Bao cao mon hoc he dieu hanh

lOMoAR cPSD| 12922853 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ IU HNH H Ni, 11/ 2022 Viện đại học mở hà nội Khoa công nghệ điện tử - thông tin Viện đại h lOMoAR cPSD| 12922853 BN NHN XẫT CA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Tên đề tài: Báo cáo môn học Hệ điều hành Nhận xét: a Tinh thần, thái độ làm việc khả sáng tạo: b Về nội dung đồ án: Đánh giá (điểm báo cáo): Hà Nội, ngày tháng năm 2022 lOMoAR cPSD| 12922853 LỜI NÓI ĐẦU Hệ Điều Hành (Operating Systems) thành phần khơng thể thiếu hệ thống máy tính Một máy tính đắt tiền, cấu hình cao khơng có hệ điều hành khơng thể sử dụng Hệ điều hành điều khiển hoạt động máy tính, giúp việc sử dụng máy tính trở nên đơn giản, dễ dàng hiệu nhiều Do môn học “Hệ điều hành” môn học quan trọng cần thiết chương trình đào tạo chuyên ngành tin học hệ cao đẳng kỹ sư Môn học Hệ điều hành mơn học có kiến thức bao gồm ba dạng Thứ nhất, kiến thức kỹ việc cài đặt, sử dụng, khai thác, đánh giá hệ điều hành cách hiệu Các kiến thức cần thiết cho người sử dụng chuyên gia vận hành, phục vụ hạ tầng tính tốn nói chung Thứ hai, hệ điều hành xem xét từ góc độ thiết kế xây dựng Đây kiến thức cần thiết cho chuyên gia hệ thống người tham gia thiết kế, xây dựng hệ điều hành Thứ ba, kiến thức khái niệm nguyên lý chung hệ điều hành thành phần quan trọng hệ thống máy tính Cần lưu ý việc phân chia tương đối khối kiến thức có liên quan đến Trong tài liệu này, kiến thức hệ điều hành trình bày theo dạng thứ ba với mục đích cung cấp kiến thức khái niệm nguyên lý hoạt động hệ điều hành, từ giúp có hiểu biết sâu hệ thống máy tính Những nguyên lý khái niệm trình tài liệu mang tính tổng qt cho hệ điều hành nói chung, thay dựa hệ thực hành cụ thể nào, nhiên có đan xen thực hành làm số hệ điều hành phổ biến Tuy nhiên, để giúp có liên kết lý thuyết thực tế, số kỹ thuật hệ điều hành cụ thể trình bày ví dụ minh họa, đặc biệt ý tới hệ điều hành sử dụng rộng rãi Việt Nam Các nội dung báo cáo trình bày thành bảy tương ứng với bảy chương Chương bao gồm khái niệm chung hệ điều hành, vai trò hệ thống máy tính, thành phần chức số kiểu kiến trúc thơng dụng Chương tóm tắt q trình hình thành phát triển hệ điều hành, qua trình bày số khái niệm kỹ thuật quan trọng hệ điều hành số xu hướng tính tốn hình thành Kết thúc chương ví dụ số hệ điều hành tiêu biểu Chương tìm hiểu chuyên sâu cấu trúc hệ điều hành, biết thành phần hệ điều hành, hiểu dịch vụ mà hệ điều hành cung cấp hiểu cấu trúc hệ thống máy tính Chương trình bày quản lý tiến trình hệ điều hành, tập trung vào quản lý tiến trình hệ thống với CPU nhiều tiến trình Những nội dung chương bao gồm: khái niệm tiến trình, trạng thái tiến trình, thao tác thơng tin quản lý tiến trình, dịng thực hiện, vấn đề điều độ tiến trình, đồng hóa tiến trình đồng thời Chương