Tài liệu hệ điều hành của thầy đỗ tuấn anh
1 11 HỆ ĐIỀU HÀNHHỆ ĐIỀU HÀNH Giáo viên: Đỗ Tuấn AnhGiáo viên: Đỗ Tuấn Anh Bộ môn Khoa học Máy tínhBộ môn Khoa học Máy tính Khoa Công nghệ Thông tinKhoa Công nghệ Thông tin ĐHBK Hà NộiĐHBK Hà Nội anhdt@itanhdt@it hut.edu.vnhut.edu.vn 09890951670989095167 22 MỤC ĐÍCH MỤC ĐÍCH –– YÊU CẦUYÊU CẦU •• Là giáo trình Là giáo trình cơ sở chuyên ngànhcơ sở chuyên ngành :: –– Xét các vấn đề HĐH bất kỳ phải giải quyết,Xét các vấn đề HĐH bất kỳ phải giải quyết, –– Phương thức giải quyết các vấn đề đó.Phương thức giải quyết các vấn đề đó. –– Hỗ trợ cho các môn khác trong việc xây dựng Hỗ trợ cho các môn khác trong việc xây dựng cơ sở cho Tin học.cơ sở cho Tin học. –– Những v/đ xem xét sẽ không lạc hậu trong Những v/đ xem xét sẽ không lạc hậu trong tương lai.tương lai. 33 MỤC ĐÍCH MỤC ĐÍCH –– YÊU CẦUYÊU CẦU •• Mang yếu tố Mang yếu tố chuyên đềchuyên đề :: –– Minh hoạ cho các v/đ lý thuyết,Minh hoạ cho các v/đ lý thuyết, –– Khoảng cách giữa và thực tế công nghệ ở Tin Khoảng cách giữa và thực tế công nghệ ở Tin học nói chung và HĐH nói riêng gần như học nói chung và HĐH nói riêng gần như bằng 0.bằng 0. •• Như vậy: đây là một giáo trình khó, khá Như vậy: đây là một giáo trình khó, khá nặng nề.nặng nề. 2 44 TÀI LIỆUTÀI LIỆU •• A.TanenbaumA.Tanenbaum Design and Implementation Design and Implementation operating system.operating system. •• A. TanenbaumA. Tanenbaum Advanced Concepts to Advanced Concepts to Operating Systems.Operating Systems. •• Microsoft PressMicrosoft Press Inside to WINDOWS 2000.Inside to WINDOWS 2000. •• Nguyên lý hệ điều hành: Nguyên lý hệ điều hành: –– TS.Hà Quang ThụyTS.Hà Quang Thụy –– NXB Khoa học kỹ thuậtNXB Khoa học kỹ thuật •• Hệ điều hành: Tác giả: Ths.Nguyễn Thanh Hệ điều hành: Tác giả: Ths.Nguyễn Thanh TùngTùng 55 Thời gian biểuThời gian biểu 66 Chương 0: Giới thiệu Hệ điều hànhChương 0: Giới thiệu Hệ điều hành •• 1. Giới thiệu về HĐH1. Giới thiệu về HĐH –– 1.1 Phần cứng và phần mềm1.1 Phần cứng và phần mềm •• Phần cứng:Phần cứng: –– Ngôn ngữ máyNgôn ngữ máy –– Chương trình vi điều khiển Chương trình vi điều khiển –– điều khiển trực tiếp các điều khiển trực tiếp các thiết bịthiết bị –– Thiết bị điện tửThiết bị điện tử •• Phần mềmPhần mềm –– Chương trình hệ thống: quản lý hoạt động của máy tínhChương trình hệ thống: quản lý hoạt động của máy tính –– Chương trình ứng dụng: giải quyết các bài toán của Chương trình ứng dụng: giải quyết các bài toán của người dùng.người dùng. 3 77 Phần mềm tạo nên môi trường của hệ thống gọi là Hệ điều hành. Hệ điều hành điều khiển và quản lý tài nguyên và tạo môi trường cho các chương trình ứng dụng thực hiện thao tác với tài nguyên. • Hệ điều hành thực hiện chế độ đặc quyền • Trình dịch thực hiện ở chế độ không đặc quyền 88 1.2 1.2 KháiKhái niệmniệm HệHệ điềuđiều hànhhành •• HệHệ điềuđiều hànhhành làlà mộtmột chươngchương trìnhtrình hay hay mộtmột hệhệ chươngchương trìnhtrình –– hoạthoạt độngđộng giữagiữa ngườingười sửsử dụngdụng vàvà phầnphần cứngcứng củacủa máymáy tínhtính –– ChuẩnChuẩn hóahóa giaogiao diệndiện ngườingười dùngdùng đốiđối vớivới cáccác hệhệ thốngthống phầnphần cứngcứng kháckhác nhaunhau •• SửSử dụngdụng hiệuhiệu quảquả tàitài nguyênnguyên phầnphần cứngcứng •• KhaiKhai thácthác tốitối đađa hiệuhiệu suấtsuất củacủa phầnphần cứngcứng •• HệHệ điềuđiều hànhhành đượcđược coicoi nhưnhư làlà hệhệ thốngthống quảnquản lýlý tàitài nguyênnguyên •• HệHệ điềuđiều hànhhành đượcđược coicoi nhưnhư làlà phầnphần mởmở rộngrộng củacủa hệhệ thốngthống máymáy tínhtính điệnđiện tửtử 99 2. 2. LịchLịch sửsử phátphát triểntriển củacủa HĐHHĐH Lịch sử phát triển của HĐH luôn gắn liền với Lịch sử phát triển của HĐH luôn gắn liền với sự phát triển của máy tính điện tửsự phát triển của máy tính điện tử •• Thế hệ thứ nhất (1945Thế hệ thứ nhất (1945 1955)1955) –– Howard Aiken (Havard) và John von Neumann Howard Aiken (Havard) và John von Neumann (Princeton)(Princeton) •• Xây dựng máy tính dùng bóng chân khôngXây dựng máy tính dùng bóng chân không •• Kích thước lớnKích thước lớn •• Với hơn 10000 bóng chân khôngVới hơn 10000 bóng chân không –– Ngôn ngữ lập trình và Hệ điều hành chưa được Ngôn ngữ lập trình và Hệ điều hành chưa được biết đếnbiết đến –– Đầu những năm 50Đầu những năm 50 >phiếu đục lỗ thay cho bảng >phiếu đục lỗ thay cho bảng điều khiểnđiều khiển 4 1010 2. Lịch sử phát triển của HĐH2. Lịch sử phát triển của HĐH •• ThếThế hệhệ thứthứ 2 (19552 (1955 1965)1965) –– SựSự rara đờiđời củacủa thiếtthiết bịbị bánbán dẫndẫn –– lậplập trìnhtrình FORTRAN FORTRAN vàvà hợphợp ngữngữ –– HệHệ thốngthống xửxử lýlý theotheo lôlô •• ThếThế hệhệ thứthứ 3 (19653 (1965 1980)1980) –– mạchmạch tíchtích hợphợp (IC) (IC) –– hệhệ điềuđiều hànhhành chiachia sẻsẻ thờithời giangian •• ThếThế hệhệ thứthứ 4 (19804 (1980 nay)nay) –– máymáy tínhtính cácá nhânnhân (PC(PC Personal Computer)Personal Computer) –– hệhệ điềuđiều hànhhành mạngmạng vàvà hệhệ điềuđiều hànhhành phânphân tántán 1111 Chương I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢNChương I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN •• 11 Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính toántoán •• Máy tính điện tử đầu tiên ra đời năm 1944Máy tính điện tử đầu tiên ra đời năm 1944 1945,1945, •• MTĐT được xây dựng và hoạt động theo nguyên MTĐT được xây dựng và hoạt động theo nguyên lý Von Neuman: lý