bài báo cáo cơ sở hệ điều hành đề tài quản lý tiến trình của hệ điều hành windows 10

Task Manager cũng cung cấp thông tin chi tiết về tài nguyên mà các tiến trình đang sử dụng, giúp chúng ta xác định và khắc phục sự cố.Ngoài ra, chúng tôi sẽ nói về công cụ Command Prompt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

***

BÀI BÁO CÁO

MÔN HỌC : CƠ SỞ HỆ ĐIỀU HÀNH

Đề tài : Quản lý tiến trình của Hệ điều hành windows 10

Giảng viên hướng dẫn : ThS Vương Thị Dung

Lớp học phần : 67IT5

Nhóm : 3

Hà Nội, 2023

Thành viên nhóm 3 :

3 Đặng Thị Thùy Linh 1500267 67IT3

4 Trần Quang Linh 0056267 67IT1

5 Vương Hữu Lộc 0162267 67IT5

6 Phạm Văn Long 0060367 67IT5

7 Nguyễn Bá Luân 0069067 67IT5

9 Nguyễn Thế Nghĩa 1500367 67IT5

10 Nguyễn Thị Bảo Ngọc 3000267 67IT5

11 Trần Thị Hồng Nhung 0247267 67IT5

12 Cao Phùng Phán 30001067 67IT5

13 Nguyễn Tá Phong 0183267 67IT5

MỤC LỤC:

A.PHẦN MỞ ĐẦU 4

B NỘI DUNG BÁO CÁO 5

1.Tiến trình (process) 5

2.Luồng 9

3.Điều phối CPU 11

4.Tài nguyên găng và điều độ tiến trình 13

C.Phần kết luận 17

A.PHẦN MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh hiện nay, Hệ điều hành Windows 10 đã trở thành một phần quan trọng của cuộc sống và công việc của chúng ta Với sự phổ biến ngày càng tăng của

nó, việc quản lý tiến trình trên Windows 10 đang trở nên ngày càng quan trọng để đảm bảo tính ổn định, hiệu suất và bảo mật của hệ thống Trong báo cáo này, chúng tôi sẽ khám phá sâu hơn vào việc quản lý tiến trình trên Windows 10, đi từ những khái niệm cơ bản cho đến những công cụ mạnh mẽ giúp kiểm soát chúng

Khái niệm cơ bản về Tiến trình:

Trước khi chúng ta đi sâu vào việc quản lý tiến trình trên Windows 10, hãy hiểu rõ

về khái niệm cơ bản này Tiến trình đại diện cho một chương trình hoặc ứng dụng đang chạy trên hệ thống Mỗi tiến trình có tài nguyên riêng, bao gồm bộ nhớ và thời gian CPU, và chúng đóng vai trò quan trọng trong hoạt động hàng ngày của chúng

ta trên máy tính

Quản lý Tiến trình trên Windows 10:

Windows 10 đã cung cấp nhiều cách để quản lý tiến trình Chúng tôi sẽ tìm hiểu về Task Manager, một công cụ mạnh mẽ cho phép chúng ta xem, kiểm soát và kết thúc các tiến trình đang chạy Task Manager cũng cung cấp thông tin chi tiết về tài nguyên mà các tiến trình đang sử dụng, giúp chúng ta xác định và khắc phục sự cố Ngoài ra, chúng tôi sẽ nói về công cụ Command Prompt và Windows PowerShell, cho phép chúng ta thực hiện các tác vụ quản lý tiến trình thông qua dòng lệnh

Tối ưu hóa Hiệu suất và Bảo mật:

Cuối cùng, việc quản lý tiến trình cũng liên quan đến việc tối ưu hóa hiệu suất hệ thống và đảm bảo bảo mật Chúng tôi sẽ xem xét cách tối ưu hóa tiến trình để giảm tải CPU và bộ nhớ, cũng như cách kiểm soát tiến trình bất hợp pháp hoặc độc hại Trong báo cáo này, chúng tôi sẽ đưa ra hướng dẫn cụ thể và thực tế, giúp bạn và các đồng nghiệp hiểu rõ hơn về quản lý tiến trình trên Hệ điều hành Windows 10 và áp dụng kiến thức này để tối ưu hóa máy tính cá nhân và môi trường làm việc của bạn Hãy cùng bắt đầu khám phá sâu hơn vào thế giới của tiến trình trên Windows 10!

