Thảo luận Bài 2

Sau khi nhấn nút Power thì nguồn mới cung cấp điện đầy đủ cho bo mạch chủ và các thiết bị khác trong máy tính, lúc này máy tính bắt đầu khởi động.

ROM BIOS sẽ hoạt động đầu tiên, nó kiểm tra lại việc cấp điện của bộ nguồn, quá trình kiểm tra này chỉ diễn ra trong vài giây. Sau khi công việc kiểm tra cấp nguồn hoàn tất thì Card màn hình sẽ được cấp điện và hiển thị thông tin đầu tiên

Sau đó Bộ vi xử lý sẽ điều khiển ROM BIOS để thực thi chương trình POST (viết tắt của chữ: Power On Self Test).

Chương trình POST sẽ tiến hành kiểm tra tất cả các thiết bị kết nối trong máy tính, đầu tiên kiểm tra các thông số CPU, RAM, HDD và các thiết bị kết nối khác và hiển thị lên màn hình máy tính.

Khi kiểm tra xong, quá trình POST sẽ chuyển thông tin cho BIOS và lưu trữ trong CMOS và chuyển quyền điều khiển qua thiết bị khởi động đã được qui định trong CMOS

Nếu thiết bị được chọn khởi động là ổ cứng thì CPU truy cập vào vùng MBR ( Master Boot Record) để tìm kiếm thông tin về phân vùng khởi động. Tại phân vùng khởi động (Boot Record) CPU sẽ tìm thấy thông tin các tập tin mồi (trong hệ điều hành DOS, các tập tin này là io.sys, msdos.sys, command.com) của hệ điều hành và nạp các thông tin này vào vùng nhớ tạm thời (RAM).

Sau đó đến phiên các tập tin mồi này làm nhiệm vụ của nó là nạp tiếp các tập tin hoạt động của hệ điều hành, trình điều khiển (Driver)… và tiến hành khởi động hệ điều hành cho tới khi hoàn tất (vào tới màn hình Desktop trong trường hợp sử dụng Windows).

---

Như định nghĩa mà các bạn đã thảo luận ở trên, Cache là bộ nhớ có khả năng truy xuất dữ liệu rất nhanh, nhưng vì lí do giá thành sản xuất rất đắt do đó Cache không được sử dụng làm bộ nhớ mà chỉ được dùng làm vùng nhớ đệm với dung lượng nhỏ, giúp CPU truy xuất nhanh hơn.
Khi CPU cần sử dụng thông tin trong khối nhớ nhiều lần thì lần đầu tiên CPU sẽ đọc thông tin trong bộ nhớ của máy và lưu khối nhớ đó vào Cache. Các lần đọc thông tin tiếp theo CPU sẽ không sử dụng thông tin trên bộ nhớ của máy, mà sẽ đọc khối nhớ trên Cache. Như vậy, sẽ tiết kiệm được thời gian truy xuất vào bộ nhớ chính, giúp CPU làm việc hiệu quả hơn.
Ví Dụ về cache trong đời thường rất đơn giản, bạn có thể bắt gặp ngay trong học tập. Trong một học kì, các bạn sẽ học một số môn và mỗi môn sẽ có tài liệu và sách vở riêng, bạn sẽ để các tài liệu này ở góc học tập của mình để phục vụ công việc học trong học kì. Các tài liệu và sách vở ở các học kì trước bạn sẽ cất đi vào một nơi khác(Chẳng hạn đóng gói vào thùng, bỏ vào gác xếp), xa góc học tập vì bạn sẽ không dùng đến.

Hai chế độ vận hành(Dual – Mode Operation)
Là hệ thống chia sẽ tài nguyên phải đảm bảo rằng một chương trình có lỗi không vì sự tác động không đúng của một chương trình khác.
Hai chế độ này là:
User mod: hoạt động của các user
Monitor mode: ( kernel mode hoặc system mode) là hoạt động của hệ điều hành.
Một Mode bit được bộ sung vào phần cứng để cho biết chế độ hiện thời là User mode(1) hay Monitor Mode(0)
Khi ngắt hoặc lỗi xuất hiện phần cứng sẽ chuyển tới Monitor Mode
Sau đây là mô hình:

Máy tính(computer) là thiết bị điện tử thực hiện công việc sau:
-nhận thông tin vào.
-xử lý thông tin theo chương trình nhớ sẵn bên trong bộ nhớ máy tính.
-đưa thông tin ra.
Chương trình (Program): chương trình là dãy các câu lệnh nằm trong bộ nhớ, nhằm mục đích hướng dẫn máy tính thực hiện một công việc cụ thể nào đấy. Máy tính thực hiện theo chương trình.
Phần mềm (Software): Bao gồm chương trình và dữ liệu.
Phần cứng (Hardware): Bao gồm tất cả các thành phần vật lý cấu thành lên hệ thống Máy tính.
Phần dẻo (Firmware): Là thành phần chứa cả hai thành phần trên.
Kiến trúc máy tính(Computer Architecture) : đề cập đến các thuộc tính của hệ thống máy tính dưới cái nhìn của người lập trình. Hay nói cách khác, là những thuộc tính ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thực hiện logic của chương trình. Bao gồm: tập lệnh, biểu diễn dữ liệu, các cơ chế vào ra, kỹ thuật đánh địa chỉ,...
Tổ chức máy tính(Computer Organization): đề cập đến các khối chức năng và liên hệ giữa chúng để thực hiện những đặc trưng của kiến trúc.
-Ví dụ: trong kiến trúc bộ nhân: đây là thuộc tính của hệ thống xử lý. Bộ nhân này sẽ được tổ chức riêng bên trong máy tính hoặc nó được tính toán nhiều lần trên bộ cộng để cũng được một kết qủa hân tương ứng.
Cấu trúc máy tính(Computer Structure): là những thành phần của máy tính và những liên kết giữa các thành phần.
Ở mức cao nhất máy tính bao gồm 4 thành phần:
Bộ xử lý : điều khiển và xử lý số liệu.
Bộ nhớ : chứa chương trình và dữ liệu.
Hệ thống vào ra : trao đổi thông tin giữa máy tính với bên ngoài.
Liên kết giữa các hệ thống : liên kết các thành phần của máy tính lại với nhau.

Mình chưa hiểu phần này cho lắm, bạn nào có hành và giải thích cho mình bit và tham khảo thêm thì cảm ơn wua

Sự tiến hóa của máy tính :
Sự phát triển của máy tính chia ra 4 thế hệ:
Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn chân không (Vacumm Tube) 1946-1955
Thế hệ 2: Máy tính dùng Transitor (1955-1965)
Thế hệ 3: Máy tính dùng mạch tích hợp IC (Intergrated Circuit) 1966 - 1980
Thế hệ 4: Máy tính dùng mạch tích hợp cực lớn VLSI (Very Large Scale Intergrated )1980 đến nay
Máy tính ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)
Sản xuất năm 1943 và hoàn thành 1946 được sử dụng đến 1955 do thầy trò Eckert và Mauchly trường đại học Pennsylvania của Mỹ
Đặc điểm chính:
-Nặng 30 tấn, chiến diện tích 150m 2 và sử dụng 140KW.
-5000 nghìn phép cộng trên giây.
-Sử dụng hệ thập phân.
-Lập trình bằng công tắc.
-Sử dụng 18000 bóng đèn điện tử (vacuum tubes)
Máy tính IAS(Institute for Advanced Studies)
-Máy có mô hình cơ bản là máy tính này nay
-Thế kế 1947 hoàn thành 1952
-Xây dựng dựa trên ý tưởng của Turring (Mỹ) và Von Neumann(Anh)
Các sản phẩm của công nghệ VLSI(Very Large Scale Integrated)
 Bộ vi xử lý được chế tạo trên một con chip
 Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset)
 Bộ nhớ bán dẫn độc lập( ROM, RAM) thiết kế thành Module
 Các bộ vi điều khiển chuyên dụng.
 Bộ vi xử lý đầu tiên của Intel 4004 năm 1971
 Bộ xử lý được coi hoàn thiện nhất là 8088 8086 năm 1978,1979 đây được coi là ngày sinh nhật của các máy tính sau này
Lịch sử phát triển máy tính thế hệ thứ 4 :
-1978 8086 (Intel)

-1979 8088 (Intel)

-1980 80286 (Intel)

-1993 Pentium (Intel)

-1997 Pentium II (Intel) Celeron

-1999 Pentium III (Intel) Celeron

- 2003 Pentium IV (Intel) Celeron

nguyenthithuylinh (I11C) đã viết:Mình chưa hiểu phần này cho lắm, bạn nào có hành và giải thích cho mình bit và tham khảo thêm thì cảm ơn wua

Tuyến thời gian của một tiến trình cho thấy: thời gian hoàn thành công việc của một tiến trình có vài yêu cầu ngắt của thiết bị ngoài,trong đó có thời gian bị trễ của tiến trình do hoạt động ngắt I/O.
Khi một tiến trình đang thực hiện, I/O yêu cầu nhập xuất, tiến trình sẽ tiếp tục cho tới khi I/O truyền dữ liệu xong. Khi đó, Hệ điều hành sẽ tiến hành ngắt tiến trình cho tới khi I/O nhập xuất xong, tiến trình tiếp tục hoạt động. Tới khi I/O 2 yêu cầu nhập xuất, tiến trình sẽ tiếp tục hoạt động. Khi I/O nhập xuất xong, hệ điều hành sẽ ngắt tiến trình để xủ lý I/O và sau khi xủ lý xong tiến trình sẽ tiếp tục hoạt động.