Von Neuman: Máy tính được Máy tính được điều khiển bằng điều khiển bằng chương trìnhchương trình và trong câu lệnh của chương trình và trong câu lệnh của chương trình người ta chỉ người ta chỉ nêu địa chỉnêu địa chỉ nơi chứa giá trị chứ nơi chứa giá trị chứ không nêu trực tiếp giá trị.không nêu trực tiếp giá trị. 1212 CấuCấu trúctrúc phânphân lớplớp củacủa hệhệ thốngthống tínhtính toántoán MTĐT Hệ lệnh = {Mã lệnh} Command System = {Command Code} Ngôn ngữ riêng (Ngôn ngữ máy) 5 1313 1414 Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính toántoán •• Người lập trình thường nhầm lẫn Người lập trình thường nhầm lẫn žž năng suất lập năng suất lập trình thấp,trình thấp, •• Đã áp dụng nhiều biện pháp kích thích:Đã áp dụng nhiều biện pháp kích thích: –– Kỷ luật hành chính,Kỷ luật hành chính, –– Thưởng phạt kinh tế.Thưởng phạt kinh tế. •• Năng suất chỉ tăng chút ít và ổn định ở mức 8 câu Năng suất chỉ tăng chút ít và ổn định ở mức 8 câu lệnh/ngày công!lệnh/ngày công! •• Kết quả nghiên cứu tâm lý học: Bản chất con Kết quả nghiên cứu tâm lý học: Bản chất con người không quen làm các công việc đơn điệu, người không quen làm các công việc đơn điệu, không có tính quy luật, sớm hay muộn cũng sẽ có không có tính quy luật, sớm hay muộn cũng sẽ có sai sót!sai sót! 1515 Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính toántoán •• Như vậy, để nâng cao năng suất Như vậy, để nâng cao năng suất cần tác cần tác động vào MTĐT.động vào MTĐT. •• ∃∃ các công việc mọi người và các công việc mọi người và ∃∃ CT đều CT đều cần (V/d cần (V/d –– Trao đổi vào ra) Trao đổi vào ra) žž tạo sẵn CT tạo sẵn CT mẫu (Standard Programs mẫu (Standard Programs –– SP) cung cấp SP) cung cấp cùng với máy.cùng với máy. •• Hình thành LSP = {SP}Hình thành LSP = {SP} 6 1616 M TD T L S P Us er 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% MTDT U S E R 1717 U S E R 16.6667% 16.6667% 16.6667% 16.6667% 16.6667% 16.6667% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% MTĐT Hệ thống tính toán (System) Phần cứng Phần mềm 1818 Tác động phần mềm lên phần cứngTác động phần mềm lên phần cứng •• Cơ sở hoá hệ lệnh: Cơ sở hoá hệ lệnh: –– Các lệnh phức tạp như xCác lệnh phức tạp như x 1/21/2 , e, e xx ,|x| . . . dần dần được ,|x| . . . dần dần được thay thế bằng CT con,thay thế bằng CT con, –– Tăng cường các lệnh xử lý bit.Tăng cường các lệnh xử lý bit. •• Tăng tốc độ của MT,Tăng tốc độ của MT, •• Tăng tính vạn năng,Tăng tính vạn năng, •• Tăng độ tin cậy,Tăng độ tin cậy, •• Giảm giá thành,Giảm giá thành, •• Cho phép phân các thiết bị thành từng nhóm Cho phép phân các thiết bị thành từng nhóm độc lập, tăng độ mềm dẻo của cấu hình.