B NỘI DUNG BÁO CÁO

1.Tiến trình (process)

1.1 Khái niệm tiến trình

Tất cả các máy tính hiện đại đều có thể thực hiện nhiều việc cùng một lúc Trong khi thực hiện chương trình của người sử dụng, máy tính có thể đọc dữ liệu từ đĩa

và đưa ra màn hình hoặc máy in Trong môi trường đa chương trình (multiprogramming system), một CPU có thể chuyển từ chương trình này sang

chương trình khác, thực hiện mỗi chương trình trong khoảng 1% hoặc 1/10 mili

giây Nếu nói chính xác, thì tại một thời điểm, CPU chỉ thực hiện được một chương trình Nhưng nếu xét trong khoảng thời gian phần trăm giây thì CPU có thể thực hiện nhiều công việc

Để hổ trợ hoạt động đa nhiệm, hệ thống máy tính cần phải có khả năng thực hiện nhiều tác vụ xử lý đồng thời nhưng việc điều khiển hoạt động song hành ở cấp độ phần cứng là rất khó khăn Vì vậy,các nhà thiết kế hệ điều hành đề xuất một mô hình song hành giả lập bằng cách chuyển đổi bộ xử lý qua lại giữa các chương trình để duy trì hoạt động của nhiều chương trình phải cùng một thời điểm Trong mô hình này các chương trình của hệ thống được tổ chức thành các tiến trình(process)

Tiến trình là một chương trình đang thi hành, xử lý Mỗi tiến trình có một không gian địa chỉ, một con trỏ lệnh, một tập thanh ghi và stack riêng Khi tiến trình được tạo ra hoặc đang thi hành sẽ được hệ điều hành cung cấp các tài nguyên để tiến trình hoạt dộng như là CPU, bộ nhớ, tệp tin, các thiết bị nhập/xuất, … Hệ điều hành sử dụng bộ điều phối (scheduler) để quyết định thời điểm cần dừng hoạt động của tiến trình đang xử lí và lựa chọn tiến trình tiếp theo thực hiện Trong hệ thống có những tiến trình của hệ điều hành và của người dùng

1 2.Phân loại tiến trình trong Windows 10

Có hai loại tiến trình chính trên hệ điều hành Windows 10:

-Tiến trình Ứng dụng (Application Processes): Đây là tiến trình được tạo ra bởi các ứng dụng mà bạn khởi chạy trên máy tính của bạn Mỗi ứng dụng hoặc chương trình khi bạn mở nó sẽ tạo một tiến trình ứng dụng riêng Ví dụ, khi bạn mở trình duyệt

web, trình duyệt đó sẽ tạo một tiến trình riêng để quản lý các tab và trang web mà bạn đang xem

-Tiến trình Hệ thống (System Processes): Đây là tiến trình được tạo và quản lý bởi

hệ điều hành Windows 10 để duy trì hoạt động của hệ thống Các tiến trình hệ thống thường chạy trong nền và không được khởi động hoặc điều khiển trực tiếp bởi người dùng Chúng thực hiện các nhiệm vụ quan trọng như quản lý tài nguyên hệ thống, kết nối mạng, cập nhật tự động và bảo vệ bảo mật

Mỗi loại tiến trình có mục tiêu và chức năng khác nhau Tiến trình ứng dụng được tạo để thực hiện công việc cụ thể của ứng dụng, trong khi tiến trình hệ thống đảm bảo rằng hệ thống hoạt động trơn tru và duyệt qua các tác vụ cơ bản như quản lý tài nguyên và bảo mật

1 3.Thao tác với tiến trình

1 Mở Task Manager: Bấm đồng thời phím Ctrl + Shift + Esc hoặc phím Ctrl + Alt + Delete và chọn Task Manager

2 Dừng một tiến trình đang chạy: Tìm tiến trình muốn dừng

và nhấn chuột phải, chọn End task hoặc nhấn nút End task ở góc dưới bên phải của cửa sổ Task Manager

3 Kiểm tra thông tin về một tiến trình: Chọn tiến trình muốn xem, và nhìn vào tab Details trong Task Manager để xem các thông tin như Description, File location, CPU usage

4 Tăng độ ưu tiên cho một tiến trình: Chọn tiến trình cần tăng độ ưu tiên, nhấn chuột phải và chọn Set priority, sau đó lựa chọn độ ưu tiên mong muốn

5 Tạo và quản lý tiến trình: Sử dụng tiện ích Task Scheduler (Lập lịch công việc) trong Control Panel để tạo và quản lý các tiến trình theo ý muốn

