bài giảng nguyên lý hệ điều hành - nguyễn vũ quốc hưng

NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH Giảng viên: Nguyễn Vũ Quốc Hưng Khoa Công nghệ Thông tin – ĐHSP Hà nội Email: hungnvq@hnue.edu.vn 34 slide Những mục tiêu chính:  Cung cấp cho sinh viên:  Khái niệm nguyên lý Hệ điều hành  Các phương pháp giải vấn đề nảy sinh  Xem xét số Hệ điều hành tiếng: Linux, Windows,… 34 slide Các kiến thức cần thiết Kiến trúc máy tính Cấu trúc máy tính  Cấu trúc liệu Giải thuật  Ngôn ngữ lập trình: Pascal, C,… …  34 slide Tài liệu tham khảo         A Silberschatz, G Gagne, and P.B Galvin, “Operating System Concepts”, Addison Wesley A.S Tanenbaum, “Modern Operating Systems”, Prentice Hall, 1992 Bill McCarty, “Learning Redhat Linux 3rd Edition”, O’Reilly, 2003 D.P Bovet, M Cesati, “Understanding Linux Kernel”, O’Reilly,2000 J.S Gray, “Interprocess Communications in Linux: The Nooks and Crannies”, Prentice Hall, 2003 A Rubini, J Corbet, “Linux Device Drivers 2nd Edition”, O’Reilly N.T.N Hương, “Hệ điều hành”, NXB Bưu điện, 2004 … 34 slide Phân phối, Bài tập Kiểm tra Phân phối thời gian  75% dành cho giảng  25% dành cho tập lớn  Thi hết học phần  Thi vấn đáp  Điểm đánh giá  Bài tập lớn: lấy điểm kiểm tra kì  Kiểm tra: theo quy chế  34 slide Nội dung Chương 1: Dẫn nhập  Chương 2: Quản lý tiến trình  Chương 3: Quản lý nhớ  Chương 4: Quản lý hệ thống file  Chương 5: Bài toán DeadLock  Chương 6: Bài toán miền găng  34 slide Chương DẪN NHẬP  Khái niệm Định nghĩa  Lịch sử OS  Tổ chức hệ thống máy tính  Các thành phần OS  Các dịch vụ OS  Cấu trúc OS 34 slide Định nghĩa và các khái niệm  Định nghĩa hệ điều hành (Operating System)  OS phần mềm hoạt động lớp trung gian người sử dụng máy tính phần cứng  Mục tiêu OS làm cho người sử dụng:  Thực thi dễ dàng ứng dụng  Thao tác điều khiển máy tính trở nên thuận tiện  Khai thác phần cứng máy tính cách có hiệu 34 slide  Hệ thống làm việc của máy tính bao gờm thành phần: Phần cứng (Hardware) – cung cấp tài nguyên  CPU, memory, I/O devices  Hệ điều hành (OS - Operating system)  Trung gian điều khiển bố trí việc sử dụng phần cứng cho ứng dụng đối tượng sử dụng  Các chương trình ứng dụng (Application programs) – Các phần mềm phục vụ tác nghiệp người sử dụng  Word processors, compilers, web browsers, database systems, video games  Đối tượng sử dụng (Users):  Người, thiết bị máy tính khác  34 slide lớp của hệ thống làm việc của máy tính 34 slide 10 2.3 Parallel Systems    Multiprocessor systems có nhiều CPU hệ thống liên lạc khép kín Tightly coupled system – processor chia sẻ nhớ đồng hồ xung; truyền tin luôn thông qua nhớ chia sẻ Các lợi ích parallel system:  Gia tăng thông lượng truyền tin  Kinh tế  Gia tăng độ tin cậy 34 slide 20 Parallel Systems (Cont.)   Symmetric multiprocessing (SMP)  Mỗi processor chạy độc lập hệ điều hành  Cho phép nhiều tiến trình chạy đồng thời hệ thống  Nhiều hệ điều hành đại hỗ trợ SMP Asymmetric multiprocessing  Mỗi xử lý giao nhiệm vụ riêng biệt; xử lý chủ (master) lập lịch xác định công việc cho xử lý thành viên (slave)  Phổ biến hệ thống lớn 34 slide 21 Symmetric Multiprocessing Architecture 34 slide 22 2.4 Distributed Systems    Phân tán tính tốn vài xử lý vật lý Loosely coupled system – xử lý có nhớ riêng Các xử lý truyền thơng tin cho đường truyền tốc độ cao Các lợi ích distributed systems  Chia xẻ tài nguyên  Tăng tốc độ tính tốn  Đáng tin cậy  Communications 34 slide 