trình bày lập lịch cho tiến trình Chúng ta tìm hiểu khái niệm lập lịch, thuật toán lập lịch sử dụng hệ điều hành Nội dung chương bao gồm: Khái niệm lập lịch, tiêu chuẩn lập lịch, giải thuật lập lịch, lập lịch multiprocessor, lập lịch thời gian thực lựa chọn giải thuật Chương trình bày đồng tiến trình với nội dung sau: nhu cầu đồng hóa, vấn đề đồng giải pháp Qua có lOMoAR cPSD| 12922853 thể hiểu vấn đề tranh chấp tiến trình hệ điều hành, biết giải pháp để giải tranh chấp, hiểu vấn đề giải tranh chấp, biết yêu cầu giải pháp việc giải tranh chấp phân nhóm giải pháp Chương tìm hiểu Deadlocks bao gồm tốn deadlock, mơ hình hệ thống, tính chất deadlock phương pháp giải deadlock, từ ta hiểu vấn đề tốn deadlock tính chất deadlock, hiểu phương pháp giải deadlock Chương 7, chương nhớ, bao gồm nhớ nhớ ảo, biết khái niệm liên quan đến nhớ, chế mơ hình để quản lý nhớ, cách cài đặt nhớ ảo số vấn đề liên quan đến nhớ ảo Và cuối phần tổng hợp số tập thực hành chương trình học Bài báo cáo biên soạn từ giảng cô Lê Thu Cúc môn Mạng máy tính Hệ điều hành Đại học Mở Hà Nội Trong trình biên soạn báo cáo, em có nhiều cố gắng song khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong muốn nhận ý kiến phản hồi, góp ý cho thiếu sót ý kiến việc cập nhật, hoàn thiện nội dung cáo Hà Nội 03/2022 TÁC GIẢ lOMoAR cPSD| 12922853 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU 12 CHƢƠNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH VÀ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG MÁY TÍNH 13 1.1 CÁC KHÁI NIỆM 13 1.1.1 Hệ điều hành gì? 13 1.1.2 Các thành phần hệ thống máy tính 13 1.1.3 Các thành phần hệ thống nhập/xuất 14 1.1.4 Các thành phần hệ điều hành 14 1.1.5 Chức hệ điều hành 14 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 15 1.3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG MÁY TÍNH 15 1.3.1 Hệ thống xử lý theo lô (Batch Systems) 15 1.3.2 Hệ thống xử lý đa chương (MultiProgramming Systems) 16 1.3.3 Hệ thống xử lý đa nhiệm (Multitasking Systems) 17 1.3.4 Hệ thống đa xử lý (Multiprocessor Systems) 18 1.3.5 Hệ thống xử lý phân tán (Distributed Operating Systems) 18 1.3.6 Hệ thống nhúng (Embedded Systems) 19 CHƢƠNG TÌM HIỂU KỸ CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU HÀNH 20 lOMoAR cPSD| 12922853 2.1 CÁC DỊCH VỤ CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 20 2.1.1 Dịch vụ quản lý tiến trình (Process Management) 20 2.1.2 Dịch vụ quản lý nhớ (Main Memory Management) 21 2.1.3 Dịch vụ quản lý nhớ phụ (Secondary Management) 21 2.1.4 Dịch vụ quản lý hệ thống nhập/xuất (I/O System Management) 22 2.1.5 Dịch vụ quản lý hệ thống tập tin (File Management) 22 2.1.6 Dịch vụ bảo vệ hệ thống (Protection System) 22 2.1.7 Lời gọi hệ thống (system call) 22 2.1.8 Một số ví dụ cụ thể sau: 24 2.1.9 Hệ thống thơng dịch dịng lệnh (Command-Interpreter System) 25 2.1.10 Quản lý mạng (Networking) 26 2.2 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU HÀNH 26 2.3 CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU HÀNH 26 2.3.1 Các thành phần hệ điều hành 26 2.3.2 Nhân hệ điều hành 30 2.3.3 Một số kiểu cấu trúc hệ điều hành 31 2.3.4 Một số hệ điều hành cụ thể 34 2.4 Gỡ lỗi hệ điều hành 38 2.5 Operating - System Generation – Các hệ HĐH 38 CHƢƠNG QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH 39 3.1 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN TIẾN TRÌNH 39 3.1.1 Tiến trình 39 lOMoAR cPSD| 12922853 3.1.2 Trạng thái tiến trình 40 3.1.3 Các thao tác với tiến trình 47 3.2 LUỒNG 49 3.2.1 Luồng thực 51 3.2.2 Ví dụ đa luồng hệ thống cụ thể 52 3.2.3 Tài nguyên tiến trình luồng 54 3.2.4 Ưu điểm mơ hình đa luồng 55 3.2.5 Luồng mức người dùng luồng mức nhân 56 CHƢƠNG LẬP LỊCH 59 4.1 Lập lịch cho tiến trính 59 4.1.1 Khái niệm lập lịch 59 4.1.2 Các dạng điều độ 59 4.1.3 Các tiêu chí lập lịch 60 4.1.4 Preemptive Nonpreemptive Scheduling 61 4.1.5 Các thuật toán điều độ 62 4.1.6 Điều độ hệ thống cụ thể 65 CHƢƠNG ĐỒNG BỘ TIẾN TRÌNH 66 5.1 Đồng hóa tiến trính đồng thời 66 5.2 Độc quyền truy xuất – Giari pháp phần mềm 67 5.2.1 Nhu cầu độc quyền truy xuất 67 5.2.2 Miền găng (Critical – Section) 68 5.3 Giải pháp cho tiến trính 69 lOMoAR cPSD| 12922853 5.3.1 Giải pháp phần mềm 69 5.3.2 Giải pháp phần cứng 72 5.4 Một số toán đồng 73 5.4.1 Bài toán triết gia ăn cơm 73 5.4.3 Bài toán người sản xuất, người tiêu dùng với đệm hạn chế 74 5.5 Monitor 75 5.5.1 Khái niệm monitor 76 5.5.2 Biến điều kiện 76 5.6 Semaphone 78 5.6.1 Định nghĩa 78 5.6.2 Cài đặt samaphone 79 5.7 Trao đổi thông điệp (cơ chế IPC) 80 5.6.1 Hộp thư 80 CHƢƠNG TREO MÁY DEADLOCK 82 6.1 Điều kiện xảy bế tắc 82 6.2 Ngăn ngừa bế tắc 83 6.3 Phòng tránh bế tắc 84 6.4 Vì dụ ngăn ngừa bế tắc cho toán triết gia ăn cơm 88 CHƢƠNG QUẢN LÝ BỘ NHỚ 90 7.1 Bộ nhớ thực 90 7.1.1 Phân cấp nhớ 90 lOMoAR cPSD| 12922853 7.1.2 Phân bố nhớ liên tục không liên tục 92 7.1.3 Hoán chuyển nhớ (Swapping) 93 7.1.4 Phân đoạn cố định 94 7.1.5 Phân đoạn thay đổi 96 7.1.6 Hợp vùng trống liền 97 7.1.7 Phân trang 100 7.1.8 Kết hợp phân đoạn phân trang 104 7.1.9 Nhận xét 104 7.2 Bộ nhớ ảo .106 7.2.1 Khái niệm 106 7.2.2 Phân trang theo yêu cầu 107 7.2.3 Xử lí lỗi trang 107 7.2.4 Thay trang .108 7.2.5 Thuật toán thay trang 109 7.2.6 Cấp phát Frame .111 7.2.7 PHÂN ĐOẠN THEO YÊU CẦU 113 7.2.8 NHẬN XÉT 114 PHẦN BÀI TẬP THỰC HÀNH 115 Bài 1: Cài Ubuntu VM Ware cài đặt Officer Ubuntu 115 Bài 2: Làm quen với MS DOS câu lệnh MS DOS 122 KẾT LUẬN 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 lOMoAR cPSD| 12922853 lOMoAR cPSD| 12922853 PHẦN BÀI TẬP THỰC HÀNH Bài 1: Cài Ubuntu VM Ware cài đặt Officer Ubuntu Bước 1: Chọn Create a New Virtual Machine hình Hoặc bạn