độc lập, tăng độ mềm dẻo của cấu hình. 7 1919 Tác động phần mềm lên phần cứngTác động phần mềm lên phần cứng •• Các yếu tố trên có sự tác động của tiến bộ Các yếu tố trên có sự tác động của tiến bộ công nghệ, nhưng phần mềm đóng vai trò công nghệ, nhưng phần mềm đóng vai trò quan trọng, nhiều khi có tính quyết định:quan trọng, nhiều khi có tính quyết định: –– Bàn phím,Bàn phím, –– Máy in.Máy in. U S E R 1 6 . 6 6 6 7 % 1 6 . 6 6 6 7 % 1 6 . 6 6 6 7 % 1 6 .6 6 6 7 % 1 6 . 6 6 6 7 % 1 6 .6 6 6 7 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % M T D T 2020 TácTác độngđộng phầnphần mềmmềm lênlên USERUSER •• ĐẩyĐẩy ngườingười dùngdùng rara xaxa máymáy, , nhưngnhưng tạotạo điềuđiều kiệnkiện đểđể khaikhai thácthác triệttriệt đểđể vàvà tốitối ưuưu thiếtthiết bịbị 2121 Thay đổi nguyên lý làm việc:Thay đổi nguyên lý làm việc: 8 2222 Tác động phần mềm lên USERTác động phần mềm lên USER •• HiệuHiệu ứngứng tựtự đàođào tạotạo,, •• NguyênNguyên lýlý WYSIWYG,WYSIWYG, –– What you see is What you getWhat you see is What you get •• GiGiảiải phóngphóng ngườingười dùngdùng khỏikhỏi sựsự ràngràng buộcbuộc vàovào thiếtthiết bịbị vậtvật lýlý cụcụ thểthể 2323 2 2 –– Các tài nguyên cơ bảnCác tài nguyên cơ bản a)a) Bộ nhớBộ nhớ :: Vai trò,Vai trò, Gót chân Asin của hệ thống,Gót chân Asin của hệ thống, Quan trọng: sử dụng như thế nào?Quan trọng: sử dụng như thế nào? •• Bảo vệ thông tin?Bảo vệ thông tin? 2424 b) PROCESSORb) PROCESSOR •• Điều khiển máy tính,Điều khiển máy tính, •• Thực hiện các phép tính số học, lô gic và Thực hiện các phép tính số học, lô gic và điều khiển,điều khiển, •• Có tốc độ rất lớn (vài chục triệu phép tính Có tốc độ rất lớn (vài chục triệu phép tính / giây),/ giây), •• Thông thường có thời gian rãnh (thời gian Thông thường có thời gian rãnh (thời gian “chết”) lớn“chết”) lớnžž hiệu suất sử dụng thấp,hiệu suất sử dụng thấp, •• V/đ: tăng hiệu suất sử dụng (giảm thời V/đ: tăng hiệu suất sử dụng (giảm thời gian chết).gian chết). 9 2525 C) THIẾT BỊ NGOẠI VIC) THIẾT BỊ NGOẠI VI •• Số lượng: Số lượng: NhiềuNhiều ,, •• Chất lượng: Chất lượng: Đa dạngĐa dạng ,, •• Tốc độ: Tốc độ: Cực chậmCực chậm (so với Processor),(so với Processor), •• V/đ: Phải đảm bảo:V/đ: Phải đảm bảo: –– Hệ thống Hệ thống thích nghithích nghi với số lượng và tính đa với số lượng và tính đa dạng,dạng, –– Tốc độ thiết bị ngoại vi không ảnh hưởng Tốc độ thiết bị ngoại vi không ảnh hưởng đáng kể đến đáng kể đến năng suấtnăng suất hệ thống.hệ thống. 