Bài giảng môn Hệ điều hành - Chương 6: Quản lý thiết bị IO (Nhậpxuất)

 disk còn lại 
chứa bit phát hiện lỗi (parity). Như vậy về
mặt tốc ₫ộ, ta nâng lên 
₫ược 32 lần so với ₫ĩa SLED. Về ₫ộ
tin cậy, nếu có
lỗi ở
1 disk thô 
nào ₫ó, nhờ
bit parity ta phát hiện ₫ược lỗi, rồi nhờ
tín hiệu báo lỗi ở
 disk thứ
i, controller sẽ
tự
sửa sai bit i ₫ể
xác ₫ịnh 32 bit dữ
liệu gốc. 
Chi phí
giảm từ
2/1 ở
RAID 1 xuống còn 39/32 ở
RAID 2 và
còn 33/32 
ở
RAID 3.
…………..
Bit 32
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 26
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Đĩa cứng RAID 4
RAID 4
: giống như
RAID 0, nhưng tăng cường thöm 1 disk thơ ₫ể
chứa strip partity của n strip nằm trön n disk thĩ chứa dữ liệu. : ₫ể lưu 
32 bit dữ liệu, controller sẽ dùng 33 disk thô : 32 disk chứa 32 bit 
data, disk còn lại chứa bit phát hiện lỗi (parity). Như vậy về mặt tốc 
₫ộ, ta nâng lên ₫ược 32 lần so với ₫ĩa SLED. Về ₫ộ tin cậy, nếu có lỗi 
ở 1 disk thô nào ₫ó, nhờ bit parity ta phát hiện ₫ược lỗi, rồi nhờ tín 
hiệu báo lỗi ở disk thứ i, controller sẽ tự sửa sai bit i ₫ể xác ₫ịnh 32 bit 
dữ liệu gốc. Chi phí giảm từ 2/1 ở RAID 1 xuống còn 39/32 ở RAID 2 
và còn 33/32 ở RAID 3.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 27
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Đĩa cứng RAID 5
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 28
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Kỹ
thuật ghi tin trên CDROM
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 29
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
6.5 Mạch ₫ồng hồ
ms
4GHz
giây phút giờ ngày
1000 60 60 24
Phần trong hình chữ
nhật xanh thường ₫ược lập trình ₫ể
giảm nhẹ
phần cứng
Mạch ₫ếm xuống
Mạch giữ
giá
trị
cần ₫ếm
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 30
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
6.5 Mạch ₫ồng hồ
Dùng phần mềm ₫ể
hiện thực n mạch ₫ếm giờ ₫ộc lập
ms
3ms 7ms 13ms 15ms
16ms
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 31
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
6.6 Terminal giao tiếp trên cơ sở
từng ký tự
Terminal và
mạch ₫iều khiển bên máy tính dùng chuẩn giao tiếp RS-
 232 (COM1, COM2) ₫ể
giao tiếp nhau, tín hiệu ₫ược truyền/nhận 
từng bit theo theo gian. Mỗi lần 1 ký tự
ASCII (1byte) cần truyền, 
controller sẽ ₫ổi ký tự
thành 8 bit rồi gởi từng bit ra terminal. Terminal 
và
máy tính là
2 thiết bị ₫ộc lập. Terminal thường có
khả năng hiển 
thị ₫ược 25 hàng, mỗi hàng 80 ký tự.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 32
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
6.7 Giao tiếp người dùng trên cơ sở ₫ồ
họa
Màn hình ₫ồ
họa có
khả năng hiển thị c*r pixel cơ bản (1024*768). 
Thông tin ₫iều khiển hiển thị
1 pixel dài n bit (24bit = 3 byte cho chế 
₫ộ
TrueColor). Ma trận thông tin hiển thị cho c*r pixel ₫ược lưu trong 
bộ
nhớ
“Video RAM”, CPU có
thể
truy xuất trực tiếp từng ô nhớ trong 
video RAM y như truy xuất ô nhớ
trong RAM chứa chương trình và
dữ
 liệu ⇒
việc cập nhật thông tin hiển thị ₫ồ
họa rất nhanh chóng, có
 thể
chiếu phim full HD.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 33
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Màn hình ở
chế ₫ộ văn bản
Màn hình văn bản
B000:0
‘A’
B000:1
xA
B000:2
‘B’
B000:3
xB
…
B000:A0
‘1’
B000:A1
x1
B000:A2
‘2’
B000:A3
x2
…
Video RAM
AB
12
1
6
0
ô
n
h
ớ
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 34
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Màn hình ở
chế ₫ộ ₫ồ
họa
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 35
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Màn hình ở
chế ₫ộ ₫ồ
họa
Hàm API Windows BitBlt() cho phép copy 1 vùng bitmap gốc sang 
vùng vẽ :
a.
Trước khi hàm BitBlt thực thi.
b.
Sau khi hàm BitBit thực thi.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 36
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Màn hình ở
chế ₫ộ ₫ồ
họa
Thường dùng font outline ₫ể
miêu tả ₫ường viền từng ký tự ₫ược hiển 
thị
trong chế ₫ộ ₫ồ
họa.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 37
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
6.8 Terminal mạng
X-Terminal là
thiết bị ₫ầu cuối có
khả năng hiển thị ₫ồ
họa với tốc ₫ộ
 rất cao, ₫ược nối kết với máy tính thông qua kỹ
thuật mạng máy tính.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 38
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Các Terminal mạng làm việc với cùng 1 máy tính
Kiến trúc hệ
thống các terminal SLIM (Stateless Low-level Interface 
Machine).
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 39
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
6.9 Thiết bị
quản lý việc dùng năng lượng
1.
Máy ENIAC
gồm 18.000 ₫èn ₫iện tử, tốn 140.000w ₫iện ⇒
quá
 tốn ₫iện.
2.
Máy PC
dùng transistor nên tốn rất ít ₫iện, khoảng 400w, trong 
₫ó
máy dùng khoảng 85%, còn lãng phí
15% (60w). Tuy nhiên 
nếu 1 tỉ
máy PC ₫ồng thời chạy trên toàn thế
giới, con người ₫ã 
lãng phí
60 tỉ
Watt = 60.000 Mega Watts = công suất phát của 60 
nhà
máy ₫iện nguyên tử
có
qui mô trung bình
⇒
quá
lãng phí 
₫iện.
3.
Máy laptop và
các thiết bị di ₫ộng
dùng pin charge, ₫ể
hạn chế
 trọng lượng của máy, ta phải hạn chế
kích thước và
trọng lượng 
của pin
⇒
thời gian cung cấp năng lượng của pin rất hạn chế
(vài 
ba giờ
hoạt ₫ộng). Hơn nữa năng lượng của pin ₫ược nạp từ năng 
lượng ₫iện, do ₫ó cần hạn chế
việc sử
dụng năng lượng của các 
thành phần hoạt ₫ộng của máy xuống.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 40
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
6.9 Thiết bị
quản lý việc dùng năng lượng
ƒ Ngoài việc chế tạo các thiết bị phần cứng sao cho chúng sử dụng 
ít ₫iện năng, vai trò của HĐH và ứng dụng cũng rất quan trọng 
trong việc giảm thiểu việc tiêu tốn ₫iện năng.
ƒ Về phần cứng (CPU, memory, thiết bị I/O), chúng ₫ược thiết kế và
chế tạo sao cho có thể ở nhiều trạng thái khác nhau như :
1.
On : ₫ang hoạt ₫ộng
⇒ tốn năng lượng nhất.
2.
Sleeping
: ngủ
chờ
⇒ ít tốn năng lượng.
3.
Hibernating
: ngủ ₫ông
⇒
tốn ít năng lượng hơn nữa, nhưng 
khi muốn quay về
on, nó
sẽ
tiêu tốn năng lượng và
thời gian 
hơn là
từ
sleeping về
on.
4.
Off
: tắt
⇒ không tiêu tốn năng lượng.
ƒ Nhiệm vụ của HĐH và ứng dụng là ₫iều khiển các thiết bị phần 
cứng ₫ể chúng ở trạng thái phù hợp theo thời gian sao cho tổng 
chi phí tiêu thụ năng lượng là nhỏ nhất.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 41
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
6.9 Thiết bị
quản lý việc dùng năng lượng
ƒ Ngoài việc chế tạo các thiết bị phần cứng sao cho chúng sử dụng 
ít ₫iện năng, vai trò của HĐH và ứng dụng cũng rất quan trọng 
trong việc giảm thiểu việc tiêu tốn ₫iện năng.