chọn File -> New Virtual Machine… Tạo máy ảo VMware cách Cách tạo máy ảo VMware cách Có cách để tạo máy ảo VMware bạn dùng tổ hợp phím Ctrl + N thay chọn hai cách Bƣớc 2: 115 lOMoAR cPSD| 12922853 Chọn Custom (advanced) xong ấn Next > Tạo máy ảo VMware bước Bƣớc 3: 116 lOMoAR cPSD| 12922853 Mục “Hardware compatibility” chọn phiên phần cứng Ở để mặc định phiên để hoạt động ổn định Chọn Next > để tiếp tục Bƣớc 4: Ở bước tích chọn Installer disc image file (iso) Mục đích cài đặt Ubuntu file mà vừa tải từ trang chủ Tiếp chọn Browse… sau tìm đến đường dẫn chứa file iso Cuối chọn Next > để tiếp tục Ảnh mô tả bước cài đặt Ubuntu máy ảo Bƣớc 5: Đây bước cấu hình mật truy cập, bạn điền đầy đủ thơng tin hình sau chọn Next > để tiếp tục Lưu ý, bạn nhớ mật vừa nhập để lát cài đặt xong truy cập Còn điều nữa, mục Username nhập chữ thường chữ số 117 lOMoAR cPSD| 12922853 Bƣớc 6: Ở bước bạn nhập tên máy ảo mục Virtual machine name Mục Location địa điểm lưu máy ảo, bạn muốn thay đổi chọn Browse… cịn khơng để mặc định Cuối ấn Next > Bƣớc 7: 118 lOMoAR cPSD| 12922853 Đây bước chọn số lượng xử lý cho máy ảo Việc chọn số lượng xử lý tùy thuộc vào cấu hình máy tính bạn Ở ảnh mơ tả máy yếu nên chọn Bƣớc 8: Tiếp theo đến bước chọn RAM cho máy ảo Cũng bước 7, tùy thuộc vào cấu hình máy bạn nhu cầu xử dụng mà chọn cho phù hợp Ở máy RAM 8GB nên chọn 4GB cho máy ảo Bƣớc 9: Sau làm xong bước bạn chọn Next > Các bước khác Next> 119 lOMoAR cPSD| 12922853 thông báo Đây bước chọn dung lượng tối đa cho máy ảo Cũng hai bước trên, tùy vào cấu hình ổ cứng máy bạn nhu cầu sử dụng Về sử dụng thấy 20GB ổn, bạn sử dụng nhiều nhập cao Sau nhập xong chọn Next > 120 lOMoAR cPSD| 12922853 Bƣớc 10: Để mặc định chọn Next > Chọn Finish để bắt đầu cài đặt chạy máy ảo 121 lOMoAR cPSD| 12922853 Đây phần mềm nghe nhạc phổ biến Ubuntu, thiết kế Clementine có cảm giác đại nhiều Danh sách hát nằm phía bên phải, tùy chọn cho thư viện thiết kế bến trái Trông đơn giản dễ sử dụng Ngồi tính thơng thường trình chơi nhạc, Clementine cịn cho phép bạn nghe nhạc trực tuyến từ Google Drive, OneDrive, Spotify, Đây phần mềm nghe nhạc Ubuntu mà bạn nên thử qua Để cài đặt Clementine bạn mở Terminal (Ctrl + Alt + T) sử dụng lệnh: sudo apt install clementine Bài 2: Làm quen với MS DOS câu lệnh MS DOS MS-DOS (viết tắt Microsoft Disk Operating System, Hệ điều hành đĩa từ Microsoft) hệ điều hành hãng phần mềm Microsoft Đây hệ điều hành có giao diện dòng lệnh (command-line interface) thiết kế cho máy tính họ PC (Personal Computer) MS-DOS phổ biến suốt thập niên 1980 đầu thập niên 1990, Windows 95 đời MS-DOS hệ điều hành đơn nhiệm Tại thời điểm thực thao tác Nói cách khác, MS-DOS cho phép chạy ứng dụng thời điểm - Một số câu lệnh bản: Để khởi động Command Prompt Windows bạn tìm theo địa chỉ: Start–>Programs–>Accessories –> Command