Tổng hợp toàn bộ đáp án câu hỏi (CHƯƠNG II)

Xem qua tất cả bài viết của các bạn thảo luận về các câu hỏi của các
chương chúng ta đã học mình nhận thấy có rất nhiều đáp án và rãi rác
khắp các topic rất khó cho các bạn cần lấy về để làm tư liệu ôn thi.
Nay
mình xin được tập hợp tất cả các đáp án từng chương cho vào 1 bài viết
duy nhất, thông qua các đáp án rất mong thầy và các bạn có thể xem qua
và bổ sung thêm cho kiện toàn các đáp án một cách hợp lý và chính xác
nhất.



Câu 1: Trình bày nguyên tắc xử lý ngắt của HDH. Phân biệt ngắt cứng và ngắt mềm. Khái niệm lời gọi hệ thống.
Nguyên tắc xử lý ngắt :
- Với mỗi loại ngắt, có đoạn mã riêng của HĐH dùng để xử lý.
-
Các HĐH hiện đại được dẩn dắt bởi các sự kiện. Nếu ko có tiến trình nào
vận hành, ko có thiết bị I/O nào làm việc, HĐH im lặng chờ và theo dõi.
-
Thông thường mỗi loại ngắt ứng với một dòng trong bản (Véc-tơ ngắt)
chứa con trỏ (Pointer) tới chương trình xử lý loại ngắt đó. Bảng này nằm
ở vùng thấp của RAM (vd: 100 bytes đầu tiên).
- Cơ chế xử lý ngắt
phải có trách nhiệm ghi lại địa chỉ lệnh bị ngắt để sau đó có thể quay
lại. Địa chỉ này cùng với nhiều thông tin khác có thể được ghi vào Ngăn
xếp hệ thống (System Stack) với nguyên tắc làm việc LIFO (Last-In,
First-Out).
* Hai loại nhắt chính :
- Tín hiệu ngắt (Internal Singal) từ các thiết bị (ngắt cứng) truyền qua System Bus.
-
Tín hiệu ngắt từ chương trình người dùng (ngắt mếm) nhờ lời gọi hệ
thống (System Call hay Monitor Call). Lệnh đặc biệt này (ví dụ có tên
INT hoặc SysCall) cơ chế để tiến trình người dùng yêu cầu một dịch vụ
của HĐH (ví dụ yêu cầu thực hiện lệnh I/O).
* Với mỗi loại ngắt, có đoạn mã riêng của HĐH dùng để xử lý.
*
Các HĐH hiện đại được dẩn dắt bởi các sự kiện. Nế ko có tiến trình nào
vận hành, ko có thiết bị I/O nào làm việc, HĐH chờ và theo dõi.
*
Thông thường mỗi loại ngắt ứng với một dòng trong bản (Véc-tơ ngắt)chứa
con trỏ (Pointer) tới chương trình xử lý loại ngắt đó. Bảng này nằm ở
vùng thấp của Ram (ví dụ 100 bytes đầu tiên).
* Cơ chế xử lý ngắt
phải có trách nhiệm ghi lại địa chỉ lệnh bị ngắt để sau đó có thể quay
lại. Địa chỉ này cùng với nhiều thông tin khác có thể được ghi vào Ngăn
xếp hệ thống (System Stack) với nguyên tắc làm việc
LIFO(Last-In,First-Out).

Câu 2: Trình bày tuyến thời gian công nghiệp của một tiến trình có 3 yêu cầu nhật xuất tới thiết bị ngoài.

Không gởi được ảnh câu 2 lên các bạn post dùm

user process executing: Công việc tiến trình người dùng.

Công việc tiến trình người dùng có nét liền và bắt đầu lúc 8h. Đến T1=8h5' cần phải xuất nhập xuất thiết bị ngoại vi.

Thời
điểm T1 công việc của thiết bị ngoaị vi là đang nghỉ ngơi nhưng ngay
sau đó chuyển sang trạng thái làm việc tức là thực hiện tiến trình người
dùng.

Trong thời gian T1 -> T2 tiến trình người dùng vẫn làm việc, trong khi đó nhập xuất (I/O) vẫn làm việc

Nhập xuất hoạt động theo nguyên lý trên gọi là nhập xuất (I/O) không đồng bộ.

