Chương 1 Hệ điều hành (operating systems)

Hệ Điều Hành (Operating Systems) Nguyễn Phan Trung Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Thông tin môn hoc  Sách tham khảo o “Operating System Concepts”, Silberschatz et at 6thEd, 2003 o “An Introduction to Operating Systems”; Harvay M Deitel 1990  Đánh giá - 30% điểm tập lớn nhà(10/10) Nộp trước thi chậm tuần - 70% thi trắc nghiệm cuối học kỳ (10/10)  Địa liên lạc o Nguyển Phan Trung – Khoa CNTT o Email: trungngph@yahoo.com.sg Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Nội dung mơn Hệ Điều Hành • • • • • • • • • • Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Chương 2: Khái niệm trình(process) Chương 3: Quản lý trình đồng thời Chương : tắc nghẽn (Deadlock) Chương Định thời biểu cho trình Chương Phân cấp nhớ - Bộ nhớ thực Chương Bộ nhớ ảo Chương Hệ thống I/O Chương Hệ thống file Ôn tập Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Chương Hệ Điều Hành Sau đọc xong chương hoàn thành hết tập bạn có thể: • Hiểu nguyên lý hoạt động hệ điều hành • Mơ tả loại hệ điều hành • Hiểu lịch sử phát triển hệ điều hành Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Chương Hệ Điều Hành Sau đọc xong chương hoàn thành hết tập bạn có thể: • Thảo luận chế độ đơn nhiệm chế độ đa nhiệm • Phân biệt khác hệ điều hành người dùng hệ điều hành nhiều người dùng • Liệt kê miêu tả cách ngắn gọn hệ điều hành Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Chương Hệ Điều Hành  Giới thiệu tổng quan  Định nghĩa Hệ Điều Hành (Operating System)  Các thành phần hệ thống máy tính  Các chức OS  Quá trinh phát triển Hệ Điều Hành  Mainframe Systems  Desktop Systems  Multiprocessor Systems  Distributed Systems  Real-Time Systems  Handheld Systems  Gaming Systems Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM GIỚI THIỆU TỔNG QUAN Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Các nhiệm vụ chung tất os Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG Khoa Công Nghệ Thơng Tin – ĐHCN TP HCM Q trình phát triển OS  Mainframe Systems  Batch systems  Multi-programmed systems  Time-sharing system Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM  Batch System o Thiết bị I/O; card reader, tape drives o Cần có người vận hành: operator (user ≠ operator), giảm setup time -> ghép nhóm cơng việc (battching jobs) ví dụ : ghép cơng việc dùng trình biên dịch Fortran, -> tiết kiệm thời gian load trình biên dịch Fortral o Là Os sơ khai có Resident Monitor, chưá phần điều khiển q trình xử lý, tính tốn như: Loader, job sequencing, control card interpreter, device driver Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM UNIVAC mainframe system Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM FACOM mainframe system Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Quá trình phát triển OS (t.t)  Multi-programmed System o Job pool: cấu trúc liệu cho phép OS lựa chọn công việc thực thi o Nhiều cơng việc nạp vào nhớ lúc, thời gian xử lý CPU phân chia cơng việc o Tận dụng thời gian rảnh, cơng việc đó, phải chờ I/O phải nhường CPU cho cơng việc khác (overlapping CPU – I/O)  Yêu cầu OS Multi-programmed System • • • • • Job Scheduling Memory management CPU scheduling Allocation of devices protection Khoa Công Nghệ Thơng Tin – ĐHCN TP HCM Q trình phát triển Os Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Q trình phát triển Os Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – ĐHCN TP HCM Quá trình phát triển OS (t.t)  Time-Sharing Systems  Multi-programmed systems không cung cấp khả tương tác users  CPU luân phiên chuyển đổi thực thi cơng việc  Q trình chuyển đổi xẩy thường xuyên hơn, công việc chia phần nhỏ thời gian CPU  Cung cấp tương tác hệ thống với user o Khi kết thúc thực thi lệnh, OS chờ lệnh từ bàn phím khơng phải từ card reader  Một công việc chiếm CPU để xử lý nằm nhớ  Khi cần thiết, cơng việc chuyển từ nhớ thiết bị lưu trữ, nhường nhớ cho cơng việc khác Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Quá trình