Hình minh họa tuyến thời gian có 2 yêu cầu nhập xuất

Nguyên lý lưu gần Cache:
Khi CPU cần truy xuất một khối nhớ, CPU tìm khối trên Cache.
Nếu khối có trên Cache:
CPU truy xuất khối trên Cache.
Nếu khối chưa có trên Cache:
CPU truy xuất khối trên bộ nhớ.
CPU ghi khối vào Cache.
Ví dụ minh họa từ đời thường:
Khi sử dụng máy tính bỏ túi, ta thường dùng các nút M+ để lưu kết quả cho việc tính toán gần nhất.
Chương trình nghe nhạc trong điện thoại có các chức năng danh sách các bài hát gần nhất hay là các bài hát hay nghe nhất.
Trong trình duyệt IE,FireFox... thường có các mục lịch sử truy cập tự động lưu các trang vừa truy cập gần nhất trong ngày.

Đây là bảng số hiệu các ngắt BIOS:

Địa chỉ	Số hiệu	Chức năng
40-43	10	Màn hình(I/O video)
44-47	11	Xác đinh cấu hình
48-4B	12	Cho biết kích cỡ của RAM
4C-4F	13	Thâm nhập đĩa cứng, đĩa mềm
50-53	14	Giao diện nối tiếp
54-57	15	Giao diện với cassete
58-5B	16	Kiểm tra bàn phím
5C-5F	17	Truy nhập máy in song song
60-63	18	Gọi BASIC trong ROM
64-67	19	Khởi động nóng hệ thống (Ctrl-Alt-Del)
68-6B	1A	Thông báo thời gian
6C-6F	1B	Quản lý phim Ctr-Break
70-73	1C	Dành cho đồng hồ
74-77	1D	Địa chỉ bảng tham số cho màn hình
78-7B	1E	Cho biết các tham số của điã mềm
7C-7F	1F	Địa chỉ các bảng font mở rộng

Bảng số hiệu và chức năng của ngắt BIOS

Máy tính(computer) là thiết bị điện tử thực hiện công
việc sau:
• nhận thông tin vào.
• xử l. thông tin theo chương tr.nh nhớ sẵn bên trong bộ
• nhớ máy tính.
• đưa thông tin ra.
Chương tr.nh (Program): chương tr.nh là d.y các câu
lệnh nằm trong bộ nhớ, nhằm mục đích hướng dẫn
máy tính thực hiện một công việc cụ thể nào đấy. Máy
tính thực hiện theo chương trinh
Phần mềm (Software): Bao gồm chương tr.nh và dữ
liệu.
Phần cứng (Hardware): Bao gồm tất cả các thành phần
vật l. cấu thành lên hệ thống Máy tính.
Phần dẻo (Firmware): Là thành phần chứa cả hai thành
phần trên.
Kiến trúc máy tính(Computer Architecture) đề cập đến
các thuộc tính của hệ thống máy tính dưới cái nh.n của
người lập tr.nh. Hay nói cách khác, là những thuộc tính
ảnh hưởng trực tiếp đến quá tr.nh thực hiện logic của
chương tr.nh. Bao gồm: tập lệnh, biểu diễn dữ liệu, các
cơ chế vào ra, kỹ thuật đánh địa chỉ,…
Tổ chức máy tính(Computer Organization): đề cập đến
các khối chức năng và liên hệ giữa chúng để thực hiện
những đặc trưng của kiến trúc.
Ví dụ: trong kiến trúc bộ nhân: đây là thuộc tính của
hệ thống xử l.. Bộ nhân này sẽ được tổ chức riêng bên
trong máy tính hoặc nó được tính toán nhiều lần trên bộ
cộng để cũng được một kết qủa nhân tương ứng.
Cấu trúc máy tính(Computer Structure): là những thành
phần của máy tính và những liên kết giữa các thành phần.
Ở mức cao nhất máy tính bao gồm 4 thành phần:
• Bộ xử l. : điều khiển và xử l. số liệu.
• Bộ nhớ : chứa chương tr.nh và dữ liệu.
• Hệ thống vào ra : trao đổi thông tin giữa máy tính
• với bên ngoài.
• Liên kết giữa các hệ thống : liên kết các thành phần
• của máy tính lại với nhau.

Các chương trình hệ thống
Một khía cạnh khác của hệ thống hiện đại là tập hợp các chương trình hệ thống. Xem
lại hình I.1, nó minh họa cấu trúc phân cấp máy tính luận lý. Tại cấp thấp nhất là phần
cứng. Kế đến là hệ điều hành, sau đó các chương trình hệ thống và cuối cùng là các
chương trình ứng dụng. Các chương trình hệ thống cung cấp môi trường thuận lợi cho
việc phát triển và thực thi chương trình. Vài trong chúng là các giao diện người dùng
đơn giản cho các lời gọi hệ thống; các hệ thống còn lại được xem xét phức tạp hơn.
Chúng có thể được chia thành các loại sau:
o Quản lý tập tin: các chương trình tạo, xóa, chép, đổi tên, in, kết xuất, liệt
kê, và các thao tác tập tin thư mục thông thường.
o Thông tin trạng thái: một vài chương trình đơn giản yêu cầu hệ thống
ngày, giờ, lượng bộ nhớ hay đĩa sẳn dùng, số lượng người dùng, hay thông
tin trạng thái tương tự. Sau đó, thông tin được định dạng và được in tới
thiết bị đầu cuối hay thiết bị xuất khác hoặc tập tin.
o Thay đổi tập tin: nhiều trình soạn thảo văn bản có thể sẳn dùng để tạo và
thay đổi nội dung của tập tin được lưu trên đĩa hay băng từ.
o Hỗ trợ ngôn ngữ lập trình: trình biên dịch, trình hợp ngữ và trình thông
dịch cho các ngôn ngữ lập trình thông dụng (như C, C++, Java, Visual
Basic và PERL) thường được cung cấp tới người dùng với hệ điều hành.
Hiện nay, một vài chương trình này được cung cấp riêng và có giá cả
riêng.
o Nạp và thực thi chương trình: một khi chương trình được tập hợp hay
được biên dịch, nó phải được nạp vào bộ nhớ để được thực thi. Hệ thống
có thể cung cấp bộ nạp tuyệt đối, bộ nạp có thể tái định vị, bộ soạn thảo
liên kết và bộ nạp phủ lắp. Các hệ thống gỡ rối cho các ngôn ngữ cấp cao
hay ngôn ngữ máy cũng được yêu cầu.
o Giao tiếp: các chương trình này cung cấp cơ chế tạo các nối kết ảo giữa
các quá trình, người dùng, các hệ thống máy tính khác. Chúng cho phép
người dùng gởi các thông điệp tới màn hình của người dùng khác, hiển thị
các trang web, gởi thư điện tử, đăng nhập từ xa hay để chuyển các tập tin
từ máy tính này tới máy tính khác.
Nhiều hệ điều hành được cung cấp với các chương trình giải quyết các vấn đề
giao tiếp thông thường hay thực hiện các thao tác phổ biến. Những chương trình như
thế gồm các trình duyệt Web, bộ xử lý văn bản và bộ định dạng văn bản, hệ cơ sở dữ
liệu, trình biên dịch, các gói phần mềm đồ họa và phân tích thống kê, trò chơi,..Những
chương trình này được gọi là các tiện ích hệ thống hay chương trình ứng dụng.
Hầu hết người dùng nhìn hệ điều hành như các chương trình hệ thống hơn các
lời gọi hệ thống thực sự. Nghĩ về việc sử dụng một PC. Khi máy tính của chúng ta
chạy hệ điều hành Microsoft Windows, chúng ta có thể thấy một trình thông dịch
dòng lệnh MS-DOS hay giao diện cửa sổ và trình đơn đồ họa. Cả hai sử dụng cùng
một tập lời gọi hệ thống như lời gọi hệ thống trông rất khác và hoạt động trong các
cách khác nhau. Do đó, tầm nhìn của chúng ta về thực chất có thể bị tách rời với cấu
trúc hệ thống thực sự. Vì thế, thiết kế một giao diện tiện dụng và thân thiện không là
một chức năng trực tiếp của hệ điều hành. Trong giáo trình này chúng ta sẽ tập trung
các vấn đề cơ bản của việc cung cấp dịch vụ đầy đủ cho các chương trình người dùng.
Từ quan điểm hệ điều hành, chúng ta không phân biệt sự khác nhau giữa các chương
trình người dùng và các chương trình hệ thống.