ƒ Về phần cứng (CPU, memory, thiết bị I/O), chúng ₫ược thiết kế và
chế tạo sao cho có thể ở nhiều trạng thái khác nhau như :
1.
On : ₫ang hoạt ₫ộng
⇒ tốn năng lượng nhất.
2.
Sleeping
: ngủ
chờ
⇒ ít tốn năng lượng.
3.
Hibernating
: ngủ ₫ông
⇒
tốn ít năng lượng hơn nữa, nhưng 
khi muốn quay về
on, nó
sẽ
tiêu tốn năng lượng và
thời gian 
hơn là
từ
sleeping về
on.
4.
Off
: tắt
⇒ không tiêu tốn năng lượng.
ƒ Nhiệm vụ của HĐH và ứng dụng là ₫iều khiển các thiết bị phần 
cứng ₫ể chúng ở trạng thái phù hợp theo thời gian sao cho tổng 
chi phí tiêu thụ năng lượng là nhỏ nhất.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 42
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Tiết kiệm năng lượng cho màn hình
ƒ Tắt màn hình sau 1 thời gian nội dung không biến ₫ộng, người 
dùng có thể thiết lập khoảng thời gian này sao cho hợp lý. 
ƒ Chia màn hình ra nhiều zone ₫ộc lập, tại 1 thời ₫iểm nào ₫ó, nếu 
chỉ có 1 cửa sổ nhỏ ₫ang tác ₫ộng và làm việc với người dùng, 
máy có thể tắt các zone khác.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 43
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Tiết kiệm năng lượng cho ₫ĩa cứng
ƒ Khi quay, ₫ộng cơ quay ₫ĩa tiêu tốn rất nhiều ₫iện năng. Do ₫ó
nên tắt ₫ộng cơ quay khi không cần thiết, thí dụ sau 1 khoảng thời 
gian không truy xuất ₫ĩa, người dùng có thể thiết lập khoảng thời 
gian này sao cho hợp lý. Lưu ý khi cần truy xuất lại, ₫ộng cơ phải 
₫ược khởi ₫ộng lại và chờ 1 thời gian ₫ể tốc ₫ộ ổn ₫ịnh, ₫iều này 
sẽ tiêu tốn ₫iện năng và thời gian chờ nhiều.
ƒ Có thể dùng Cache lớn ₫ể hạ thấp tần suất truy xuất ₫ĩa, nhờ ₫ó
việc tắt ₫ộng cơ quay sẽ thuận lợi và có ích hơn nhiều.
ƒ Có thể thông báo cho ứng dụng biết trạng thái “tắt ₫ộng cơ quay”
cho ứng dụng ₫ể ứng dụng delay việc truy xuất ₫ĩa nếu có thể.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 44
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Tiết kiệm năng lượng cho CPU
ƒ Khi CPU về trạng thái rãnh (hoặc chờ I/O hoặc không có process 
₫ể chạy), nó nên chuyển về trạng thái sleep.
ƒ Giảm tần số chạy của CPU ₫ể giảm mức tiêu thụ ₫iện của nó. 
Các ứng có deadline biết trước :
o
thí
dụ
trình xem phim cần ₫ọc/giải mã và
hiển thị
25 frame/s, 
tức thời gian xử
lý 1 frame ảnh là 40ms. Nhưng CPU nhanh, 
nó
có
thể
chỉ
cần 20ms ₫ể
xử lý xong 1 frame. Trong trường 
hợp này, ta giảm tốc ₫ộ
chạy CPU xuống 2 lần ₫ể
giảm mức 
tiêu hao năng lượng 4 lần. 
o
Hoặc nếu người dùng nhập liệu với tốc ₫ộ
1ký tự/s, còn ứng 
dụng chỉ
cần 100ms là
xử
lý xong việc nhập 1 ký tự. Trong 
trường hợp này, ta giảm tốc ₫ộ
chạy CPU xuống 10 lần ₫ể
 giảm mức tiêu hao năng lượng 100 lần.
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ ₫iều hành
Slide 45
Chương 6 : Quản lý các thiết bị I/O
Tiết kiệm năng lượng cho RAM
ƒ Khi không cần thiết, hãy giải phóng nội dung của Cache rồi off nó.
ƒ Khi không cần thiết, hãy lưu nội dung trong RAM lên ₫ĩa rồi off nó
(Hibernation).