Cấu trúc chung của một phần cứng I/O có khả năng giao tiếp với máy tính thường gồm các lớp nào?

Hệ điều hành quản lý hệ thống nhập xuất (I/O) thông qua một tập hợp các thành phần được gọi là I/O Subsystem. I/O Subsystem bao gồm các driver (trình điều khiển thiết bị) để giao tiếp với phần cứng cụ thể, bộ nhớ đệm (buffer) để lưu trữ tạm thời dữ liệu, và các cơ chế khác để quản lý việc truyền dữ liệu giữa các thiết bị và bộ nhớ chính.

* I/O Subsystem: Là một phần của hệ điều hành, cung cấp giao diện để các ứng dụng có thể truy cập các thiết bị I/O một cách thống nhất và trừu tượng.
* Drivers: Là các chương trình phần mềm cho phép hệ điều hành giao tiếp với các thiết bị phần cứng cụ thể. Mỗi thiết bị I/O thường có một driver riêng.
* Bộ nhớ đệm: Được sử dụng để lưu trữ tạm thời dữ liệu trong quá trình truyền giữa các thiết bị I/O và bộ nhớ chính. Điều này giúp cải thiện hiệu suất bằng cách giảm số lần truy cập trực tiếp vào bộ nhớ chính.

Chương trình bootstrap, hay còn gọi là boot loader, là một đoạn mã nhỏ được thực thi đầu tiên khi máy tính khởi động. Nhiệm vụ chính của nó là khởi tạo phần cứng, kiểm tra hệ thống và sau đó tải hệ điều hành từ ổ đĩa vào bộ nhớ RAM để hệ điều hành có thể bắt đầu hoạt động. Vì chương trình này cần thiết ngay từ khi máy tính bật nguồn, nó phải được lưu trữ ở một nơi mà máy tính có thể truy cập ngay lập tức mà không cần đến hệ điều hành. Bộ nhớ ROM (Read-Only Memory) là loại bộ nhớ chỉ đọc, dữ liệu được ghi vào ROM khi sản xuất và không thể thay đổi trong quá trình sử dụng bình thường. Do đó, ROM là nơi lý tưởng để lưu trữ chương trình bootstrap, đảm bảo rằng nó luôn sẵn sàng khi máy tính khởi động.

* Đáp án A sai: Bộ nhớ RAM (Random Access Memory) là bộ nhớ khả biến, dữ liệu trong RAM sẽ bị mất khi tắt nguồn điện. Do đó, không thể lưu trữ chương trình bootstrap ở RAM.
* Đáp án B sai: Sector thứ 1 của đĩa cứng vật lý thường chứa Master Boot Record (MBR) hoặc GUID Partition Table (GPT), chứa thông tin về cách phân vùng đĩa cứng và vị trí của boot loader, chứ không phải là toàn bộ chương trình bootstrap.
* Đáp án C đúng: Bộ nhớ ROM (Read-Only Memory) là nơi lưu trữ chương trình bootstrap vì dữ liệu trong ROM không bị mất khi tắt nguồn và có thể truy cập ngay khi khởi động.
* Đáp án D sai: Bộ nhớ đệm (cache) là bộ nhớ tốc độ cao được sử dụng để lưu trữ tạm thời dữ liệu thường xuyên được truy cập để tăng tốc độ truy cập. Nó không phù hợp để lưu trữ chương trình bootstrap.

Các giải thuật định thời truy cập đĩa được sử dụng để tối ưu hóa thứ tự truy cập các sector trên đĩa cứng, nhằm giảm thiểu thời gian di chuyển đầu đọc và cải thiện hiệu suất tổng thể. Các giải thuật phổ biến bao gồm:

* FCFS (First-Come, First-Served): Giải thuật đơn giản nhất, phục vụ các yêu cầu theo thứ tự đến.
* SSTF (Shortest Seek Time First): Chọn yêu cầu gần vị trí đầu đọc hiện tại nhất để phục vụ tiếp theo.
* SCAN: Đầu đọc di chuyển theo một hướng, phục vụ tất cả các yêu cầu trên đường đi, sau đó đảo ngược hướng và tiếp tục.
* C-SCAN (Circular SCAN): Tương tự SCAN, nhưng sau khi đến cuối đĩa, đầu đọc sẽ quay trở lại vị trí đầu đĩa mà không phục vụ bất kỳ yêu cầu nào trên đường quay lại.
* C-LOOK: Tương tự C-SCAN, nhưng thay vì di chuyển đến hết đĩa, đầu đọc chỉ di chuyển đến yêu cầu xa nhất theo hướng hiện tại.

Như vậy, đáp án D là chính xác vì bao gồm các thuật toán FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN và C-LOOK, đều là các giải thuật định thời truy cập đĩa phổ biến. Các đáp án khác không đúng vì chứa các thuật toán không liên quan hoặc thiếu các thuật toán quan trọng.

* Đáp án A sai vì Round-robin là giải thuật định thời CPU, không phải cho đĩa.
* Đáp án B sai vì First-fit, Best-fit, Worst-fit là các giải thuật quản lý bộ nhớ, không phải cho đĩa.
* Đáp án C sai vì thiếu giải thuật SCAN, một giải thuật định thời đĩa quan trọng.

Thuật toán SCAN (còn gọi là thuật toán thang máy) hoạt động bằng cách di chuyển đầu đọc đĩa theo một hướng (tăng hoặc giảm) và phục vụ tất cả các yêu cầu trên đường đi. Khi đến cuối một hướng, đầu đọc sẽ đảo ngược hướng và tiếp tục phục vụ các yêu cầu.

Trong trường hợp này, không có thông tin về hướng ban đầu của đầu đọc đĩa. Tuy nhiên, ta có thể giả định rằng đầu đọc đĩa đang di chuyển theo chiều tăng.

Dựa trên giả định này, thứ tự phục vụ sẽ là: 53, 65, 67, sau đó đảo chiều và tiếp tục 37, 14, rồi tiếp tục theo chiều tăng là 98, 122, 124, 183.

Vậy đáp án đúng là B.