2626 D) Tài nguyên chương trìnhD) Tài nguyên chương trình •• Cần phải có các chương trình cần thiết,Cần phải có các chương trình cần thiết, •• Một chương trình được kích hoạt: phục vụ Một chương trình được kích hoạt: phục vụ cho nhiều người dùng ( cấu trúc Reenter),cho nhiều người dùng ( cấu trúc Reenter), •• Khai thác OnKhai thác On Line, RPC,Line, RPC, •• Cách tổ chức chương trình: cấu trúc và Cách tổ chức chương trình: cấu trúc và đảm bảo cho cấu trúc hoạt động,đảm bảo cho cấu trúc hoạt động, 2727 Nhiệm vụ của hệ thống đối với tài Nhiệm vụ của hệ thống đối với tài nguyênnguyên •• 2 nhiệm vụ chung(không phụ thuộc vào loại tài 2 nhiệm vụ chung(không phụ thuộc vào loại tài nguyên):nguyên): –– Phân phối tài nguyên: Cho ai? Khi nào? Bao nhiêu Phân phối tài nguyên: Cho ai? Khi nào? Bao nhiêu (với loại chia sẻ được)?(với loại chia sẻ được)? –– Quản lý trạng thái tài nguyên: Còn tự do hay không Quản lý trạng thái tài nguyên: Còn tự do hay không hoặc số lượng còn tự do?hoặc số lượng còn tự do? •• Tồn tại nhiều giải thuật Tồn tại nhiều giải thuật žž Loại hệ thống:Loại hệ thống: –– Xử lý theo lô,Xử lý theo lô, –– Phân chia thời gian,Phân chia thời gian, –– Thời gian thực.Thời gian thực. 10 2828 3 3 ĐỊNH NGHĨA HỆ ĐIỀU HÀNHĐỊNH NGHĨA HỆ ĐIỀU HÀNH •• Có nhiều góc độ quan sát và đánh giá,Có nhiều góc độ quan sát và đánh giá, •• Các đối tượng khác nhau có yêu cầu, đòi Các đối tượng khác nhau có yêu cầu, đòi hỏi khác nhau đối với OS,hỏi khác nhau đối với OS, •• Xét 4 góc độ:Xét 4 góc độ: –– Của người sử dụng,Của người sử dụng, –– Của nhà quản lý,Của nhà quản lý, –– Của nhà kỹ thuật,Của nhà kỹ thuật, –– Của người lập trình hệ thống.Của người lập trình hệ thống. 2929 ĐỊNH NGHĨA HỆ ĐIỀU HÀNHĐỊNH NGHĨA HỆ ĐIỀU HÀNH •• Người dùng: Thuận tiện,Người dùng: Thuận tiện, •• Nhà quản lý: Quản lý chặt chẽ, khai thác Nhà quản lý: Quản lý chặt chẽ, khai thác tối ưu,tối ưu, •• Nhà kỹ thuật:Nhà kỹ thuật: 3030 [...]... nh p cu i cùng • T ph n t 2 tr đi: • • • • • Giá tr 0 – Cluster t do, FF7 (FFF7, 0FFFFFF7) – Bad cluster, Các giá tr khác – đã phân ph i, Các ph n t tương ng nh ng Clusters c a m t file t o thành m t danh sách móc n i, EOC (End of Cluster Chain) – FFF (FFFF, FFFFFFFF) 96 32 97 MASTER BOOT 98 MASTER BOOT • Nguyên t c khai thác HD: • – Chia HD thành các ph n, m i ph n có kích thư c c đ nh, – M i ph n . 1 11 HỆ ĐIỀU HÀNHHỆ ĐIỀU HÀNH Giáo viên: Đỗ Tuấn AnhGiáo viên: Đỗ Tuấn Anh Bộ môn Khoa học Máy tínhBộ môn Khoa học Máy tính Khoa Công nghệ Thông tinKhoa Công nghệ Thông tin ĐHBK. cứngcứng •• H Hệ điều iều hànhhành đượcđược coicoi nhưnhư làlà h hệ thốngthống quảnquản lýlý tàitài nguyênnguyên •• H Hệ điều iều hànhhành đượcđược coicoi nhưnhư làlà phầnphần mởmở rộngrộng củacủa h hệ. không đặc quyền 88 1.2 1.2 KháiKhái niệmniệm H Hệ điều iều hànhhành •• H Hệ điều iều hànhhành làlà mộtmột chươngchương trìnhtrình hay hay mộtmột h hệ chươngchương trìnhtrình –– hoạthoạt độngđộng