LaVanKhuong (I11C) đã viết:

NguyenTienPhong083 (I11C) đã viết:Phân biệt nhập xuất đồng bộ với nhập xuất không đồng bộ ? cho ví dụ minh họa

- Synchronous I/O: Sau khi phát ra lệnh Nhập/Xuất, tiến trình người dùng được chuyển sang trạng thái chờ đến khi Nhập/Xuất hoàn tất rồi mới tiếp tục làm việc (phát tín hiệu đểthực hiện lệnh kế tiếp)
Ví dụ: Trong đời thường chúng ta hay đánh những văn bản, khi thực hiện việc đánh văn bản từ bàn phím, khi muốn lưu ta phải chon Save,sau đó đặt tên file, và chọn nơi lưu trữ. Các tiến trình đó ở trạng thái chờ tiến trình trước nhập xuất hoàn tất đã. .

- ASynchronous I/O: Sau khi phát ra lệnh Nhập/Xuất, tiến trình người dùng không chờ Nhập/Xuất hoàn tất cộng việc mà phát tín hiệu thực hiện ngay lập tức và thực hiện ngay lệnh kế tiếp. Như vậy, tiến trình vận hành song song với công việc Nhập/Xuất.
Để chứng minh điều đó, hãy xem hình vẽ sau:
Ví dụ: Khi ta thêm dữ liệu mới vào văn bản vào văn bản, khi ta muốn lưu thì ta chọn Save và lúc này tiến trình vận hành song song với việc phát ra lệnh từ Save

Bạn ơi mình đâu có thấy hình vẽ như bạn nói đâu. Mình cũng bổ xung thêm nhé(giống như bạn nhưng gọn hơn thôi)
1. Nhập/xuất đồng bộ:
- Là nhập/xuất khi mà tiến trình người dùng phải chờ cho đến khi nhập xuất kết thúc rồi mới chạy tiếp.
- Khi dữ liệu truyền tới phần cứng tiến trình người dùng phải chờ một khoảng thời gian để xuất thông tin.
2. Nhập/xuất không đồng bộ:
- Là nhập/xuất được tiến hành song song, đồng thời với tiến trình người dùng.
VD:
1.1 Nhập/Xuất đồng bộ:Với thiết bị bàn phím chương trình phải chờ người dùng bấm Yes hoặc No,với kết quả Yes hoặc No chương trình mới chạy tiếp.
2.1 Nhập xuất không đồng bộ:khi người dùng nhập xong thì chương trình sẽ tự động xuất ra mà không cần phải hỏi ý kiến của người dùng.

Thanks bạn LaVanKhuong (I11C) nha mình thấy bạn cho ví dụ dễ hiểu hơn là ví dụ của bạn NguyenTienPhong083 (I11C)

Khái niệm chung về ngắt:
Ngắt là cơ chế cho phép CPU
tạm dừng chương trình đang thực hiện chuyển sang thực
hiện một chương trình khác, gọi là chương trình con
phục vụ ngắt.

Các loại ngắt
 Ngắt do lỗi thực hiện chương trình: chia cho 0
 Ngắt do lỗi phần cứng: lỗi RAM
 Ngắt do module I/O phát ra tín hiệu ngắt đến CPU
yêu cầu trao đổi dữ liệu

Hoạt động của ngắt:
 Sau khi hoàn thành một lệnh, bộ xử lý kiểm tra tín hiệu
ngắt.
 Nếu không có ngắt thì bộ xử lý tiếp tục nhận lệnh tiếp
theo.
 Nếu có tín hiệu ngắt:
Tạm dừng chương trình đang thực hiện. Cất ngữ cảnh
(thông tin có liên quan đến chương trình đang thực hiện).
Thiết lập bộ đếm chương trình PC trỏ đến chương trình
con phục vụ ngắt
Thực hiện chương trình con phục vụ ngắt.
Cuối chương trình con phục vụ ngắt. Khôi phục lại ngữ
cảnh và tiếp tục chương trình đang bị tạm dừng.



Xử lý tín hiệu ngắt
 Cấm ngắt: Bộ xử lý bỏ qua các ngắt tiếp theo trong khi
đang xử lý ngắt.
 Các ngắt vẫn đang đợi và được kiểm tra sau khi ngắt
đầu tiên được thực hiện xong
 Các ngắt được thực hiện tuần tự nếu cùng thứ tự ưu
tiên.
 Các ngắt trong máy tính máy tính được định nghĩa
mức độ ưu tiên khác nhau.
 Ngắt có mức ưu tiên thấp có thể bị ngắt bởi ngắt có ưu
tiên cao hơn. Vì vậy có thể xảy ra tình trạng ngắt lồng
nhau

Thuật ngữ L1 cache, L2 cache là tên gọi của vùng nhớ đệm – nơi lưu trữ các dữ liệu nằm chờ các ứng dụng hay phần cứng xử lý. Mục đích của nó là để tăng tốc độ xử lý, nó giống như một trạm trung chuyển hay cảng tập kết hàng hoá.
Nói một cách bài bản, cache là một cơ chế lưu trữ tốc độ cao đặc biệt. Nó có thể là một vùng lưu trữ của bộ nhớ chính hay một thiết bị lưu trữ tốc độ cao độc lập.Có hai dạng lưu trữ cache được dùng phổ biến trong máy tính cá nhân là memory caching (bộ nhớ cache hay bộ nhớ truy xuất nhanh) và disk caching (bộ nhớ đệm đĩa).

* Memory cache: Đây là một khu vực bộ nhớ được tạo bằng bộ nhớ tĩnh (SRAM) có tốc độ cao nhưng đắt tiền thay vì bộ nhớ động (DRAM) có tốc độ thấp hơn và rẻ hơn, được dùng cho bộ nhớ chính. Cơ chế lưu trữ bộ nhớ cahce này rất có hiệu quả. Bởi lẽ, hầu hết các chương trình thực tế truy xuất lặp đi lặp lại cùng một dữ liệu hay các lệnh y chang nhau. Nhờ lưu trữ các thông tin này trong SRAM, máy tính sẽ khỏi phải truy xuất vào DRAM vốn chậm chạp hơn.Một số bộ nhớ cache được tích hợp vào trong kiến trúc của các bộ vi xử lý. Chẳng hạn, CPU Intel đời 80486 có bộ nhớ cache 8 KB, trong khi lên đời Pentium là 16 KB. Các bộ nhớ cache nội (internal cache) như thế gọi là Level 1 (L1) Cache (bộ nhớ đệm cấp 1). Các máy tính hiện đại hơn thì có thêm bộ nhớ cache ngoại (external cache) gọi là Level 2 (L2) Cache (bộ nhớ đệm cấp 2). Các cache này nằm giữa CPU và bộ nhớ hệ thống DRAM. Sau này, do nhu cầu xử lý nặng hơn và với tốc độ nhanh hơn, các máy chủ (server), máy trạm (workstation) và mới đây là CPU Pentium 4 Extreme Edition được tăng cường thêm bộ nhớ đệm L3 Cache.

