ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI BÀI GIẢNG TIN HỌC CƠ SỞ BÀI 10 HỆ ĐIỀU HÀNH Giảng viên: ĐÀO KIẾN QUỐC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI BÀI GIẢNG TIN HỌC CƠ SỞ (Được thực dự án eBook) NỘI DUNG  Khái niệm hệ điều hành  Chức hệ điều hành  Tiến triển hệ điều hành BÀI 10 HỆ ĐIỀU HÀNH Giảng viên: ĐÀO KIẾN QUỐC Email: dkquoc@vnu.edu.vn HỆ ĐIỀU HÀNH     Trong thời kỳ đầu, máy tính cịn đơn giản, phương thức điều khiển trực tiếp Hiệu suất sử dụng máy thấp Khi máy tính phức tạp, việc điều khiển trực tiếp thực Cần dùng máy tính để quản lý hoạt động thơng qua phần mềm Phần mềm cần khởi động máy tính làm việc điều khiển việc thực chương trình khác Phần mềm trở thành môi trường hoạt động phần mềm khác gọi hệ điều hành (operating system – OS) Máy tính + OS trở thành máy ảo Sử dụng máy tính ngày sử dụng hệ điều hành CHỨC NĂNG CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH      Quản lý thiết bị Quản lý thơng tin lưu trữ nhớ ngồi Quản lý tiến trình xử lý Cung cấp mơi truờng cho giao tiếp người – máy Cung cấp số tiện ích PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC VỚI MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ   Máy tính hệ có cấu hình thấp, với phương thức làm việc trực tiếp, khơng có hệ điều hành Từ máy tính hệ 2, – – –  Tốc độ CPU tăng đáng kể Dung lượng nhớ cải thiện Thiết bị ngoại vi có hiệu chấp nhận Nhập liệu chủ yếu qua bìa đục lỗ (punched card) sử dụng băng từ đĩa từ Dấu ấn quan trọng hệ điều hành thời kỳ xử lý theo lô XỬ LÝ THEO LÔ (batch processing)    Việc chuyển tiếp thủ công từ công việc (một chương trình) sang chương trình khác thời gian can thiệp thao tác viên Việc chuyển thủ công cơng đoạn chương trình thời gian đáng kể Cần tối thiểu hóa thời gian chuyển tiếp: tạo lô gồm nhiều công việc, công đoạn điều khiển tự động việc chuyển tiếp   Bìa đục lỗ vốn dùng để mã hóa chương trình liệu Giải pháp: thêm bìa điều khiển yêu cầu lệnh ngôn ngữ điều khiển công việc JCL XỬ LÝ THEO LÔ  JCL (Job Control Language) gồm lệnh bắt đầu ký tự // Có dạng thức lệnh: – – –   Lệnh khai báo công việc Lệnh thực công việc Lệnh mơ tả liệu Trong bìa, có phân biệt bìa điều khiển bìa thường (dành cho chương trình liệu) Bìa điều khiển bắt đầu mã đặc biệt // /$ Hệ điều hành đơn giản chương trình đọc bìa, phát thấy bìa điều khiển thực lệnh bìa điều khiển mức hệ điều hành VÍ DỤ VỀ CÁC LỆNH CỦA JCL Các lệnh Ý nghĩa //JOB TKTU Thông báo cho bắt đầu JOB có tên TKTU //FORTRAN Gọi chương trình dịch FORTRAN để dich chương trình đọc mã nhị phân Các bìa chương trình nguồn Các bìa đọc vào để dịch, kết dịch lưu nhớ băng từ //LINK TKTU Gọi chương trình liên kết mơ đun đối tượng //LOAD TKTU Nạp chương trình dịch vào nhớ //RUN Yêu cầu thi hành chương trình Các bìa liệu //ENDJOB JOB Thông báo hết JOB, xoá nhớ, chuyển sang JOB tiếp PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC VỚI MÁY TÍNH THẾ HỆ THỨ  Các máy tính hệ thứ điển hình dịng IBM/360 – Tốc độ khoảng vài trăm nghìn phép tính giây – Bộ nhớ khoảng vài chục MB – Ngoại vi phong phú có đĩa từ, terminal (dump terminal)  Nhiều nguyên lý làm việc hệ điều hành đời thời kỳ tăng hiệu suất khai thác máy: – Đa chương trình – Phân chia thời gian, – Đa nhiệm, đa người dùng, – Bộ nhớ ảo – Spooling