Prompt Hoặc vào Strart –> Run (Windows + R) gõ cmd –> ok 122 lOMoAR cPSD| 12922853 Với lệnh thực có cú pháp tham số kèm theo, khơng nhớ tìm câu lệnh: Tên lệnh /? sau chọn Enter Lệnh : Date Xem chỉnh sửa ngày : 123 lOMoAR cPSD| 12922853 Sau gõ lệnh date thơng báo ngày hành, dịng Enter the new date : (mm-ddyy) nhắc nhở bạn nhập ngày theo cấu trúc tháng-ngày-năm (cấu trúc khác ddmm-yy : ngày-tháng-năm) Để trống nhấn Enter giữ nguyên ngày cũ Bài 3: Một số thao tác liên quan đến Ubuntu Các câu lệnh mở file Ubuntu - pwd (từ viết tắt path working directory): lệnh in đường dẫn đến vị trí bạn xem - ls (viết tắt list): hiển thị danh sách tập tin thư mục có thư mục xem Lệnh mặc định khơng in file ẩn Vì thế, muốn in file ẩn, bạn thêm tùy chọn “-a” Câu lệnh là: ls –a - cd (viết tắt change directory): lệnh dùng để thay đổi vị trí thư mục di chuyển đến thư mục khác Một số câu lệnh cd thường dùng:  cd : giữ nguyên vị trí thư mục  cd : di chuyển đến thư mục cha thư mục 124 lOMoAR cPSD| 12922853  cd -: di chuyển đến thư mục trước thư mục mà bạn xem  cd cd ~: đến thư mục /home/username Đây vị trí thư mục mặc định bạn mở Terminal Đồng thời, bạn toàn quyền thư mục cd /: đến thư mục root Đây thư mục gốc chứa tất thư mục, kể  home/username  cd : đến thư mục thư mục  cd : đến thư mục với đường dẫn cứng Ví dụ đường dẫn cứng là: /home/username/Documents, ~/Documents/abc, - cp (viết tắt copy): lệnh dùng để chép tập tin thư mục đến thư mục khác  cp : copy tập tin vào thư mục  cp -r : copy thư mục nguồn vào thư mục đích - mv (viết tắt move): lệnh di chuyển tập tin đến thư mục đổi tên tập tin  mv : di chuyển tập tin đến thư mục đổi tên tập tin  **mv **: di chuyển tập tin đến thư mục đích không đổi tên - rm (viết tắt remove): lệnh xóa tập tin thư mục  rm : dùng để xóa tập tin  rm : xóa thư mục rỗng  rm -r : xóa thư mục thư mục - mkdir (viết tắt make directory): lệnh dùng để tạo thư mục Cú pháp: mkdir - touch: tạo tập tin Cú pháp: touch - man: hiển thị hướng dẫn câu lệnh Cú pháp: man Ví dụ: man touch, man mkdir, Các câu lệnh thông tin hệ thống 125 lOMoAR cPSD| 12922853 - df: lệnh dùng để hiển thị mức độ tập tin hệ thống phân vùng chiếm dụng không gian đĩa cứng Nếu muốn kết hiển thị đơn vị MB GB bạn thêm tùy chọn “-h” (viết tắt humanreadable) Cú pháp lúc df -h  du: hiển thị mức độ chiếm dụng không gian đĩa cứng thư mục xem thư mục chúng Dưới số tùy chọn bạn dùng  -h (human-readable): hiển thị kết đơn vị KB, MB hay GB  -s (summary): hiển thị tổng dung lượng - free: lệnh dùng để xem dung lượng trống nhớ RAM Bạn xem tùy chọn sau tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng  -h: hiển thị cách dễ đọc với người dùng  -g: hiển thị đơn vị GB  -m: hiển thị đơn vị dạng MB - top: thể thông tin hệ thống Linux hành, tiến trình chạy, tài nguyên hệ thống Bao gồm: RAM, CPU, phân vùng