* Disk cache: Bộ nhớ đệm đĩa cũng hoạt động cùng nguyên tắc với bộ nhớ cache, nhưng thay vì dùng SRAM tốc độ cao, nó lại sử dụng ngay bộ nhớ chính. Các dữ liệu được truy xuất gần đây nhất từ đĩa cứng sẽ được lưu trữ trong một buffer (phần đệm) của bộ nhớ. Khi chương trình nào cần truy xuất dữ liệu từ ổ đĩa, nó sẽ kiểm tra trước tiên trong bộ nhớ đệm đĩa xem dữ liệu mình cần đang có sẵn không. Cơ chế bộ nhớ đệm đĩa này có công dụng cải thiện một cách đáng ngạc nhiên sức mạnh và tốc độ của hệ thống. Bởi lẽ, việc truy xuất 1 byte dữ liệu trong bộ nhớ RAM có thể nhanh hơn hàng ngàn lần nếu truy xuất từ một ổ đĩa cứng. Sẵn đây, xin nói thêm, người ta dùng thuật ngữ cache hit để chỉ việc dữ liệu được tìm thấy trong cache. Và hiệu năng của một cache được tính bằng hit rate (tốc độ tìm thấy dữ liệu trong cache). Trở lại chuyện bộ nhớ cache. Hồi thời Pentium đổ về trước, bộ nhớ cache nằm trên mainboard và một số mainboard có chừa sẵn socket để người dùng có thể gắn thêm cache khi có nhu cầu. Tới thế hệ Pentium II, Intel phát triển được công nghệ đưa bộ nhớ cache vào khối CPU. Nhờ nằm chung như vậy, tốc độ truy xuất cache tăng lên rõ rệt so với khi nó nằm trên mainboard. Nhưng do L2 Cache vẫn phải ở ngoài nhân CPU nên Intel phải chế ra một bo mạch gắn cả nhân CPU lẫn L2 Cache. Và thế là CPU có hình dạng to đùng như một cái hộp (gọi là cartridge) và được gắn vào mainboard qua giao diện slot (khe cắm), Slot 1. Tốc độ truy xuất cache lúc đó chỉ bằng phân nửa tốc độ CPU. Thí dụ, CPU 266 MHz chỉ có tốc độ L2 Cache là 133 MHz. Sang Pentium III cũng vậy. Mãi cho tới thế hệ Pentium III Coppermine (công nghệ 0.18-micron), Intel mới thành công trong việc tích hợp ngay L2 Cache vào nhân chip (gọi là on-die cache). Lúc đó, tốc độ L2 Cache bằng với tốc độ CPU và con CPU được thu gọn lại, đóng gói với giao diện Socket 370.

Cache là tên gọi của bộ nhớ đệm – nơi lưu trữ các dữ liệu nằm chờ các ứng dụng hay phần cứng xử lý.Mục đích của nó là để tăng tốc độ xử lý (có sẵn xài liền không cần tốn thời gian đi lùng sục tìm kéo về).


Nói một cách bài bản, cache là một cơ chế lưu trữ tốc độ cao đặc biệt. Nó có thể là một vùng lưu trữ của bộ nhớ chính hay một thiết bị lưu trữ tốc độ cao độc lập.Có hai dạng lưu trữ cache được dùng phổ biến trong máy tính cá nhân là memory caching (bộ nhớ cache hay bộ nhớ truy xuất nhanh) và disk caching (bộ nhớ đệm đĩa).

* Memory cache: Đây là một khu vực bộ nhớ được tạo bằng bộ nhớ tĩnh (SRAM) có tốc độ cao nhưng đắt tiền thay vì bộ nhớ động (DRAM) có tốc độ thấp hơn và rẻ hơn, được dùng cho bộ nhớ chính. Cơ chế lưu trữ bộ nhớ cahce này rất có hiệu quả. Bởi lẽ, hầu hết các chương trình thực tế truy xuất lặp đi lặp lại cùng một dữ liệu hay các lệnh y chang nhau. Nhờ lưu trữ các thông tin này trong SRAM, máy tính sẽ khỏi phải truy xuất vào DRAM vốn chậm chạp hơn.Một số bộ nhớ cache được tích hợp vào trong kiến trúc của các bộ vi xử lý. Chẳng hạn, CPU Intel đời 80486 có bộ nhớ cache 8 KB, trong khi lên đời Pentium là 16 KB. Các bộ nhớ cache nội (internal cache) như thế gọi là Level 1 (L1) Cache (bộ nhớ đệm cấp 1). Các máy tính hiện đại hơn thì có thêm bộ nhớ cache ngoại (external cache) gọi là Level 2 (L2) Cache (bộ nhớ đệm cấp 2). Các cache này nằm giữa CPU và bộ nhớ hệ thống DRAM. Sau này, do nhu cầu xử lý nặng hơn và với tốc độ nhanh hơn, các máy chủ (server), máy trạm (workstation) và mới đây là CPU Pentium 4 Extreme Edition được tăng cường thêm bộ nhớ đệm L3 Cache.

* Disk cache: Bộ nhớ đệm đĩa cũng hoạt động cùng nguyên tắc với bộ nhớ cache, nhưng thay vì dùng SRAM tốc độ cao, nó lại sử dụng ngay bộ nhớ chính. Các dữ liệu được truy xuất gần đây nhất từ đĩa cứng sẽ được lưu trữ trong một buffer (phần đệm) của bộ nhớ. Khi chương trình nào cần truy xuất dữ liệu từ ổ đĩa, nó sẽ kiểm tra trước tiên trong bộ nhớ đệm đĩa xem dữ liệu mình cần đang có sẵn không. Cơ chế bộ nhớ đệm đĩa này có công dụng cải thiện một cách đáng ngạc nhiên sức mạnh và tốc độ của hệ thống. Bởi lẽ, việc truy xuất 1 byte dữ liệu trong bộ nhớ RAM có thể nhanh hơn hàng ngàn lần nếu truy xuất từ một ổ đĩa cứng. Sẵn đây, xin nói thêm, người ta dùng thuật ngữ cache hit để chỉ việc dữ liệu được tìm thấy trong cache. Và hiệu năng của một cache được tính bằng hit rate (tốc độ tìm thấy dữ liệu trong cache). Trở lại chuyện bộ nhớ cache. Hồi thời Pentium đổ về trước, bộ nhớ cache nằm trên mainboard và một số mainboard có chừa sẵn socket để người dùng có thể gắn thêm cache khi có nhu cầu. Tới thế hệ Pentium II, Intel phát triển được công nghệ đưa bộ nhớ cache vào khối CPU. Nhờ nằm chung như vậy, tốc độ truy xuất cache tăng lên rõ rệt so với khi nó nằm trên mainboard. Nhưng do L2 Cache vẫn phải ở ngoài nhân CPU nên Intel phải chế ra một bo mạch gắn cả nhân CPU lẫn L2 Cache. Và thế là CPU có hình dạng to đùng như một cái hộp (gọi là cartridge) và được gắn vào mainboard qua giao diện slot (khe cắm), Slot 1. Tốc độ truy xuất cache lúc đó chỉ bằng phân nửa tốc độ CPU. Thí dụ, CPU 266 MHz chỉ có tốc độ L2 Cache là 133 MHz. Sang Pentium III cũng vậy. Mãi cho tới thế hệ Pentium III Coppermine (công nghệ 0.18-micron), Intel mới thành công trong việc tích hợp ngay L2 Cache vào nhân chip (gọi là on-die cache). Lúc đó, tốc độ L2 Cache bằng với tốc độ CPU và con CPU được thu gọn lại, đóng gói với giao diện Socket 370.

Theo như mình hiểu thì ngắt cứng và ngắt mềm khác nhau như sau:
Ngắt mềm là ngắt được gọi bằng một lệnh trong chương trình ngôn ngữ máy
Ngắt cứng không được khởi động bên trong máy tính mà do các linh kiện điện tử tác đông lên hệ thống

Các bạn cho mình hỏi: Cpu đọc dữ liệu từ Cache nếu không thấy thì bắt đầu đọc trong Ram hay Cpu chỉ đọc dữ liệu trong Cache ma không đọc trong Ram? Thanks.

PhamHuyHoang (I11C) đã viết:Các bạn cho mình hỏi: Cpu đọc dữ liệu từ Cache nếu không thấy thì bắt đầu đọc trong Ram hay Cpu chỉ đọc dữ liệu trong Cache ma không đọc trong Ram? Thanks.

