drivers) từ đâu đến?  
Các trình điều khiển của Windows 9x  
Các trình điều khiển trong Windows 2000 
 Chỉ dùng các trình điều khiển 32-bit 
OS chạy các ứng dụng như thế nào? 
Các ứng dụng cần phải dựa vào OS để: 
Truy cập phần cứng 
Quản lý dữ liệu của nó trong bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ 
Thực hiện nhiều công việc cơ bản khác 
Nạp ứng dụng dùng Desktop của Windows 
Từ menu Start 
Shortcut icon trên desktop 
Hộp thoại Run 
Windows Explorer hoặc My Computer 
Sử dụng Shortcut Icon 
Sử dụng hộp thoại Run để chạy phần mềm ứng dụng 
Tóm tắt chương 
4 loại tài nguyên hệ thống: IRQ, địa chỉ bộ nhớ, địa chỉ I/O, DMA 
Các thiết bị phần cứng cần phải được cấp phát tài nguyên hệ thống để hoạt động 
Các kiểu phần mềm trong PC: BIOS và các trình điều khiển thiết bị; OS; Các phần mềm ứng dụng 
Mối quan hệ phân lớp giữa các kiểu phần mềm với phần cứng