Bài Giảng Hệ Điều Hành-Chương 1: Giới thiệu potx

CHƯƠNG CHƯƠNG 1: GI 1: GI Ớ Ớ I THI I THI Ệ Ệ U U 1.2 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 N N Ộ Ộ I DUNG I DUNG  Hệđiều hành là gì?  Tổ chứchệ thống máy tính (Computer-System Organization)  Kiếntrúchệ thống máy tính (Computer-System Architecture)  Cấutrúchệđiều hành (Operating-System Structure)  Các hoạt động hệđiều hành (Operating-System Operations)  Quảntrị quá trình (Process Management)  Quảntrị bộ nhớ (Memory Management)  Quảntrị lưutrữ (Storage Management)  Bảovệ và an ninh (Protection and Security)  Các hệ thống phân tán (Distributed Systems)  Các hệ thống mục đích đặcbiệt (Special-Purpose Systems)  Môi trường tính toán (Computing Environments) 1.3 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 M M Ụ Ụ C TIÊU C TIÊU  Cung cấp cái nhìn bao quát về hệđiều hành và các thành phần củanó  Cung cấp cái nhìn bao quát về tổ chứchệ thống máy tính 1.4 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 H H Ệ Ệ ĐI ĐI Ề Ề U H U H À À NH L NH L À À GÌ? GÌ?  Chương trình giữ vai trò trung gian giữangười dùng và phần cứng máy tính.  Đích của HĐH: z Thựchiệncácchương trình người dùng và làm cho các vấn đề người dùng đang giảiquyếtdễ dàng hơn. z Làm cho hệ thống máy tính trở nên thuậnlợi trong việcsử dụng. z Sử dụng hiệuquả phầncứng máy tính. 1.5 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 C C Ấ Ấ U TR U TR Ú Ú C H C H Ệ Ệ TH TH Ố Ố NG M NG M Á Á Y T Y T Í Í NH NH  Hệ thốngmáytínhcóthểđược chia thành 4 thành phần: z Phầncứng (Hardware): cung cấp các tài nguyên tính toán cơ sở  CPU, memory, I/O devices z Hệđiều hành  Điềukhiểnvàphốihợpsử dụng phầncứng giữacácứng dụng và các người dùng z Các trình ứng dụng: Xác định cách các tài nguyên hệ thống được dùng để giảiquyếtcácvấn đề tính toán củangười dùng  Các bộ xử lý từ (Word processors), các trình biên dịch (compilers), các trình duyệt Web (web browsers), các hệ cơ sở dữ liệu (database systems), các trò chơi điệntử (video games) z Các người dùng  Người, các máy móc, các máy tính khác 1.6 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 B B Ố Ố N TH N TH À À NH PH NH PH Ầ Ầ N H N H Ệ Ệ TH TH Ố Ố NG M NG M Á Á Y TINH Y TINH 1.7 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 Đ Đ Ị Ị NH NGH NH NGH Ĩ Ĩ A H A H Ệ Ệ ĐI ĐI Ề Ề U H U H À À NH NH  HĐH là một nhà cấp phát tài nguyên: z Quảntrị tấtcả các tài nguyên z Quyết định giảiquyếtcácyêucầu xung đột để sự sử dụng tài nguyên hiệuquả và hợplý  HĐH là mộtchương trình điềukhiển z Điềukhiểnsự thựchiệncácchương trình để ngănngừalỗivà sự sử dụng máy tính không đúng 1.8 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 Đ Đ Ị Ị NH NGH NH NGH Ĩ Ĩ A HĐH A HĐH (Cont.) (Cont.)  Không có định nghĩa nào đượcchấpnhậnbởitấtcả mọingười  “Chương trình chạy toàn thời gian trên máy tính” là hạt nhân (kernel). Mọichương trình khác hoặclàchương trình hệ thống (gắnvới HĐH) hoặclàchương trình ứng dụng 1.9 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 KH KH Ở Ở I Đ I Đ Ộ Ộ NG M NG M Á Á Y T Y T Í Í NH NH  Chương trình bootstrap đượcnạpkhibậtmáyhoặc reboot z Thường đượclưu trong ROM / EPROM, đượcbiếtdướitên firmware z Khởi động tấtcả các sắc thái hệ thống z Nạphạt nhân HĐH và bắt đầusự thựchiện 1.10 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 T T Ổ Ổ CH CH Ứ Ứ C H C H Ệ Ệ TH TH Ố Ố NG M NG M Á Á Y T Y T Í Í NH NH  Sự hoạt động hệ thống máy tính z Một/ nhiềuCPU, cácbộđiềukhiểnthiếtbị nối qua bus chung cung cấptruyxuấtbộ nhớ chia sẻ z Sự thựchiện đồng thờicủaCPU vàcácthiếtbị cạnh tranh các chu ký bộ nhớ [...]