Theo mình hiểu thì:
Nếu thông tin nhớ đã lưu trên Cache, Cpu sẽ truy xuất và lấy thông tin.
Nếu thông tin chưa có thì CPU sẽ truy xuất trên bộ nhớ RAM, và lưu trong Cache

n.t.tuyet.trinh90 (I11C) đã viết:

Theo thông tin sưu tầm được của mình so sánh giữa ngắt mềm và ngắt cứng như sau:
1, Ngắt (interrupt) là quá trình dừng chương trình chính đang chạy để ưu tiên thực hiện
một chương trình khác, chương trình này được gọi là chương trình phục vụ ngắt (ISR –
Interrupt Service Routine).
2, Trong các quá trình ngắt, ta phân biệt thành 2 loại: ngắt cứng và ngắt mềm
Ngắt mềm là ngắt được gọi bằng một lệnh trong chương trình ngôn ngữ máy
Khác với ngắt mềm, ngắt cứng không được khởi động bên trong máy tính mà do các
linh kiện điện tử tác đông lên hệ thống.
3, Hoạt động: Khi thực hiện lệnh gọi ngắt, CPU sẽ tìm kiếm trong bảng vector ngắt địa chỉ của chương trình phục vụ ngắt. Người sử dụng cũng có thể xây dựng môt chương trình cơ sở như các chương trình xử lý ngắt. Sau đó, các chương trình khác có thể gọi ngắt ra để sử dụng. Một chương trình có thể gọi chương trình con loại này mà không cần biết địa chỉ của nó.
Không biết thế nào, có bạn nào thông thái phân tích được rõ hơn hông?

Có ba loại ngắt chính ,đầu tiên là các ngắt được tạo ra bởi mạch điện của máy tính nhằm đáp lại một sự kiện nào đó như nhấn phím trên bàn phím ..Các ngắt này được bộ điều khiển ngắt 8259A quản lý , 8259A sẽ ấn định mức độ ưu tiên cho từng ngắt rồi gửi đến CPU . Sau đó là các ngắt do CPU tạo ra khi gặp phải một kết quả bất thường trong khi thực hiện chương trình như chia cho 0 chẳng hạn ..Cuối cùng là các ngắt do chính chương trình tạo ra nhằm gọi các chương trình con ở xa đang nằm trong ROM hoặc RAM, các ngắt này gọi là ngắt mềm chúng thường là bộ phận của các chương trình con phục vụ của ROM-BIOS hoặc của DOS.
Ngoài ba loại ngắt trên còn có loại ngắt đặc biệt là ngắt không bị che NMI đòi hỏi CPU phục vụ ngay khi có yêu cầu. Loại ngắt này thường được dùng để báo hiệu sự cố như sụt điệp áp hay lỗi bộ nhớ . Như vậy NMI là mức ngắt có độ ưu tiên cao nhất .
Các ngắt trong PC có thể chia thành 7 nhóm như sau :
- Các ngắt vi xử lý :Thường gọi là các ngắt logic được thiết kế sẵn trong bộ VXL Bốn trong số các ngắt này (0,1,3,4 ) do chính bộ VXL tạo ra còn ngắt 2 (NMI ) sẽ được kích hoạt khi có tín hiệu tạo ra bởi một trong các thiết bị ngoài.
- Các ngắt cứng : Ðược thiết kế sẵn trong phần cứng của của PC ,tám ngắt trong số các ngắt này (2,8,9,từ Bh đến Fh ) được gắn chết vào trong bộ VXL hoặc vào bảng mạch chính của hệ thống .Tất cả các ngắt cứng đều do 8259A điều khiển .
- Các ngắt mềm :Những ngắt này là một phần của các chương trình ROM -BIOS ,các số hiệu dành cho các ngắt của ROM- BIOS là 5 ,từ 10h đến 1C hex và 48h .
Ngoài ra còn có các ngắt DOS và ngắt BASIC phục vụ hệ điều hành DOS và chương trình BASIC .
-Các ngắt địa chỉ : Các số hiệu dành cho các ngắt này là từ 1Dhex đến 1Fhex . Ba trong số các ngắt này trỏ đến ba bảng rất quan trọngđó là bảng khởi tạo màn hình ,bảng cơ sở đĩa và bảng các ký tự đồ thị .Các bảng này chứa các tham số được ROM BIOS dùng khi khởi động hệthống và tạo các ký.
Nếu cùng một thời điểm có nhiều lệnh ngắt thuộc các ngắt khác nhau đòi hỏi CPU cùng xử lý thì CPU sẽ xử lý ngắt theo thứ tự ưu tiên vơi nguyên tắc ngắt nào có mức ưu tiên cao hơn sẽ được CPU nhận biết và phục vụ trước.

HoangNgocQuynh(I11C) đã viết:Cache là tên gọi của bộ nhớ đệm – nơi lưu trữ các dữ liệu nằm chờ các ứng dụng hay phần cứng xử lý.Mục đích của nó là để tăng tốc độ xử lý (có sẵn xài liền không cần tốn thời gian đi lùng sục tìm kéo về).


Nói một cách bài bản, cache là một cơ chế lưu trữ tốc độ cao đặc biệt. Nó có thể là một vùng lưu trữ của bộ nhớ chính hay một thiết bị lưu trữ tốc độ cao độc lập.Có hai dạng lưu trữ cache được dùng phổ biến trong máy tính cá nhân là memory caching (bộ nhớ cache hay bộ nhớ truy xuất nhanh) và disk caching (bộ nhớ đệm đĩa).

* Memory cache: Đây là một khu vực bộ nhớ được tạo bằng bộ nhớ tĩnh (SRAM) có tốc độ cao nhưng đắt tiền thay vì bộ nhớ động (DRAM) có tốc độ thấp hơn và rẻ hơn, được dùng cho bộ nhớ chính. Cơ chế lưu trữ bộ nhớ cahce này rất có hiệu quả. Bởi lẽ, hầu hết các chương trình thực tế truy xuất lặp đi lặp lại cùng một dữ liệu hay các lệnh y chang nhau. Nhờ lưu trữ các thông tin này trong SRAM, máy tính sẽ khỏi phải truy xuất vào DRAM vốn chậm chạp hơn.Một số bộ nhớ cache được tích hợp vào trong kiến trúc của các bộ vi xử lý. Chẳng hạn, CPU Intel đời 80486 có bộ nhớ cache 8 KB, trong khi lên đời Pentium là 16 KB. Các bộ nhớ cache nội (internal cache) như thế gọi là Level 1 (L1) Cache (bộ nhớ đệm cấp 1). Các máy tính hiện đại hơn thì có thêm bộ nhớ cache ngoại (external cache) gọi là Level 2 (L2) Cache (bộ nhớ đệm cấp 2). Các cache này nằm giữa CPU và bộ nhớ hệ thống DRAM. Sau này, do nhu cầu xử lý nặng hơn và với tốc độ nhanh hơn, các máy chủ (server), máy trạm (workstation) và mới đây là CPU Pentium 4 Extreme Edition được tăng cường thêm bộ nhớ đệm L3 Cache.

* Disk cache: Bộ nhớ đệm đĩa cũng hoạt động cùng nguyên tắc với bộ nhớ cache, nhưng thay vì dùng SRAM tốc độ cao, nó lại sử dụng ngay bộ nhớ chính. Các dữ liệu được truy xuất gần đây nhất từ đĩa cứng sẽ được lưu trữ trong một buffer (phần đệm) của bộ nhớ. Khi chương trình nào cần truy xuất dữ liệu từ ổ đĩa, nó sẽ kiểm tra trước tiên trong bộ nhớ đệm đĩa xem dữ liệu mình cần đang có sẵn không. Cơ chế bộ nhớ đệm đĩa này có công dụng cải thiện một cách đáng ngạc nhiên sức mạnh và tốc độ của hệ thống. Bởi lẽ, việc truy xuất 1 byte dữ liệu trong bộ nhớ RAM có thể nhanh hơn hàng ngàn lần nếu truy xuất từ một ổ đĩa cứng. Sẵn đây, xin nói thêm, người ta dùng thuật ngữ cache hit để chỉ việc dữ liệu được tìm thấy trong cache. Và hiệu năng của một cache được tính bằng hit rate (tốc độ tìm thấy dữ liệu trong cache). Trở lại chuyện bộ nhớ cache. Hồi thời Pentium đổ về trước, bộ nhớ cache nằm trên mainboard và một số mainboard có chừa sẵn socket để người dùng có thể gắn thêm cache khi có nhu cầu. Tới thế hệ Pentium II, Intel phát triển được công nghệ đưa bộ nhớ cache vào khối CPU. Nhờ nằm chung như vậy, tốc độ truy xuất cache tăng lên rõ rệt so với khi nó nằm trên mainboard. Nhưng do L2 Cache vẫn phải ở ngoài nhân CPU nên Intel phải chế ra một bo mạch gắn cả nhân CPU lẫn L2 Cache. Và thế là CPU có hình dạng to đùng như một cái hộp (gọi là cartridge) và được gắn vào mainboard qua giao diện slot (khe cắm), Slot 1. Tốc độ truy xuất cache lúc đó chỉ bằng phân nửa tốc độ CPU. Thí dụ, CPU 266 MHz chỉ có tốc độ L2 Cache là 133 MHz. Sang Pentium III cũng vậy. Mãi cho tới thế hệ Pentium III Coppermine (công nghệ 0.18-micron), Intel mới thành công trong việc tích hợp ngay L2 Cache vào nhân chip (gọi là on-die cache). Lúc đó, tốc độ L2 Cache bằng với tốc độ CPU và con CPU được thu gọn lại, đóng gói với giao diện Socket 370.