Swap, tổng số tác vụ chạy - uname -a: hiển thị tất thơng tin tên máy tính, nhân Kernel kèm số phiên thông số chi tiết khác - lsb_release -a: lệnh dùng để xem phiên Linux sử dụng - ifconfig: lệnh dùng để xem danh sách thiết bị mạng Từ đó, bạn biết địa IP máy - adduser: lệnh sử dụng bạn muốn thêm user Cú pháp: adduser - passwd: thêm password cho người dùng Cú pháp: passwd 126 lOMoAR cPSD| 12922853 - sudo: dùng lệnh sudo, máy tính hiểu bạn dùng quyền cao để thực thi câu lệnh, quyền root Tuy nhiên, để thực lệnh này, bạn buộc phải nhập mật tài khoản quản trị Thực tế, có số lệnh buộc phải dùng lệnh sudo Cụ thể: - sudo shutdown -h now: lệnh tắt máy tính - sudo reboot: lệnh khởi động lại máy tính 127 lOMoAR cPSD| 12922853 KẾT LUẬN Qua môn Hệ điều hành biết giống nhà chưa hồn thiện, muốn hồn thiện cần phải có nội thất, ngoại thất để sử dụng Và phần có nói, tập hợp câu lệnh, tạo lại thành hệ thống Nhờ mà hệ điều hành hoạt động, tảng nằm thiết bị phần cứng Hệ điều hành có Chức tảng chính, để phát triển ứng dụng tiện ích Như vậy, có hệ điều hành phần cứng, nhà lập trình Sẽ cần lập ứng dụng tương thích, để sử dụng hệ điều hành Là nơi để quản lý thơng tin phần cứng, bao gồm như: Quản lý nhớ, quản lý CPU, quản lý mạng, quản lý thiết bị quản lý hệ thống tập tin Cung cấp cho người dùng giao diện phù hợp, để sử dụng phần mềm máy tính Tối ưu hóa q trình hoạt động máy tính, tối ưu cơng đoạn thao tác nhập liệu Là điểm trung gian phần cứng với người dùng, giúp người nhanh chóng truy cập, vận hành tài nguyên khác Dàn xếp xung đột, chương trình hệ thống, chương trình người dùng sử dụng 128 lOMoAR cPSD| 12922853 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Silbeschatz, P.B Galvin, G Gagne Operating system concepts 9th edition John Wiley& Sons 2013 W Stallings Operating Systems: Internals and Design Principles 7th edition Prentice Hall 2012 A.S Tanenbaum Modern operating systems 3rd edition Prentice Hall 2008 Nguyễn Thanh Tùng Giáo trình Hệ điều hành ĐHBK Hà nội 1999 Hà Quang Thụy Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành In lần thứ ba NXB KHKT 2009 C Crowley Operating systems: A design-oriented approach Irwin Professional Publishing 1996 Từ Minh Phương Bài giảng hệ điều hành Học viện Cơng nghệ bưu viễn thơng 2009 129 ... tiến trình - Quản lý nhớ (RAM) - Quản lý nhớ phụ (DISK) - Quản lý hệ thống nhập xuất - Quản lý hệ thống tập tin - Bảo vệ hệ thống - Hệ thống dòng lệnh - Quản lý mạng - Các lời gọi hệ thống (system... đa luồng 54 Hình 22 Mơ hình Many-to-one 57 lOMoAR cPSD| 12922853 Hình 23 Mơ hình One-to-one 57 Hình 24 Mơ hình many-to-many 58 Hình 25 Ví dụ điều độ... cache Như vậy, phân hệ quản lý vào hệ điều hành gồm thành phần sau: - Các driver cho thiết bị cụ thể 27 lOMoAR cPSD| 12922853 - Giao diện cho driver mức cao - Mô đun quản lý vùng đệm, cache d