Nguyên lý hệ điều hành-Phần 1 docx

1 1 Nguyên lý hệđiềuhành NguyễnHải Châu Khoa Công nghệ thông tin Trường Đạihọc Công nghệ 2 Mụctiêucủamônhọc z Cung cấp những khái niệm cơ bản về hệ điều hành máy tính: phân loại, nguyên lý, cách làm việc, phân tích thiết kế và chi tiết về một số hệ điều hành cụ thể z Yêu cầu sinh viên: Nắm vững các nguyên lý cơ bản, làm tốt các bài tập để lấy đólàm cơ sở - nguyên lý cho các vấn đề khác trong thiết kế và cài đặt các hệ thống thông tin z Chú ý liên hệ nội dung môn học với các tình huống thực tế về khía cạnh quản lý, tổ chức 3 Nội dung z Gồmcó6 phần chính: z Tổng quan (3 tiết) z Quảnlýtiến trình (12 tiết) z Quảnlýlưutrữ (12 tiết) z Hệ vào/ra (9 tiết) z Bảovệ và an ninh (6 tiết) z HệđiềuhànhLinux (optional) + Ôn tập(3 tiết) 4 Tài liệuthamkhảo z Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne, Operating System Concepts, 7th edition, John Wiley & Sons, Inc., 2005. z William Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles 5th edition, Prentice-Hall, 2005. z Andrew S. Tanenbaum, Modern Operating Systems, 2nd edition, Prentice-Hall, 2001. z Andrew S. Tanenbaum, Albert S Woodhull, Operating Systems: Design and Implementation, 3rd edition, Prentice-Hall. 2006. (Có mã nguồnkèm theo). z Hà Quang Thụy, Nguyên lý hệđiều hành, NXB KHKT, 2002. z Robert Love, Linux Kernel Development, Sams Publishing, 2003. z Daniel P. Bovet, Marco Cesati, Understanding Linux Kernel, 2nd edition, O'Reilly & Associates, 2002. z W. Richard Stevens, Advanced Programming in the UNIX Environment, Addison-Wesley, 1992. 5 Giáo trình 6 Bản điệntử củagiáotrình z Website củaBộ môn Các hệ thống thông tin: http://coltech.vnu.edu.vn/httt z Chọn“Góchọctập” ở menu bên trái z Chọn “Nguyên lý hệđiều hành” ở phầnnội dung chính củatrangweb z Download sách theo chỉ dẫn 2 7 Thi và kiểm tra z Kiểm tra giữa kỳ: viết, 45-60 phút z Là điều kiện bắt buộc để được thi cuối kỳ z Sau phần quản lý bộ nhớ/lưu trữ z Được sử dụng tài liệu z Thi cuối kỳ: z Thi viết 60-90 phút z Được sử dụng tài liệu 8 Giớithiệu 9 Máy tính - tài nguyên máy tính z Tài nguyên: z CPU z Bộ nhớ trong z Đĩa cứng z Thiết bị ngoại vi (máy in, màn hình, bàn phím, card giao tiếp mạng, USB ) 10 Hệđiềuhànhlàgì? z Hệđiều hành là mộtchương trình “trung gian” (nhân – kernel) giữa NSD và máy tính : z Quảnlýphầncứng máy tính (các tài nguyên) z Cung cấp cho NSD môi trường làm việc tiệnlợi và hiệuquả Hệ điều hành 11 Các chương trình hệ thống và ứng dụng Hệ thống máy tính Hệ điều hành Phầncứng Ngườisử dụng 12 Haicáchnhìnhệđiềuhành z Phầncứng: Quảnlý& cấp phát tài nguyên để sử dụng tối đa năng lực phần cứng z Ngườisử dụng: Dễ sử