...SỰ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG MÁY TÍNH Các thiết bị I/O và CPU có thể thực hiện đồng thời Mỗi bộ điều khiển thiết bị đảm trách một kiểu thiết bị riêng Mỗi bộ điều khiển thiết bị có buffer cục bộ CPU di chuyển dữ liệu từ/ đến bộ nhớ chính đến/ từ các buffer cục bộ I/O là từ thiết bị đến buffer cục bộ Bộ điều khiển thiết bị báo cho CPU hoạt động của nó đã kết thức... Sau khi I/O bắt đầu, điều khiển trả lại cho chương trình người dùng chỉ khi I/O hoàn tất Chỉ thị chờ làm “nhàn rỗi” CPU đến tận khi interrupt kế tiếp Vòng lặp chờ (tranh chấp truy xuất bộ nhớ) Tại mội thời điểm, nhiều nhất một yêu cầu I/O được thực hiện, không có xử lý I/O đồng thời Sau khi I/O bắt đầu, điều khiển trả lại cho chương trình người dùng không chờ I/O hoàn tất Lời gọi hệ thống (System call)... (tracks), mỗi rãnh được chia thành các sectors Bộ điều khiển đĩa xác định trao đổi logic giữa thiết bị và máy tính Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.19 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 PHÂN CẤP LƯU TRỮ Các hệ thống lưu trữ được tổ chức theo phân cấp Tốc độ (Speed) Giá (Cost) Tính không ổn định (Volatility) Caching : sao chép thông tin vào hệ thống lưu trữ nhanh hơn (bộ nhớ chính có... không gian bộ nhớ khi cần thiết Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.31 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 QUẢN TRỊ LƯU TRỮ Quản trị hệ thống file Các files thường được tổ chức trong các thư mục Điều khiển truy xuất trên hầu hết các hệ thống xác định “ai có thể truy xuất cái gì” Các hoạt động HĐH bao gồm: Tạo và xóa các files và các thư mục Các nguyên thủy thao tác files và thư mục... thể của hoạt động máy tính xoay quanh hệ thống con đĩa và các thuật toán của nó Các hoạt động HĐH Quản trị không gian tự do Cấp phát lưu trữ Lập lịch biểu đĩa Lưu trữ tốc độ chậm vẫn phải được quản trị: Lưu trữ tam cấp (lưu trữ quang học , băng từ) Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.33 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 HỆ THỐNG CON I/O Hệ thống con I/O có trách nhiệm: Quản trị... ra một interrupt Dựng lên trước lập lịch biểu quá trình để thu hồi điều khiển / kết thúc chương trình vượt quá thời gian được phân phối Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.28 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 QUẢN TRỊ QUÁ TRÌNH Một quá trình là một chương trình trong sự thực hiện, là một đơn vị công việc trong hệ thống Chương trình là một thực thể bị động, quá trình là một thực... TRONG HỆ ĐA CHƯƠNG Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.26 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 CÁC HOẠT ĐỘNG HĐH Truyền Interrupt bởi hardware Lỗi software hoặc yêu cầu tạo ra exception / trap Các vấn đề quá trình khác bao hàm vòng lặp vô hạn, các quá trình sửa đổi lẫn nhau hoặc HĐH Hoạt động phương thức đối ngẫu (Dual-mode) cho phép HĐH bảo vệ chính nó và các thành phần hệ thống... nó và các thành phần hệ thống khác User mode và kernel mode Mode bit được cung cấp bởi hardware Cung cấp khả năng phân biệt khi hệ thống đang chạy code người dùng hoặc code hạt nhân Một số chỉ thị đặc quyền chỉ có thể thực hiện trong phương thức hạt nhân (kernel mode) Lời gọi hệ thống thay đổi phương thức sang phương thức hạt nhân, return từ lời gọi đặt lại nó sang phương thức người dùng Operating System... cứng đặc biệt Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.34 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 BẢO VỆ VÀ AN NINH Protection : cơ chế điều khiển truy xuất của các quá trình, các người dùng đến các tài nguyên bởi HĐH Security : Phòng thủ của hệ thống chống lại các tấn công trong và ngoài Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.35 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 CÁC... cho CPU hoạt động của nó đã kết thức bởi một interrupt Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.11 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 CHỨC NĂNG CHUNG CỦA CÁC INTERRUPTS Interrupt chuyển điều khiển cho thủ tục dịch vụ interrupt, thông qua interrupt vector (chứa địa chỉ của toàn bộ các thủ tục dịch vụ) Kiến trúc Interrupt phải bảo toàn địa chỉ của chỉ thị bị gián đoạn Các interrupts đến . CHƯƠNG 1: GI 1: GI Ớ Ớ I THI I THI Ệ Ệ U U 1.2 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7 th Edition, Jan 12, 2005 N N Ộ Ộ I DUNG I DUNG  Hệ iều hành là gì?  Tổ chứchệ thống. (Computer-System Organization)  Kiếntrúchệ thống máy tính (Computer-System Architecture)  Cấutrúch điều hành (Operating-System Structure)  Các hoạt động hệ iều hành (Operating-System Operations) . T Y T Í Í NH NH  Hệ thốngmáytínhcóthểđược chia thành 4 thành phần: z Phầncứng (Hardware): cung cấp các tài nguyên tính toán cơ sở  CPU, memory, I/O devices z Hệ iều hành  Điềukhiểnvàphốihợpsử