ĐA CHƯƠNG TRÌNH (Multi-Program)     Mục đích song song hố hoạt động ngoai vi CPU để tận dụng công suất CPU thiết bị ngoại vi Phần cứng có khả điều khiển cục hệ thống ngắt (interrupt system) cho phép thông báo trạng thái ngoại vi để điều phối động tài nguyên máy Cho phép nạp đồng thời nhiều chương trình đồng thời để chương trình chiếm CPU Khi chương trình làm việc với ngoại vi CPU chuyển cho chương trình khác Trong CPU dùng cho chương trình này, chương trình khác sử dụng máy in chương trình thứ đọc bìa liệu Mỗi trạng thái ngoại vi thay đổi, máy tính sinh ngắt để đình tạm thời cơng việc thời trao quyền cho chương trình điều phối tài ngun (một mơ đun hệ điều hành) SPOOLING (Simultaneous Peripheral Operation On Line)   Song song hố thực thiết bị ngoại vi không cần đến tham gia CPU Mục đích chế spooling nạp trước thông tin giao tiếp với ngoại vi chậm vào ngoại vi nhanh Khi chưa cần đọc bìa liệu vào nhớ đọc liệu từ bìa vào đĩa cứng song song với hoạt động CPU Sau cần đọc liệu đọc từ đĩa cứng nhanh nhiều Spooling sử dụng lần đầu hệ điều hành OS/360 SPOOLING (Simultaneous Peripheral Operation On Line)   Song song hố thực thiết bị ngoại vi không cần đến tham gia CPU Mục đích chế spooling nạp trước thông tin giao tiếp với ngoại vi chậm vào ngoại vi nhanh VD: Khi chưa cần đọc bìa liệu vào nhớ đọc liệu từ bìa vào đĩa cứng song song với hoạt động CPU Sau cần đọc liệu đọc từ đĩa cứng nhanh nhiều Spooling sử dụng lần đầu hệ điều hành OS/360 Tính Đọc liệu từ máy đọc bìa vào đĩa Đọc liệu từ máy đọc bìa Tính tiếp Đọc liệu từ đĩa Tính tiếp  Ngày spooling dùng cho máy in Các file hình ảnh in máy in chưa sẵn sàng tạo sẵn máy tính đưa vào hàng đợi máy in PHÂN CHIA THỜI GIAN (Time-Sharing )     Chế độ đa chương trình đơn giản buộc chương trình tiến triển Chế độ phân chia thời gian chia tài nguyên máy (chủ yếu CPU) cho chương trình khoảng thời gian Giải pháp làm tăng hiệu suất khai thác máy lên cao phần lớn từ trạm cuối (terminal) chủ yếu thời gian gõ bàn phím, khơng cần đến tồn CPU cho công việc Phân chia thời gian tạo chế độ khai thác, cắm terminal vào hệ thống phục vụ khai thác phân tán ĐA NHIỆM (Multi-task) VÀ ĐA NGƯỜI DÙNG (Multi-user)    Phân chia thời gian đẻ chế độ đa nhiệm – ứng dụng tiến triển đồng thời, giúp cho máy tính quản lý nhiều nhiệm vụ có tính thời gian thực Nói đến đa nhiệm tức phân chia thời gian Đa nhiệm nghĩa nhiều người dùng đồng thời Chế độ nhiều người dùng đồng thời xuất sớm từ sử dụng máy tình tập thể thơng qua trạm cuối (terminal) Máy tính cần phải quản lý giao tiếp người sử dụng cách phân tán Ví dụ Window 95 đa nhiệm không đa người dùng, Windows 2000 UNIX đa người dùng BỘ NHỚ ẢO (Virtual Memory)      Bộ nhớ chia trang Mỗi chương trình nạp vào số trang định, phần lại nằm BNN Khi chạy ngồi vùng chương trình có mặt nhớ, hệ điều hành hốn chuyển phần chương trình cần chạy từ BNN vào thay phần vừa dùng xong Bộ nhớ trở thành vùng mở rộng cho nhớ Chế độ nhớ ảo cho phép chạy nhiều chương trình đồng thời có tổng độ dài lớn kích thước nhớ Phân biết chế độ nhớ ảo với sử dụng nhớ cho nhiều đối tượng người lập trình tự bố trí (VD kỹ thuật overload) Trong chế độ nhớ ảo,việc thay trang hệ điều hành thực tự động Bộ nhớ Prg Prg Prg Bộ nhớ phân trang HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY TÍNH CÁ NHÂN   Ưu tiên cho thân thiện (user- friendly) Ví dụ DOS (disk operating system) Microsoft – – – – DOS sử dụng cấu trúc thơng tin nhới ngồi theo kiểu hình với cấu trúc thư mục DOS giao tiếp với người sử dụng qua lệnh môi trường text DOS cung cấp chế độ thi hành công việc có sẵn hệ điều hành (lệnh trong) thi hành ứng dụng lệnh hệ điều hành (lệnh ngoài) So với hệ điều hành trước DOS thực dễ dùng Sau có vài hệ thống cải thiện giao diện DOS Norton Commander cho phép dễ sử dụng HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY TÍNH CÁ NHÂN  Ví dụ WINDOWS, với việc sử dụng môi trường đồ hoạ với thành phần là: – – – – – Các vùng cho ứng dựng dạng cửa sổ (window) Các biểu tượng (icon), Cơ chế định đối tượng làm việc qua trỏ (cursor) chuột (mouse), thực đơn hai chiều xuất lúc cần thiết (pull-down menu) Cung cấp thông tin tương tác qua hộp thoại (dialog box) với nhiều đối tượng phong phú HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY TÍNH CÁ NHÂN  Cơ chế plug & play – – – Thiết bị ngoại vi phát triển nhanh, ngoại vi cần có chương trình điều khiển (driver) riêng tương ứng gây khó khăn cho người sử dụng không chuyên nghiệp Cơ chê plug&play cho phép nhận diện ngoại vi tự động, tự nạp driver cho thi hành mà không cần khởi động hệ điều hành Cơ chế đòi hỏi chuẩn hoá giao tiếp với ngoại vi hệ điều hành có kho mẫu điều khiển điều khiển thiết bị thông thường HỆ ĐIỀU HÀNH CỦA MÁY TÍNH LỚN       Về sử dụng UNIX UNIX thiết kế hệ điều hành đa nhiệm nhiều người dùng với chế phân chia thời gian Do quan niệm có nhiều người dùng nên có chế kiểm sốt thẩm quyền nghiêm ngặt để đảm bảo an tồn cho chương trình chạy máy tính Hệ thống file UNIX phân cấp theo thư mục có thuộc tính để kiểm sốt thẩm quyền: quyền đọc, quyền sửa, quyền thực cho thân người tạo file, nhóm người sử dụng cho người khác UNIX cung cấp nhiều tiện ích dạng lệnh Chúng bao gồm: lệnh thao tác với file thư mục, phương tiện để tìm kiếm, phương tiện lập trình, hệ soạn thảo văn bản, lệnh để quản trị hệ thống Chuẩn POSIX (Portable Operating System Interface) 1003.2 Hội đồng tiêu chuẩn IEEE quy định cú pháp ngữ nghĩa khoảng 100 lệnh UNIX Có phiên UNIX chạy môi trường đồ hoạ X-Windows VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX        Một UNIX cho PC Linus Torwalds viết Mã nguồn mở, tiếp tục phát triển bới cộng đồng người dùng Miễn phí Tính ổn định cao (dùng tốt với ứng dụng Internet) Chưa thực thân thiện Windows Có nhiều biến thể có giao diện dễ dùng windows Ubuntu, RedHat Chưa sử dụng rộng rãi phần mềm ứng dụng so với Windows hay Mac OS HẾT BÀI 10 HỆ ĐIỀU HÀNH CẢM ƠN ĐÃ THEO DÕI BÀI GIẢNG ... hiệu chấp nhận Nhập liệu chủ yếu qua bìa đục lỗ (punched card) sử dụng băng từ đĩa từ Dấu ấn quan trọng hệ điều hành thời kỳ xử lý theo lơ XỬ LÝ THEO LƠ (batch processing)    Việc chuyển tiếp... (Simultaneous Peripheral Operation On Line)   Song song hố thực thiết bị ngoại vi không cần đến tham gia CPU Mục đích chế spooling nạp trước thơng tin giao tiếp với ngoại vi chậm vào ngoại vi nhanh Khi... song với hoạt động CPU Sau cần đọc liệu đọc từ đĩa cứng nhanh nhiều Spooling sử dụng lần đầu hệ điều hành OS/360 SPOOLING (Simultaneous Peripheral Operation On Line)   Song song hố thực thiết bị