Có hai loại Cache cơ bản đó là Cache L1 và Cache L2. Bất kể một máy PC nào đều tỏ ra rất hữu hiệu khi dùng cache.Cache này thường có ở Chíp, Ram và cả trên ổ cứng. Bằng cách đọc nhiều dữ liệu hơn là trình ứng dụng đòi hỏi, dữ liệu cần thiết cho ứng dụng đó đã nằm sẵn sàng trong bộ nhớ cache. Do đọc dữ liệu từ cache nhanh hơn đọc từ đĩa cứng nên tốc độ của cả hệ thống cũng như của ứng dụng tăng đáng kể. Cache càng lớn thì CPU càng ít phải dùng đến bộ nhớ chính để lưu thông tin và lệnh, nhờ vậy tốc độ hệ thống nhanh hơn. Trong 2 loại Cache thì Cache L1 thường nhỏ hơn, nhanh hơn và hiệu quả hơn Cache L2. Để hiểu một cách thực tế thì Cache là một bộ đệm của máy tính nó là vùng lưu trữ các dòng lên hoặc các thông tin nhăm tăng tốc cho các quá trình xử lỹ thông tin dữ liệu mà không cần phải thông qua các thiết bị lưu trữ khác.

* Quản lý bộ nhớ logic - cấu trúc một chương trình
Một chương trình có thể bao gồm nhiều modul, các modul có thể có cùng một dạng cấu
trúc hoặc có những cấu trúc khác nhau
Chương trình có thể có các dạng cấu trúc:
- Tuyến tính
- Động
- Overlay
- Phân đoạn
- Phân trang
. Cấu trúc tuyến tính
Sau khi biên tập các modul được tập hợp thành 1 chương trình hoàn thiện chứa đầy đủ
thông tin để có thể thực hiện
Thực hiện: định vị 1 lần vào bộ nhớ
Ưu điểm:
- Đơn giản, chỉ việc tìm các móc nối
- Không có sự gò bó về thời gian
- Tính lưu động cao: có thể chuyển từ nơi này tới nơi khác
Nhược:
- Lãng phí bộ nhớ vì phải sử dụng vùng bộ nhớ lớn hơn mức cần thiết
Cấu trúc động
Từng modul được biên tập riêng biệt
Khi thực hiện chỉ việc nạp modul đầu tiên vào bộ nhớ
Khi cần modul khác người sử dụng phải sử dụng lệnh macro hệ thống để nạp định vị
modul hoặc xoá modul ra khỏi bộ nhớ
Ví dụ: Lệnh Macro
Attach: nạp, gắn vào
Load: nạp modul vào nhưng chưa thực hiện
Delete: xoá modul khỏi bộ nhớ
Người dùng có thể tham gia trực tiếp voà quá trình định vị
Ưu điểm:
- Tiết kiệm bộ nhớ
Nhược:
- Yêu cầu người dùng phải biết kích thước hệ thống
- Thời gian thực hiện lớn, vừa thực hiện vừa định vị
- Kém linh động
Cấu trúc Overlay
Các modul chương trình được chia thành từng lớp
- Lớp 0: modul gốc- modul đầu tiên được gọi
- Lớp 1: modul được modul lớp 0 gọi (không cần được gọi đồng thời)
- Lớp 2: modul được modul lớp 1 gọi
- …
Bộ nhớ dành cho chương trình được chia thành các phần, mức bộ nhớ và mức chương
trình
Để biết modul nào thuộc mức nào người dùng phải cung cấp thông tin cho biết:
- Số mức, modul tương ứng với mức (gọi là sơ đồ overlay hay file Overlay - OVL)
- 30 -
- Modul mức 0 được để ở 1 file chương trình riêng, khi cần nạp modul nào thì hệ
thống tìm kiếm trong overlay và nạp vào bộ nhớ ở mức overlay tương ứng
- Duy trì hoạt động chương trình theo sơ đồ overlay gọi là supervisor overlay
Khi nạp vào mức đã dùng rồi thì modul cũ bị xoá
Ví dụ:
Ưu điểm:
- Tiết kiệm bộ nhớ
- người dùng không phải can thiệp vào chương trình nguồn
- Các modul không phải lưu trữ nhiều lần
Nhược:
- Người dùng phải cung cấp sơ đồ overlay
- Hiệu quả sử dụng bộ nhớ tăng dần tới 1 mức nào đó thì dừng lại
- Hạn chế 1 số cách gọi chương trình con
Cấu trúc phân đoạn
Khi chương trình của người dùng được biên tập tạo thành các modul riêng biệt, tập hợp
các chương trình là 1 bảng điều khiển cho biết chương trình có thể sử dụng những modul nào
thông qua SCB (segment control block)
SCB chứa 1 số thông tin trợ giúp định vị chương trình, dựa vào SCB nạp modul vào
trong bộ nhớ.
Khi thực hiện chương trình dựa vào SCB kiểm tra xem modul có trong bộ nhớ hay
không, nếu chưa có trong bộ nhớ thì chương trình được nạp vào bất kỳ vùng nhớ nào .
Ưu điểm:
- Các modul không cần phải naptucj và không cần có vị trí cố định
- Người dùng không cần phải khai báo bất kỳ thông tin phụ nào
- Thực hiện nhanh hơn so với sơ đồ overlay
- Hiệu quả tăng dần theo kích thước bộ nhớ
Nhược:
- Phụ thuộc cấu trúc ban đầu của chương trình nguồn
Cấu trúc phân trang
Chương trình của người dùng được chia thành từng trang có kích thước giống nhau
được quản lý bởi bảng quản lý trang
Khi thực hiện sẽ nạp dần từng trang theo nhu cầu vì vậy hạn chế lãng phí bộ nhớ
Có sự hỗ trợ của phần cứng
Đẩy hệ số tích trữ bộ nhớ lên cao
- 31 -
Phân cấp bộ nhớ:
Phân Trang:
ROM (384B):
 Ghi đọc 1 lần
 Không cần nguồn
 Tốc độ truy nhập
Sơ cấp: 640KB đầu tiên
Expended:
 Phục vụ cho Vào/
 Processor cần làm
 Extended: đòi hỏi
Ngoài:
Disk: khối lượng lớn, thời gian
Chuyên dụng:
 CMOS (64KB): lưu trữ thông
 R: truy nhập nhanh, phải
 Buffer: hoạt động như 1
 Cache: phục vụ Vào/ra

CPU Protection : nảo đảm OS phải duy trì được quyền điều khiển, tránh trường hợp user bị lặp vô hạn, không trả quyền điều khiển . Cơ chế thực hiện là Timer
Timer: kích họat các ngắt quãng định kỳ
* Bộ đếm Timer sẽ giảm dần sau mỗi xung clock của máy tính
* Khi Timer bằng 0 thì kích họat ngắt Timer và OS sẽ nắm quyền điều khiển
Timer cũng được sử dụng để hiện thực hệ thống time sharing
Timer cũng được dùng để tính thời gian
Lệnh nạp giá trị cho bộ đếm Timer là privileged instruction

Thuật ngữ L1 cache, L2 cache là tên gọi của vùng nhớ đệm – nơi lưu trữ các dữ liệu nằm chờ các ứng dụng hay phần cứng xử lý. Mục đích của nó là để tăng tốc độ xử lý, nó giống như một trạm trung chuyển hay cảng tập kết hàng hoá.
Nói một cách bài bản, cache là một cơ chế lưu trữ tốc độ cao đặc biệt. Nó có thể là một vùng lưu trữ của bộ nhớ chính hay một thiết bị lưu trữ tốc độ cao độc lập.Có hai dạng lưu trữ cache được dùng phổ biến trong máy tính cá nhân là memory caching (bộ nhớ cache hay bộ nhớ truy xuất nhanh) và disk caching (bộ nhớ đệm đĩa).