phát triển OS (t.t)  Yêu cầu OS Time-Sharing Systems o Định thời công việc (job scheduling) o Quản lý nhớ (Memory Management) • Các cơng việc hốn chuyển nhớ đĩa • Virtual memory: cho phép cơng việc thực thi mà khơng cần phải nạp hồn tồn vào nhớ o Quản lý process (Process Management) • • • • Định thời CPU (CPU scheduling) Đồng công việc (synchronization) Tương tác công việc ( process communication) Tránh Deadlock o Quản lý hệ thống file, hệ thống lưu trữ (disk management) o Phân bổ thiết bị tài nguyên o Cơ chế bảo vệ (protection) Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Quá trình phát triển OS (t.t)  Desktop System (Personal Computer)  Thường phục vụ cho user đơn lẻ  Mục tiêu hệ thống PC hướng đến tiện lợi (convinience) cho user khả đáp ứng (reponsiveness) cao  Có nhiều thiết bi I/O keyboards, mouse, hình, máy in  Không yêu cầu cao cấp bảo mật tối ưu hiệu suất CPU hệ thống khác  Có thể vận hành nhiều hệ điều hành khác (Windows, MacOS, Solaris, Linux,…) Khoa Công Nghệ Thơng Tin – ĐHCN TP HCM Q trình phát triển OS (t.t)  Hệ thống đa xử lý (multiprocessor systems)  hệ thống có nhiều CPU kết nối chặt ( tightly coupled) i.e processor chia sẻ nhớ chung clock, giao tiếp qua nhớ chung  Ưu điểm:  Tăng thông lượng (system throughput) độ tin cậy (reliability)  Multiprocessor vs multiple single-processor -> economy scale  Symmetric multiprocessing (SMP)  Các processor vận hành hệ điều hành  Nhiều ứng dụng thực thi lúc với hiệu suất (performance) cao  Đa số hệ điều hành hỗ trợ SMP  Asymmetric multiprocessing  Mỗi processor thực thi công việc khác nhau, master processor định thời phân cong việc cho slave processor Khoa Công Nghệ Thơng Tin – ĐHCN TP HCM Q trình phát triển OS (t.t)  Hệ thống phân bố (Distributed Systems)  Phân bố công việc nhiều processors kết nối lỏng (loosely coupled)ie Mỗi processor có nhớ riêng, processor giao tiếp qua kênh nối bus tốc độ cao đường điện thoại Trong góc nhìn user, DS vận hành hệ điều hành  Ưu điểm  Cho phép chia sẻ tài nguyên (resource sharing)  Chia sẻ công việc tính tốn ( computational sharing)  độ tin cậy cao (high reliability)  Yêu cầu sở hạ tầng mạng máy tính : LAN, WAN  Dựa mơ hình client-server peer-to-peer Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – ĐHCN TP HCM Quá trình phát triển OS (t.t)  Hệ thống thời gian thực (real-time systems)  Thường dùng thiết bị chuyên dụng điều khiển thử nghiêm khoa học, điều khiển y khoa, dây chuyền công nghiệp  Ràng buộc tương đối chặt chẽ thời gian: hard soft real-time  Hard real-time:  Hạn chế khơng có nhớ phụ, tất liệu nằm nhớ RAM ROM  Yêu cầu thời gian đáp ứng, xử lý nghiêm ngặt, thường sử dụng điều khiển công nghiệp, công nghệ robotics  Soft real-time:  Thường xuất lĩnh vực multimedia, thực tế ảo (virtual reality) với yêu cầu mềm dẻo thời gian Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – ĐHCN TP HCM Q trình phát triển OS (t.t)  Handheld Systems  Personal Digital Assistants (PDAs), Mobile Phone  Cellular telephones  Đặc điểm • • • • nhớ nhỏ Tốc độ processor khơng cao ( phải tiêu thụ lượng) Màn hình hiển thị có kích thước nhỏ, độ phân giải thấp Portability, convenience Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Câu hỏi tập nhà – – – Ba mục đích Hệ điều Hành gì? Lợi ích Hệ điều Hành đa chương gí? Khác biệt máy tính mainframe máy tính PC gì? Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – ĐHCN TP HCM ... HCM Chương Hệ Điều Hành Sau đọc xong chương hoàn thành hết tập bạn có thể: • Hiểu ngun lý hoạt động hệ điều hành • Mơ tả loại hệ điều hành • Hiểu lịch sử phát triển hệ điều hành Khoa Công Nghệ... tả cách ngắn gọn hệ điều hành Khoa Công Nghệ Thông Tin – ĐHCN TP HCM Chương Hệ Điều Hành  Giới thiệu tổng quan  Định nghĩa Hệ Điều Hành (Operating System)  Các thành phần hệ thống máy tính... – ĐHCN TP HCM Chương Hệ Điều Hành Sau đọc xong chương hoàn thành hết tập bạn có thể: • Thảo luận chế độ đơn nhiệm chế độ đa nhiệm • Phân biệt khác hệ điều hành người dùng hệ điều hành nhiều người