dụng, hiệuquả, ứng dụng phong phú Hệ điều hành Phầncứng Người sử dụng 3 13 Mộtsố loạihệđiềuhành z Xử lý theo lô (batch processing) z Đachương trình (multiprogramming) z Phân chia thời gian (time-sharing/multitasking) z Hệđiều hành cho máy cá nhân z Xử lý song song (parallel) z Thờigianthực (real-time) z Nhúng (embedded) z Cầm tay (portable) z Đaphương tiện (multimedia) z Chuyên dụng (special-purpose) 14 Các hệ xử lý theo lô đơngiản z Thuậtngữ: Batch processing z Các chương trình được đưa vào hàng chờ z Máy tính thựchiệntuầntự các chương trình củangườisử dụng z Chương trình không có giao tiếpvớingười sử dụng 15 Đachương trình z Thuậtngữ: Multiprogramming z Các chương trình đượcxếphàng z Mộtchương trình đượcthựchiệnvàchiếm giữ CPU cho đến khi (1) có yêu cầu vào/ra, hoặc(2) kếtthúc z Khi (1) hoặc(2) xảyra, chương trình khác sẽ đượcthựchiện z Tậndụng CPU tốthơnxử lý theo lô đơngiản 16 Phân chia thờigian/đanhiệm Máy tính Trạmlàmviệc Trạmlàmviệc Ngườisử dụng Thờigian z Thuậtngữ: time-sharing hoặc multitasking 17 Mộtsố hệđiềuhành z UNIX (UNiplexed Information and Computing Service): (1) AT&T System V (2) Berkeley (BSD) z AIX dựa trên System V (IBM) z HP-UX dựa trên BSD (Hewlett-Packard) z IRIX dựa trên System V (Silicon Graphics Inc.) z Linux z Solaris, SunOS (Sun Microsystems) z Minix 18 Mộtsố hệđiềuhành z Windows (Microsoft): Windows 3.x, Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows NT, Windows XP, Windows Vista z Mac OS, Mac OS X (Apple Inc.) z BeOS z OS 9 z OS/2 z DOS z PalmOS, Symbian 4 19 Cấutrúchệđiềuhành 20 Các thành phầncủahệ thống z Quảnlýtiếntrình z Quảnlýbộ nhớ trong z Quảnlýtệp z Quản lý vào/ra z Quảnlýlưutrữ trên bộ nhớ ngoài z Liên kếtmạng z Bảovệ và an ninh z Thông dịch lệnh 21 Các dịch vụ củahệđiềuhành z Giao diệnvớingườisử dụng z Thựchiệncácchương trình z Thựchiện các thao tác vào/ra z Quảnlýhệ thống tệp z Truyền thông z Phát hiệnlỗi z Cấp phát tài nguyên z “Kế toán” z Đưaracáccơ chế bảovệ và an ninh 22 Các hàm hệ thống z Các hàm hệ thống (system calls) cung cấp giao diệnlậptrìnhtớicácdịch vụ do hệđiều hành cung cấp z Ví dụ trong hệđiềuhànhUnix: z Tạomộttiếntrìnhmới: fork(); z Thoát khỏitiếntrìnhđang thựchiện: exit(1); z fork và exit là các hàm hệ thống (Hàm HT) 23 Hàm HT điềukhiểntiếntrình z Kếtthúctiến trình bình thường/bấtthường z Nạp, thựchiệntiếntrình z Tạo, kết thúc tiếntrình z Đọchoặcthiếtlậpcácthuộc tính cho tiến trình z Yêu cầutiếntrìnhvàotrạng thái chờ z Cấpphátvàgiải phóng bộ nhớ z Xử lý các sự kiện không đồng bộ 24 Hàm HT quảntrị tệp z Tạo, xóa tệp z Đóng, mở tệp z Đọc, ghi, định vị con trỏ tệp z Đọc, thiếtlậpthuộc tính củatệp 5 25 Hàm HT quảntrị