6 Tắt một tiến trình bị treo: Chọn tiến trình muốn tắt, nhấn chuột phải và chọn End task hoặc bấm nút End task ở góc dưới bên phải Task Manager

7 Xem thống kê CPU và memory sử dụng trong một khoảng thời gian: Click chuột phải vào khung bảng số liệu trong mục Performance và chọn hoạt động muốn thực hiện

8 Sử dụng lệnh Tasklist để xem danh sách các tiến trình đang chạy trong Command Prompt

9 Sử dụng lệnh Taskkill để dừng một tiến trình trong Command Prompt

10 Vô hiệu hóa các tiến trình không cần thiết: Sử dụng tiện ích trên Win 10, mở Quick Link và chọn Disable Startup Xác định tiến trình không cần thiết và vô hiệu hóa chúng

1.5 Các trạng thái của tiến trình

Các trạng thái của tiến trình trên Windows 10 bao gồm:

1 Running: Tiến trình đang chạy.

2 Sleeping: Tiến trình đã hoàn thành thao tác hiện hành và đang chờ đợi thao tác

tiếp theo

3 Ready: Tiến trình đã sẵn sàng để chạy nhưng chờ đợi để chuyển sang trạng thái

chạy

4 Waiting: Tiến trình đang chờ đợi tài nguyên hoặc dịch vụ bên ngoài.

5 Zombie: Tiến trình đã chết nhưng vẫn còn một số tài nguyên và thông tin về tiến

trình

6 Blocked: Tiến trình bị khóa và không thể tiếp tục chạy tiếp.

7 Suspended: Tiến trình được ngưng hoạt động hoặc tạm dừng bởi hệ thống, nhưng

vẫn giữ lại trạng thái của nó để có thể tiếp tục chạy sau đó

8 Ready suspended: Tiến trình đã sẵn sàng để chạy nhưng đã bị ngưng hoạt động hoặc tạm dừng bởi hệ thống

9 Terminated: Tiến trình đã kết thúc hoạt động và sẽ bị xóa ra khỏi bộ nhớ của hệ

thống

Các trạng thái của tiến trình có thể được kiểm tra và quản lý bằng cách sử dụng Task Manager (Quản lý tác vụ) hoặc các công cụ quản lý tiến trình khác trên Windows 10

1.6 Quan hệ giữa các tiến trình

Trên Windows 10, các tiến trình có thể có các mối quan hệ với nhau, bao gồm:

1 Có mối quan hệ cha-con (Parent-child): Trong mối quan hệ này, một tiến trình

cha có thể tạo ra nhiều tiến trình con Các tiến trình con được quản lý bởi tiến trình cha và có thể truy xuất tài nguyên của tiến trình cha Khi tiến trình cha bị kết thúc, tất cả các tiến trình con cũng sẽ bị kết thúc

2 Có mối quan hệ anh em (Sibling): Trong mối quan hệ này, hai tiến trình cùng

mức độ quyền đang chạy đồng thời và không có mối quan hệ cha-con với nhau

3 Có mối quan hệ cạnh tranh (Competition): Trong mối quan hệ này, các tiến

trình cạnh tranh cho các tài nguyên của hệ thống, chẳng hạn như CPU, bộ nhớ hoặc đĩa cứng Các tiến trình này cố gắng làm việc với tốc độ tối đa nhằm dành được tài nguyên trước các tiến trình khác

4 Có mối quan hệ phụ thuộc (Dependency): Trong mối quan hệ này, một tiến

trình có thể phụ thuộc vào một hoặc nhiều tiến trình khác để hoạt động đúng cách Khi một tiến trình phụ thuộc bị kết thúc, tiến trình phụ thuộc cũng có thể bị ảnh hưởng và phải chờ đợi để tiến trình kết thúc

Các mối quan hệ này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống và nên được quản lý và theo dõi để đảm bảo cân bằng tài nguyên và tránh các xung đột giữa các tiến trình

2.Luồng

2 1 Giới thiệu

Trong quản lý tiến trình của Windows 10, "Luồng" (Thread) là một khái niệm quan trọng trong việc quản lý tài nguyên và tối ưu hóa hiệu năng Luồng đóng vai trò

quan trọng trong việc xử lý tác vụ và ứng dụng trên máy tính, ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng và khả năng làm việc của hệ thống

