Loại Controller nào KHÔNG được sử dụng giao tiếp với thiết bị nhập xuất (Input / Output)?

Hệ điều hành giao tiếp với thiết bị ngoại vi thông qua các cổng I/O. Các cổng này được ánh xạ vào không gian địa chỉ bộ nhớ hoặc một không gian địa chỉ I/O riêng biệt. Trong phương pháp "I/O instructions", địa chỉ trỏ đến các thanh ghi trên thiết bị I/O thường nằm ngoài vùng địa chỉ bộ nhớ chính để tránh xung đột địa chỉ và cho phép hệ thống quản lý các thiết bị ngoại vi một cách hiệu quả hơn.

Phương án A không đúng vì địa chỉ thiết bị I/O thường không nằm ở đầu vùng địa chỉ bộ nhớ chính, để tránh gây ra nhầm lẫn với các địa chỉ bộ nhớ thông thường.

Phương án B là chính xác vì các địa chỉ I/O thường nằm ở một không gian địa chỉ riêng, tách biệt với không gian địa chỉ bộ nhớ chính.

Phương án C không đúng vì địa chỉ thiết bị I/O không nhất thiết phải nằm ở cuối vùng địa chỉ bộ nhớ chính.

Phương án D không đúng vì bộ nhớ đệm (cache) là một loại bộ nhớ khác, được sử dụng để tăng tốc độ truy cập dữ liệu, không liên quan trực tiếp đến địa chỉ của các thiết bị I/O.

Phương pháp “memory-mapped I/O” (I/O ánh xạ bộ nhớ) là một kỹ thuật cho phép hệ điều hành giao tiếp với các thiết bị ngoại vi bằng cách ánh xạ các thanh ghi của thiết bị I/O vào không gian địa chỉ bộ nhớ chính. Điều này có nghĩa là hệ điều hành có thể truy cập các thanh ghi của thiết bị I/O giống như truy cập một vị trí bộ nhớ thông thường. Khi hệ điều hành đọc hoặc ghi vào một địa chỉ bộ nhớ đã được ánh xạ đến một thanh ghi I/O, dữ liệu sẽ được truyền đến hoặc nhận từ thiết bị ngoại vi tương ứng.

* Phương án A: Địa chỉ trỏ đến các thanh ghi I/O không nằm trong vùng bộ nhớ đệm (buffer memory). Bộ nhớ đệm được sử dụng để lưu trữ tạm thời dữ liệu trong quá trình truyền, chứ không phải là vị trí ánh xạ của các thanh ghi I/O.
* Phương án B: Địa chỉ trỏ đến các thanh ghi I/O không nằm ngoài vùng địa chỉ bộ nhớ. Chúng được ánh xạ *vào* một phần của không gian địa chỉ bộ nhớ chính.
* Phương án C: Đây là đáp án đúng. Memory-mapped I/O ánh xạ địa chỉ các thanh ghi I/O vào không gian địa chỉ bộ nhớ chính, cho phép hệ điều hành truy cập chúng như các vị trí bộ nhớ thông thường.
* Phương án D: Địa chỉ trỏ đến các thanh ghi I/O không ánh xạ vào bộ nhớ cache. Bộ nhớ cache là một bộ nhớ tốc độ cao được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu thường xuyên được truy cập, nhằm tăng tốc độ truy cập bộ nhớ. Nó không liên quan trực tiếp đến việc ánh xạ địa chỉ của các thanh ghi I/O.

Cấu trúc chung của một phần cứng I/O có khả năng giao tiếp với máy tính thường bao gồm hai lớp chính: lớp thiết bị vật lý (physical device layer) và lớp các bộ điều khiển (controller layer).

- Lớp thiết bị vật lý: Đây là lớp phần cứng thực tế, ví dụ như ổ cứng, bàn phím, chuột, máy in, v.v. Nó thực hiện các thao tác I/O vật lý, chẳng hạn như đọc/ghi dữ liệu lên đĩa, nhận tín hiệu từ bàn phím, v.v.

- Lớp các bộ điều khiển: Lớp này đóng vai trò trung gian giữa thiết bị vật lý và hệ thống máy tính. Các bộ điều khiển (controllers) chịu trách nhiệm quản lý và điều khiển hoạt động của thiết bị vật lý. Chúng nhận các lệnh từ hệ thống, chuyển đổi chúng thành các tín hiệu điều khiển phù hợp cho thiết bị, và sau đó nhận dữ liệu từ thiết bị và chuyển nó trở lại hệ thống.

Các lớp driver và kernel là các thành phần phần mềm, không phải là thành phần phần cứng.

Vì vậy, đáp án đúng là C.

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.