* Memory cache: Đây là một khu vực bộ nhớ được tạo bằng bộ nhớ tĩnh (SRAM) có tốc độ cao nhưng đắt tiền thay vì bộ nhớ động (DRAM) có tốc độ thấp hơn và rẻ hơn, được dùng cho bộ nhớ chính. Cơ chế lưu trữ bộ nhớ cahce này rất có hiệu quả. Bởi lẽ, hầu hết các chương trình thực tế truy xuất lặp đi lặp lại cùng một dữ liệu hay các lệnh y chang nhau. Nhờ lưu trữ các thông tin này trong SRAM, máy tính sẽ khỏi phải truy xuất vào DRAM vốn chậm chạp hơn.Một số bộ nhớ cache được tích hợp vào trong kiến trúc của các bộ vi xử lý. Chẳng hạn, CPU Intel đời 80486 có bộ nhớ cache 8 KB, trong khi lên đời Pentium là 16 KB. Các bộ nhớ cache nội (internal cache) như thế gọi là Level 1 (L1) Cache (bộ nhớ đệm cấp 1). Các máy tính hiện đại hơn thì có thêm bộ nhớ cache ngoại (external cache) gọi là Level 2 (L2) Cache (bộ nhớ đệm cấp 2). Các cache này nằm giữa CPU và bộ nhớ hệ thống DRAM. Sau này, do nhu cầu xử lý nặng hơn và với tốc độ nhanh hơn, các máy chủ (server), máy trạm (workstation) và mới đây là CPU Pentium 4 Extreme Edition được tăng cường thêm bộ nhớ đệm L3 Cache.
* Disk cache: Bộ nhớ đệm đĩa cũng hoạt động cùng nguyên tắc với bộ nhớ cache, nhưng thay vì dùng SRAM tốc độ cao, nó lại sử dụng ngay bộ nhớ chính. Các dữ liệu được truy xuất gần đây nhất từ đĩa cứng sẽ được lưu trữ trong một buffer (phần đệm) của bộ nhớ. Khi chương trình nào cần truy xuất dữ liệu từ ổ đĩa, nó sẽ kiểm tra trước tiên trong bộ nhớ đệm đĩa xem dữ liệu mình cần đang có sẵn không. Cơ chế bộ nhớ đệm đĩa này có công dụng cải thiện một cách đáng ngạc nhiên sức mạnh và tốc độ của hệ thống. Bởi lẽ, việc truy xuất 1 byte dữ liệu trong bộ nhớ RAM có thể nhanh hơn hàng ngàn lần nếu truy xuất từ một ổ đĩa cứng. Sẵn đây, xin nói thêm, người ta dùng thuật ngữ cache hit để chỉ việc dữ liệu được tìm thấy trong cache. Và hiệu năng của một cache được tính bằng hit rate (tốc độ tìm thấy dữ liệu trong cache). Trở lại chuyện bộ nhớ cache. Hồi thời Pentium đổ về trước, bộ nhớ cache nằm trên mainboard và một số mainboard có chừa sẵn socket để người dùng có thể gắn thêm cache khi có nhu cầu. Tới thế hệ Pentium II, Intel phát triển được công nghệ đưa bộ nhớ cache vào khối CPU. Nhờ nằm chung như vậy, tốc độ truy xuất cache tăng lên rõ rệt so với khi nó nằm trên mainboard. Nhưng do L2 Cache vẫn phải ở ngoài nhân CPU nên Intel phải chế ra một bo mạch gắn cả nhân CPU lẫn L2 Cache. Và thế là CPU có hình dạng to đùng như một cái hộp (gọi là cartridge) và được gắn vào mainboard qua giao diện slot (khe cắm), Slot 1. Tốc độ truy xuất cache lúc đó chỉ bằng phân nửa tốc độ CPU. Thí dụ, CPU 266 MHz chỉ có tốc độ L2 Cache là 133 MHz. Sang Pentium III cũng vậy. Mãi cho tới thế hệ Pentium III Coppermine (công nghệ 0.18-micron), Intel mới thành công trong việc tích hợp ngay L2 Cache vào nhân chip (gọi là on-die cache). Lúc đó, tốc độ L2 Cache bằng với tốc độ CPU và con CPU được thu gọn lại, đóng gói với giao diện Socket 370.

Như đã nói, dung lượng của Cache CPU rất quan trọng. Phổ biến nhất là L2 Cache là một chip nhớ nằm giữa L1 Cache ngay trên nhân CPU và bộ nhớ hệ thống. Khi CPU xử lý, L1 Cache sẽ tiến hành kiểm tra L2 Cache xem có dữ liệu mình cần không trước khi truy cập vào bộ nhớ hệ thống. Vì thế, bộ nhớ đệm càng lớn, CPU càng xử lý nhanh hơn. Đó là lý do mà Intel bên cạnh việc tăng xung nhịp cho nhân chíp, còn chú ý tới việc tăng dung lượng bộ nhớ Cache. Do giá rất đắt, nên dung lượng Cache không thể tăng ồ ạt được. Bộ nhớ cache chính L1 Cache vẫn chỉ ở mức từ 8 tới 32 KB. Trong khi, L2 Cache thì được đẩy lên dần tới hiện nay cao nhất là Pentium M Dothan 2 MB (cho máy tính xách tay) và Pentium 4 Prescott 1 MB (máy để bàn). Riêng dòng CPU dành cho dân chơi game và dân multimedia “prồ” là Pentium 4 Extreme Edition còn được bổ sung L3 Cache với dung lượng 2 MB. Đây cũng là CPU để bàn có tổng bộ nhớ cache lớn nhất (L1: 8 KB, L2: 512 KB, L3: 2 MB).

- khi nói đến Hệ điều hành thì chúng ta quên đi việc làm sao để nó có thể chạy tốt mà khi ta gặp sự cố mà hệ điều hành vẫn chạy đảm bảo máy tính chạy an toàn.
- sau đây mình xin trình bày cơ chế raid server.

Phần I : Giới Thiệu Về Raid :

A. Vậy RAID LÀ GÌ ?

RAID là chữ viết tắt của Redundant Array of Independent Disks. Ban đầu, RAID được sử dụng như một giải pháp phòng hộ vì nó cho phép ghi dữ liệu lên nhiều đĩa cứng cùng lúc. Về sau, RAID đã có nhiều biến thể cho phép không chỉ đảm bảo an toàn dữ liệu mà còn giúp gia tăng đáng kể tốc độ truy xuất dữ liệu từ đĩa cứng. Dưới đây là bốn loại RAID được dùng phổ biến:

1. RAID 0

Đây là dạng RAID đang được người dùng ưa thích do khả năng nâng cao hiệu suất trao đổi dữ liệu của đĩa cứng. Đòi hỏi tối thiểu hai đĩa cứng, RAID 0 cho phép máy tính ghi dữ liệu lên chúng theo một phương thức đặc biệt được gọi là Striping. Ví dụ bạn có 8 đoạn dữ liệu được đánh số từ 1 đến 8, các đoạn đánh số lẻ (1,3,5,7) sẽ được ghi lên đĩa cứng đầu tiên và các đoạn đánh số chẵn (2,4,6, sẽ được ghi lên đĩa thứ hai. Để đơn giản hơn, bạn có thể hình dung mình có 100MB dữ liệu và thay vì dồn 100MB vào một đĩa cứng duy nhất, RAID 0 sẽ giúp dồn 50MB vào mỗi đĩa cứng riêng giúp giảm một nửa thời gian làm việc theo lý thuyết. Từ đó bạn có thể dễ dàng suy ra nếu có 4, 8 hay nhiều đĩa cứng hơn nữa thì tốc độ sẽ càng cao hơn. Tuy nghe có vẻ hấp dẫn nhưng trên thực tế, RAID 0 vẫn ẩn chứa nguy cơ mất dữ liệu. Nguyên nhân chính lại nằm ở cách ghi thông tin xé lẻ vì như vậy dữ liệu không nằm hoàn toàn ở một đĩa cứng nào và mỗi khi cần truy xuất thông tin (ví dụ một file nào đó), máy tính sẽ phải tổng hợp từ các đĩa cứng. Nếu một đĩa cứng gặp trục trặc thì thông tin (file) đó coi như không thể đọc được và mất luôn. Thật may mắn là với công nghệ hiện đại, sản phẩm phần cứng khá bền nên những trường hợp mất dữ liệu như vậy xảy ra không nhiều. Có thể thấy RAID 0 thực sự thích
hợp cho những người dùng cần truy cập nhanh khối lượng dữ liệu lớn, ví dụ các game thủ hoặc những người chuyên làm đồ hoạ, video số.