2 2 Khái niệm Luồng

1 Định nghĩa luồng (Thread): Luồng là một đơn vị thực thi nhỏ nhất trong một tiến trình Nó là một con đường thực thi độc lập bên trong một tiến trình, cho phép tiến trình thực hiện nhiều tác vụ đồng thời Một tiến trình có thể chứa một hoặc nhiều luồng

2 Luồng và Hiệu Năng: Luồng cho phép máy tính thực hiện đa nhiệm, tức là xử lý nhiều tác vụ cùng lúc Điều này giúp tối ưu hóa hiệu năng hệ thống bằng cách sử dụng đồng thời các tài nguyên như CPU

I

2 3 Ứng Dụng Của Luồng Trong Windows 10

1 Xử Lý Đa Nhiệm: Windows 10 sử dụng Luồng để hỗ trợ xử lý đa nhiệm, cho phép người dùng mở và chạy nhiều ứng dụng cùng một lúc Mỗi ứng dụng hoạt động trên các luồng riêng biệt, giúp đảm bảo rằng chúng không cạnh tranh với nhau

và làm cho hệ thống hoạt động mượt mà

2 Phản Hồi Người Dùng: Luồng giúp đảm bảo rằng các tương tác từ người dùng như nhấn chuột, bấm phím, hoặc vuốt cảm ứng được xử lý ngay lập tức Các sự kiện này được gửi đến các luồng xử lý sự kiện để đảm bảo sự phản hồi nhanh chóng và mượt mà

3 Phát Triển Ứng Dụng Đa Nhiệm: Nhà phát triển ứng dụng có thể tận dụng Luồng

để viết ứng dụng đa nhiệm, cho phép người dùng làm nhiều việc cùng một lúc Điều này bao gồm việc tạo các luồng riêng biệt để xử lý các tác vụ cụ thể như tải dữ liệu

từ internet, xử lý hình ảnh, hoặc tính toán số liệu

4 Tối Ưu Hóa Hiệu Năng: Luồng giúp tối ưu hóa tài nguyên máy tính như CPU và RAM bằng cách phân phối công việc trên các luồng khác nhau Điều này giúp đảm bảo rằng các ứng dụng hoạt động mượt mà và hiệu suất hệ thống không bị giảm

2 4 Ưu điểm và khó khăn

Sử dụng luồng có thể cải thiện hiệu suất ứng dụng và làm cho chúng trở nên đáng tin cậy và phản hồi nhanh hơn Tuy nhiên, việc làm việc với luồng cũng có thể gây

ra các vấn đề như xung đột dữ liệu (data race) và đồng bộ hóa, đòi hỏi lập trình viên phải cẩn thận

2 5 Lợi ích của đa luồng:

1 Tăng tính đáp ứng cho người dùng, tiết kiệm thời gian

2 Sử dụng đa luồng có thể cải thiện hiệu suất ứng dụng trong các tình huống như xử

lý dữ liệu song song

3 Tải và xử lý tài liệu trực tuyến, hoặc thực hiện nhiều tác vụ đồng thời trong ứng dụng

4 Có tính kinh tế hiệu quả, ít tốn kém

2 6 Kết Luận

Luồng trong Windows 10 là một thành phần quan trọng đối với hiệu năng và trải nghiệm người dùng của hệ thống Khả năng xử lý đa nhiệm và phân phối công việc trên nhiều luồng đã tối ưu hóa tài nguyên và đảm bảo rằng hệ điều hành có thể xử lý nhiều tác vụ cùng một lúc mà không gây ra sự chậm trễ Luồng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp trải nghiệm mượt mà và hiệu suất ấn tượng cho người dùng trên nền tảng Windows 10

2 7 Tham Khảo

1 Quản lý luồng trong Task Manager Bạn có thể quản lý và theo dõi luồng trong :

Task Manager của Windows 10 Để làm điều này, mở Task Manager bằng cách nhấn

tổ hợp phím "Ctrl + Shift + Esc" hoặc "Ctrl + Alt + Delete" và sau đó chọn Task Manager Trong Task Manager, bạn có thể chuyển sang tab "Details" (Chi tiết) để xem danh sách các luồng và tiến trình đang chạy trên hệ thống

2 Ngôn ngữ lập trình hỗ trợ luồng: Nhiều ngôn ngữ lập trình hỗ trợ luồng, bao gồm C++, Java, Python (sử dụng threading module), và nhiều ngôn ngữ khác Các thư viện và khung làm việc với luồng được cung cấp để giúp lập trình viên quản lý luồng dễ dàng hơn

3.Điều phối CPU

3 1.Khái niệm:

Điều phối CPU là quá trình quản lý và phân phối tài nguyên xử lý của CPU cho các tiến trình và luồng trong hệ điều hành

3 2.Lập lịch(Scheduling) trên Windown 10:

3.2.1Round Robin:

Sử dụng 1 hàng chờ trật tự, process nào đến trước sẽ được phục vụ trước trong 1 khe thời gian nhất định(quantum) Khi hết khe thời gian mà process vẫn cần chạy tiếp nó

sẽ tự động trở về cuối hàng đợi để chờ lượt phục vụ kế tiếp

-Ưu điểm:

+Các quá trình sẽ được luân phiên cho CPU xử lý nên thời gian chờ đợi sẽ ít +Việc cài đặt không quá phức tạp

+Đối với quá trình liên quan nhập xuất I/O người dùng thì rất hiệu quả

-Nhược điểm:

+Thời gian chờ đợi trung bình thường là quá dài

+Nếu thời gian quá ngắn so với thời gian xử lý của 1 tiến trình trong danh sách hàng đợi thì việc chờ đợi và xử lý luân phiên sẽ nhiều

3.2.2Priority-based Scheduling:

mỗi tiến trình sẽ được gán 1 mức độ ưu tiên nhất định và đưa vào hàng chờ Khi cần chọn tiến trình tiếp theo, hệ thống sẽ chọn tiến trình có mức ưu tiên cao nhất bất chấp nó đến trước hay đến sau

-Ưu điểm:

+giảm chi phí điều phối, đơn giản

-Nhược điểm:

+Dẫn tới tính trạng đói CPU cho các tiến trình có mức ưu tiên thấp

3.2.3Multilevel Queue Scheduling:

Một thuật toán sử dụng nhiều hàng chờ ưu tiên để quản lý các tiến trình theo mức độ

ưu tiên khác nhau

-Ưu điểm:

+Phân bổ thời gian sử dụng CPU hiệu quả

+Có thể thay đổi mức ưu tiên của tiến trình trong quá trình chạy đảm bảo tiến trình quan trọng được thực hiện

-Nhược điểm:

+Thiết lập phức tạp

+Một số tiến trình có thể thiếu CPU nếu một số hàng đợi có mức ưu tiên cao hơn không bao giờ bị trống

+Tốn kém tài nguyên và thời gian

3 3 Load Balancing

-Symmetric Multiprocessing

Hệ thống tự động phân phối công việc trên lõi CPU khác nhau để tận dụng hiệu quả hiệu suất của hệ thống Nó cân nhắc số lượng lõi CPU tải công việc hiện tại và quy tắc định hướng điều phối CPU

-Non Uniform Memory Access(NUMA)

là một thiết kế bộ nhớ máy tính được sử dụng trong đa xử lý , trong đó thời gian truy cập bộ nhớ phụ thuộc vào vị trí bộ nhớ so với bộ xử lý Theo NUMA, bộ xử lý có thể truy cập bộ nhớ cục bộ của chính nó nhanh hơn bộ nhớ không cục bộ (bộ nhớ cục bộ cho bộ xử lý khác hoặc bộ nhớ được chia sẻ giữa các bộ xử lý) Lợi ích của NUMA bị giới hạn ở khối lượng công việc cụ thể, đặc biệt là trên các máy chủ nơi

dữ liệu thường được liên kết chặt chẽ với một số tác vụ hoặc người dùng nhất định Đối với hệ thống có nhiều bộ xử lý và bộ nhớ không đồng nhất Windown 10 sẽ sử dụng NUMA để tối ưu hóa việc giao tiếp giứa bộ xử lý và bộ nhớ

3 4 Affinity

-Sự liên kết CPU cho phép bạn chỉ định rằng 1 tiến trình hoặc luồng chỉ được chạy trên 1 tập hợp cụ thể các lõi CPU Điều này có thể hữu ích trong việc kiểm soát tài nguyên và hiệu suất của hệ thống

-Bạn có thể sử dụng task manager hoặc các ứng dụng hỗ trợ để thiết lập sự liên kết CPU

3 5 Quản lý năng lượng

Hệ điều hành Win 10 có khả năng quản lý năng lượng của CPU để giảm tiêu thụ năng lượng và tăng tuổi thọ của pin trên các thiết bị di động Điều này được thực hiện bằng cách điều chỉnh tần số hoạt động và điện áp của CPU dựa trên yêu cầu sử dụng của hệ thống