thiếtbị z Yêu cầusử dụng hoặcthôisử dụng thiếtbị z Đọc, ghi, định vị con trỏ z Đọc, thiếtlậpthuộc tính cho thiếtbị z Attach/detach thiếtbị về mặt logic 26 Hàm HT bảo trì thông tin z Đọc, thiếtlậpthờigianhệ thống z Đọc, ghi dữ liệuvề hệ thống z Đọcthuộc tính tệp, thiếtbị, tiếntrình z Thiếtlậpthuộc tính tệp, thiếtbị, tiếntrình 27 Hàm HT về truyền thông z Tạo, hủycáckếtnốimạng z Truyềnnhận các thông điệp z Lấy thông tin trạng thái truyền thông z Attach/detach các thiếtbịởxa 28 Các chương trình hệ thống z Các chương trình hệ thống cung cấpmôitrường thuậntiệnchoviệcthựchiện và phát triển chương trình. Chúng được phân loạinhư sau: z Thao tác vớitệp z Thông tin về trạng thái củahệ thống z Sửa đổitệp z Hỗ trợ ngôn ngữ lậptrình z Nạpvàthựchiệnchương trình z Truyền thông z Cách nhìn HĐH củaNSD đượcxácđịnh qua các chương trình hệ thống, không thựcsự qua các hàm hệ thống (system calls). 29 Cấutrúc HĐH: Đơngiản z Thuậtngữ: Simple approach z Ví dụ MS-DOS. (tương tự: UNIX thờigian đầu) Chương trình ứng dụng Chương trình resident Điềukhiểnthiếtbị Điềukhiểnthiếtbị của ROM-BIOS 30 Cấutrúc HĐH: Phân tầng z Thuậtngữ: Layered apparoach 6 31 Cấutrúc HĐH: Phân tầng z Ví dụ UNIX 32 Cấutrúc HĐH: Vi nhân z Thuậtngữ: Microkernel z Giữ chonhâncócácđủ các chứcnăng thiết yếunhất để giảmcỡ z Các chứcnăng khác được đưarangoài nhân z Ví dụ: Mach, Tru64 UNIX, QNX 33 Cấutrúc HĐH: Module z Thuậtngữ: Module approach z Hiệntại đây là cách tiếpcậntốtnhất(sử dụng đượccáckỹ thuậtlậptrìnhhướng đối tượng). Ví dụ: Solaris của Sun Microsystem: 34 Máy ảo z Thuậtngữ (Virtual Machine) z Ví dụ: VMware (sảnphẩmthương mại) 35 Tóm tắt z Khái niệm HĐH, nhân z Hai cách nhìn HĐH từ NSD và hệ thống z Các khái niệmxử lý theo lô, đachương trình và phân chia thờigian z Các thành phầnvàdịch vụ của HĐH z Các hàm hệ thống z Mộtsố cấutrúcphổ biếncủa HĐH z Máy ảo 36 Tìm hiểuthêm z Không bắtbuộc z Bổ sung mộthàmhệ thống mới vào nhân Linux và sử dụng hàm đó: z Đọchướng dẫn trong giáo trình từ trang 74-78 z Thử nghiệm trên RedHat Fedora hoặc Ubuntu/Debian . 1 1 Nguyên lý hệ iềuhành NguyễnHải Châu Khoa Công nghệ thông tin Trường Đạihọc Công nghệ 2 Mụctiêucủamônhọc z Cung cấp những khái niệm cơ bản về hệ điều hành máy tính: phân loại, nguyên lý, . tính : z Quảnlýphầncứng máy tính (các tài nguyên) z Cung cấp cho NSD môi trường làm việc tiệnlợi và hiệuquả Hệ điều hành 11 Các chương trình hệ thống và ứng dụng Hệ thống máy tính Hệ điều hành Phầncứng Ngườisử. 9 z OS/2 z DOS z PalmOS, Symbian 4 19 Cấutrúchệđiềuhành 20 Các thành phầncủahệ thống z Quảnlýtiếntrình z Quảnlýbộ nhớ trong z Quảnlýtệp z Quản lý vào/ra z Quảnlýlưutrữ trên bộ nhớ ngoài z Liên