- Phân tích ưu và nhược điểm của Raid 0:
Ưu điểm : thấy RAID 0 thực sự thích hợp cho những người dùng cần truy cập nhanh khối lượng dữ liệu lớn, ví dụ các game thủ hoặc những người chuyên làm đồ hoạ, video số.

Nhược điểm: khi server bị lỗi HDD hay 1 ổ cứng nào bị hư thì toàn bộ dữ liệu sẽ không truy xuất được.

2. RAID 1

Đây là dạng RAID cơ bản nhất có khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu. Cũng giống như RAID 0, RAID 1 đòi hỏi ít nhất hai đĩa cứng để làm việc. Dữ liệu được ghi vào 2 ổ giống hệt nhau (Mirroring). Trong trường hợp một ổ bị trục trặc, ổ còn lại sẽ tiếp tục hoạt động bình thường. Bạn có thể thay thế ổ đĩa bị hỏng mà không phải lo lắng đến vấn đề thông tin thất lạc. Đối với RAID 1 không phải là yếu tố hàng đầu nên chẳng có gì ngạc nhiên nếu nó không phải là lựa chọn số một cho những người say mê tốc độ. Tuy nhiên đối với những nhà quản trị mạng hoặc những ai phải quản lý nhiều thông tin quan trọng thì hệ thống RAID 1 là thứ không thể thiếu. Dung lượng cuối cùng của hệ thống RAID 1 bằng dung lượng của ổ đơn (hai ổ 80GB chạy RAID 1 sẽ cho hệ thống nhìn thấy duy nhất một ổ RAID 80GB).

Phân tích ưu và nhược điểm của Raid 1:
Ưu điểm:khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu cao, giả sử server chúng ta có 2 HDD cấu hình raid 1, khi 1 trong 2 HDD bị hư thì ổ còn lại vẫn chạy và đảm bảo cho server hoạt động bình thường.
Nhượt điểm: khả năng truy xuất chậm hơn so với raid 0 và dung lượng HDD khi cấu hình raid 1 chỉ còn lại ½ dung lượng (giả sử : server có 2 HDD 146GB khi cấu hình raid 1 thì server chỉ nhận thấy dung lương của 1 HDD là 146 Gb).

3. RAID 0+1 (Raid 10)

Có bao giờ bạn ao ước một hệ thống lưu trữ nhanh nhẹn như RAID 0, an toàn như RAID 1 hay chưa? Chắc chắn là có và hiển nhiên ước muốn đó không chỉ của riêng bạn. Chính vì thế mà hệ thống RAID kết hợp 0+1 đã ra đời, tổng hợp ưu điểm của cả hai (raid 0 và raid 1). Tuy nhiên chi phí cho một hệ thống kiểu này khá đắt, bạn sẽ cần tối thiểu 4 đĩa cứng để chạy RAID 0+1. Dữ liệu sẽ được ghi đồng thời lên 4 đĩa cứng với 2 ổ dạng Striping tăng tốc và 2 ổ dạng Mirroring sao lưu. 4 ổ đĩa này phải giống hệt nhau và khi đưa vào hệ thống RAID 0+1, dung lượng cuối cùng sẽ bằng ½ tổng dung lượng 4 ổ, ví dụ bạn chạy 4 ổ 80GB thì lượng dữ liệu “thấy được” là (4*80)/2 = 160GB.

Phân tích ưu và nhược điểm của Raid 10:
Ưu điểm: khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu cao, khả năng chống chịu lỗi về dữ liệu tốt.
Nhược điểm: tốn nhiều chi phí.

4. RAID 5

Đây có lẽ là dạng RAID mạnh mẽ nhất cho người dùng văn phòng và gia đình với 3 hoặc 5 đĩa cứng riêng biệt. Dữ liệu và bản sao lưu được chia lên tất cả các ổ cứng. Nguyên tắc này khá rối rắm. Chúng ta quay trở lại ví dụ về 8 đoạn dữ liệu (1- và giờ đây là 3 ổ đĩa cứng. Đoạn dữ liệu số 1 và số 2 sẽ được ghi vào ổ đĩa 1 và 2 riêng rẽ, đoạn sao lưu của chúng được ghi vào ổ cứng 3. Đoạn số 3 và 4 được ghi vào ổ 1 và 3 với đoạn sao lưu tương ứng ghi vào ổ đĩa 2. Đoạn số 5, 6 ghi vào ổ đĩa 2 và 3, còn đoạn sao lưu được ghi vào ổ đĩa 1 và sau đó trình tự này lặp lại, đoạn số 7,8 được ghi vào ổ 1, 2 và đoạn sao lưu ghi vào ổ 3 như ban đầu. Như vậy RAID 5 vừa đảm bảo tốc độ có cải thiện, vừa giữ được tính an toàn cao. Dung lượng đĩa cứng cuối cùng bằng tổng dung lượng đĩa sử dụng trừ đi một ổ. Tức là nếu bạn dùng 3 ổ 80GB thì dung lượng cuối cùng sẽ là 160GB.
Phân tích ưu và nhược điểm của Raid 5:

Ưu điểm: khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu cao, khả năng chống chịu lỗi về dữ liệu tốt.
Nhược điểm :tốn nhiều chi phí.

A.Tóm tắt về Raid Server

Spanned

_Khả năng tận dụng những phần còn trống của mọi ổ đĩa
_Hỗ trợ gộp chung từ 2 ổ cứng trở lên
_Dung lượng góp chung có thể không bằng nhau
_Tổng dung lượng bằng tổng dung lượng góp chung
_Tốc độ không cải thiện bao nhiêu
_Hư 1 ổ là đi hết
=>Thích hợp cho cá nhân dùng tiết kiệm hơn là triển khai trên Server

Stripted (hay là Raid-0)

_Tốc độ cao nhất do chia đều việc đọc-ghi giữa các ổ
_Hỗ trợ gộp chung từ 2 ổ cứng trở lên
_Dung lượng góp chung của các ổ phải bằng nhau
_Tổng dung lượng bằng tổng dung lượng góp chung
_Hư 1 ổ là đi hết
=>Thích hợp cho Server lưu dữ liệu lớn cần tốc độ truy xuất cao (ảnh, phim, nhạc, ...)

Mirror (hay là Raid-1)

_Chỉ có 2 ổ cứng
_Dung lượng góp chung của 2 ổ phải bằng nhau
_Tổng dung lượng bằng 1 ổ (ổ kia có nhiệm vụ ánh xạ, tức là sao lưu dự phòng nếu ổ kia bị cháy, hỏng vật lý, ...)
_Chỉ dùng 1 ổ.
_Nếu ổ chính hư dữ liệu thì ổ mirror cũng đi theo. Nhưng nếu ổ chính bị cháy hay do hư hỏng vật lý thì ổ mirror sẽ đảm nhiệm
=>Thích hợp cho việc chạy OS (Operating System - Hệ điều hành) cho máy thường (nếu thích chơi sang và phí) và máy chủ. An toàn vật lý (physical), không an toàn luận lý (logical)

Raid-5

_Từ 3 ổ trở lên, trong đó có 1 ổ sẽ là pariti (kiểm tra tính chẵn lẽ của dữ liệu)
_Dung lượng góp chung của 2 ổ phải bằng nhau
_Tổng dung lượng tính theo: dung lượng gộp chung * (hdd-1)
_Khả năng chịu lỗi, tăng tốc độ
=>Thích hợp cho máy thường và máy chủ