23 Distributed Systems (tiếp) Đòi hỏi sở hạ tầng mạng máy tính  Local area networks (LAN) Wide area networks (WAN)  Có hai dạng hệ thống client-server hệ thống peer-to-peer  34 slide 24 Cấu trúc chung Client-Server 34 slide 25 2.5 Clustered Systems Tập hợp hai nhiều hệ thống có lưu trữ chia sẻ  Cung cấp độ an toàn cao  Asymmetric clustering: Một server chạy ứng dụng server khác dự phòng  Symmetric clustering: Tất N host chạy ứng dụng  34 slide 26 2.6 Real-Time Systems    Luôn sử dụng thiết bị điều khiển ứng dụng chun biệt: Thí nghiệm khoa học, hệ mơ y học, điều khiển cơng nghiệp, Phải hồn thành công việc thời gian xác định cưỡng Hệ thống Real-Time hard soft real-time 34 slide 27 Real-Time Systems (tiếp)   Hard real-time:  Bộ lưu trữ thứ cấp có giới hạn khơng có, liệu lưu trữ nhớ nhỏ ROM  Trái ngược với hệ thống time-sharing không hỗ trợ hệ điều hành đa Soft real-time  Sử dụng điều khiển robot công nghiệp  Sử dụng ứng dụng multimedia, thực ảo (virtual reality) địi hỏi tính cao cấp hệ điều hành 34 slide 28 2.7 Handheld Systems Personal Digital Assistants (PDAs)  Cellular telephones (điện thoại di động)  Một số đặc điểm:  Bộ nhớ giới hạn  Bộ xử lý tốc đô chậm  Màn hình nhỏ  34 slide 29 2.8 Computing Environments Mơi trường tính tốn truyền thống (Traditional computing)  Mơi trường tính tốn dựa cơng nghệ Web (Web-Based Computing)  Mơi trường tính tốn nhúng (Embedded Computing)  34 slide 30 Computing Environments  Traditional computer  Thời gian tính khơng địi hỏi chặt chẽ  Mơi trường cộng tác  PCs liên kết tới mạng, terminal gắn với mainframe minicomputer xử lý theo khối chia sẻ thời gian  Thông qua cổng hệ thống từ xa truy nhập đền nguồn tài nguyên  Mạng gia đình  Sử dụng máy tính đơn, kết nối modem  Khơng firewall, khơng kết nối mạng 34 slide 31 Computing Environments (tiếp) Client-Server Computing Dumb terminals thay PC thông minh Có nhiều loại server, phù hợp với địi hỏi clients Compute-server cung cấp giao diện cho client yêu cầu dịch vụ (chẳng hạn database) File-server nạp tập tin cung cấp giao diện cho client lưu trữ 34 slide 32 Peer-to-Peer Computing   Một mơ hình khác hệ thống phân tán P2P không phân chia máy thành client server  Coi tất nút có vai trị  Mỗi nút hoạt động client, server đóng vai trị hai  Mỗi nút phải kết nối mạng P2P  Đăng kí dịch vụ với trung tâm tra cứu dịch vụ mạng,  Quảng bá yêu cầu dịch vụ đáp ứng yêu cầu dịch vụ theo giao thức discovery protocol  Ví dụ: Napster Gnutella 34 slide 33 Web-Based Computing      Web trở thành phổ biến Máy tính PC trở thành thiết bị thông dụng Nhiều thiết bị kết nối mạng liên kết theo kiểu web Nhiều thiết bị loại quản lý truyền tải web tương đương server: load balancers Sử dụng hệ điều hành Windows 95 kiểu client-side phát triển thành Linux Windows XP phân chia thành clients servers 34 slide 34 ... chạy độc lập hệ điều hành  Cho phép nhiều tiến trình chạy đồng thời hệ thống  Nhiều hệ điều hành đại hỗ trợ SMP Asymmetric multiprocessing  Mỗi xử lý giao nhiệm vụ riêng biệt; xử lý chủ (master)... mục tiêu chính:  Cung cấp cho sinh viên:  Khái niệm nguyên lý Hệ điều hành  Các phương pháp giải vấn đề nảy sinh  Xem xét số Hệ điều hành tiếng: Linux, Windows,… 34 slide Các kiến thức cần... time-sharing không hỗ trợ hệ điều hành đa Soft real-time  Sử dụng điều khiển robot công nghiệp  Sử dụng ứng dụng multimedia, thực ảo (virtual reality) địi hỏi tính cao cấp hệ điều hành 34 slide 28 2.7