Tại
T2 hệ thống sẽ làm việc sau khi tiến trình người dùng hết nhập xuất.
Sau đó, tiến trình người dùng tiếp tục làm việc còn nhập xuất (I/O)
chuyển sang trạng thái nghỉ ngơi.

Câu 3: Trình bày 2
phương thức nhập xuất (I/O). Phân biệt nhập xuất đồng bộ với nhập xuất
không đồng bộ (Synchronous & Asynchronous).
Có 2 phương thức đó là:
1. Đồng Bộ (Synchronous):
Là
khái niệm nói lên tính nguyên tắc, đòi hỏi các dữ liệu, tiến trình...
có liên quan phải được kết nối, liên hệ theo một trình tự thực hiện, một
định dạng,... cách thức cố định, không bao giờ thay đổi. Trong một
chuỗi các hàm của một quy trình có “n” tác vụ, nếu nó được bảo là đồng
bộ thì trình tự thực hiện các hàm đó sẽ không bao giờ thay đổi. Hàm A đã
được thiết lập để được gọi và chạy trước hàm B thì dù có phải đợi dài
cổ hàm B cũng phải chờ hàm A kết thúc mới được phép bắt đầu. Một dây
chuyền sản xuất công nghiệp của một nhà máy có thể coi là một quá trình
đồng bộ. Hay nói cách khác đó là CHỜ ĐỢI, nghĩa là tiến trình người dùng
phải chờ cho đên khi quá trình nhập - xuất (I/O) kết thúc thì mới thực
hiện tiếp tiến trình khác.
Ví Dụ: khi chơi game, một số game sẽ yêu
cầu bạn "press any key" nghĩa là bấm một phím bất kỳ để tiếp tục chơi
game. Hay khi cài đặt một chương trình, bạn phải nhấp chuột vào các yêu
cầu để chương trình tiếp tục cài đặt.

2. Không Đồng Bộ (Asynchronous):
Là
một khái niệm có thể nói là ngược lại với Synchronous. Nó nói lên sự
thiếu chặt chẽ, tính liên kết yếu, quản lý vô cùng khó khăn tuy nhiên
lại uyển chuyển và khả năng tùy biến cao. Trong một chuỗi các hàm của
một quy trình có “n” tác vụ, nếu nó được bảo là bất đồng bộ thì có nghĩa
là cho dù hàm B được gọi sau hàm A nhưng không ai đảm bảo được rằng hàm
A sẽ phải kết thúc trước hàm B và hàm B bắt buộc phải chỉ được gọi chạy
khi hàm A kết thúc. Hay nói cách khác là KHÔNG CHỜ ĐỢI, tiến trình
người dùng sẽ được làm việc đồng thời song song với nhập - xuất.
Ví
Dụ: việc sử dụng máy in hay máy Fax, bạn chỉ cần cho nó chạy, trong thời
gian thiết bị làm việc bạn có thể làm các việc khác mà không cần phải
đợi thiết bị chạy xong.

Liên hệ thực tế: ví dụ trong giao thông,
trên một con đường được tổ chức đồng bộ (có CSGT) thì khi kẹt xe xảy ra,
xe nọ nối đuôi xe kia, đi đúng làn đường vì đơn giản mọi thành phần
tham gia giao thông đều tuân thủ luật giao thông đường bộ và hướng dẫn
của CSGT. Tuy nhiên trên một con đường khác thiếu đồng bộ (không có
CSGT) thì khi kẹt xe bạn có thể vác xe lên vai, hay phóng xe lên vỉa hè,
vượt đèn đỏ, lao bừa vô hẻm, đi lấn tuyến
Câu 4: Trình bày mô hình phân cấp các loại bộ nhớ và nguyên lý lưu gần.
Mô hình phân cấp các loại bộ nhớ:

Ảnh đính kèm bên dưới

Thanh ghi là một bộ nhớ dung lượng nhỏ và rất nhanh được sử dụng để
tăng tốc độ xử lý của các chương trình máy tính bằng cách cung cấp các
truy cập trực tiếp đến các giá trị cần dùng, tính toán dữ liệu, sau đó
chuyển kết quả vào bộ nhớ chính. Các thanh ghi nằm bên trong CPU.
-
Cache: một hoặc nhiều: L1, L2, L3,... nơi lưu trữ các dữ liệu nằm chờ
các ứng dụng hay phần cứng xử lý. Nó chứa lệnh và dữ liệu thường xuyên
dùng đến .Mục đích của nó là để tăng tốc độ xử lý, nó giống như một trạm
trung chuyển hay cảng tập kết hàng hoá.
- Bộ nhớ chính (main memory):
Bộ nhớ RAM (Random access memory), hay Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: Tốc
độ truy cập nhanh, lưu trữ dữ liệu tạm thời, dữ liệu sẽ bị mất đi khi
bị cắt nguồn điện;
Bộ nhớ ROM (Read Only Memory), hay Bộ nhớ chỉ
đọc: Lưu trữ các chương trình mà khi mất nguồn điện cung cấp sẽ không bị
(xóa) mất. Ngày nay còn có công nghệ FlashROM tức bộ nhớ ROM không
những chỉ đọc mà còn có thể ghi lại được, nhờ có công nghệ này BIOS được
cải tiến thành FlashBIOS.
- Đĩa từ (magnetic disk): có dung lượng
lớn, giá rẻ, dùng làm bộ nhớ thứ cấp , có chức năng dùng để chứa chương
trình và dữ liệu, nội dung sẽ không bị xóa khi xảy ra mất điện.
- Băng từ (magnetic tape)
Nguyên tắc lưu gần (CACHING):
- Là nguyên tắc quan trọng của hệ thống máy tính.
-
Thông tin từ RAM có thể được cơ chế phần cứng đưa vào bộ nhớ nhanh hơn
gọi là Cache. Khi CPU cần chính thông tin đó,không cần phải truy xuất
RAM, mà lấy ngay từ Cache.
- Loại bộ nhớ này không do HĐH quản lý và cấp phát.
-Thực tế, RAM là loại Cache nhanh so với đĩa cứng và HĐH có chức năng quản lý sự lưu chuyển dữ liệu giữa hai loại bộ nhớ này.

Vd:Trong
nhà bạn có một tủ sách lớn chứa rất nhiều sách, nhưng bạn chỉ thường
xuyên đọc một vài quyển nào đó. Thay vì bạn phải mất công đi lấy và mang
đi cất sau mỗi lần đọc thì bạn có thể tạo một giá sách nhỏ để những
quyển sách đó gần bàn đọc. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và tạo sự
tiện lợi cho bạn.

Câu 5: Trình bày nguyên lý bảo vệ phần cứng bằng mode bit.
Một Mode Bit được đưa vào phần cứng của máy để chỉ báo chế độ làm việc hiện hành: 0 - Monitor Mode, 1 - User Mode.

Khi xảy ra ngắt, phần cứng chuyển từ User Mode sang Monitor Mode bằng cách đặt Mode Bit thành 0.

Hệ điều hành đặt Mode Bit bằng 1 trước khi trả điều khiển về tiến trình người dùng.

Một số lệnh máy chỉ thực hiện được trong Monitor Mode (Các lệnh ưu tiên).

Tiến trình người dùng có thể gián tiếp thực hiện các lệnh ưu tiên qua Lời gọi hệ thống (System Call).

MS-DOS không có Dual-Mode.

Bộ
xử lý Pentium hỗ trợ Mode bit, do đó các HĐH Windows 2000/XP/2003/Vista
và OS/2 tận dụng được tính năng này để bảo vệ máy tính tốt hơn.
Câu 6 : Trình bày thuật giải bảo vệ bộ nhớ chính bằng thanh ghi cơ sở và thanh ghi giới hạn?
TL:
-
Để tiến trình người dùng không can thiệp được vào vùng nhớ của hệ điều
hành và các tiến trình khác, thường sử dụng hai thanh ghi :
. Thanh ghi Cơ sở (Base register): được dùng để lưu trữ địa chỉ ô nhớ hợp lệ nhỏ nhất
. Thanh ghi Giới hạn (Limit register): lưu trữ kích thước của cả ô nhớ.
Ví
dụ, nếu thanh ghi base lưu trữ giá trị 300040 và thanh ghi limit lưu
trữ giá trị là 120900 thì chương trình sẽ có thể truy cập hợp lệ vào các
địa chỉ ô nhớ trong khoảng từ 300040 cho đến 420940.
- Chỉ có HĐH mới có thể sửa được nội dung hai thanh ghi này. Vì thanh ghi base và limit chỉ có thể được nạp bởi hệ điều hành