Tài liệu Hệ điều hành

Hệ điều hành Biên tập bởi: nguyễn phú trường Hệ điều hành Biên tập bởi: nguyễn phú trường Các tác giả: nguyễn phú trường Phiên bản trực tuyến: http://voer.edu.vn/c/a22667db MỤC LỤC 1. Đề cương môn học Hệ điều hành 2. Giới thiệu môn học Hệ điều hành và bảng thuật ngữ 3. Cấu trúc hệ điều hành 4. Quá trình 5. Định thời biểu CPU 6. Luồng 7. Đồng bộ hóa quá trình 8. Deadlock 9. Quản lý bộ nhớ 10. Bộ nhớ ảo 11. Hệ thống tập tin 12. Cài đặt hệ thống tập tin Tham gia đóng góp 1/264 Đề cương môn học Hệ điều hành MỤC ĐÍCH YÊU CẦU • Giúp sinh viên hiểu được vai trò của hệ điều hành và cơ chế hoạt động của hệ điều hành. • Cách thiết kế hệ điều hành • Cách ứng dụng các cơ chế trong việc thiết kế các hệ điều hành hiện đại KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT STT Nội dung kiến thức nền Mức độ yêu cầu Tiên quyết Vận dụng khái niệm/ mô hình Vận dụng kỹ năng/ phương pháp 1 Kiến trúc máy tính x KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT STT Nội dung kiến thức Mức độ yêu cầu Hiểu Khái niệm Vận dụng Công thức/định lý Chứng minh Công thức/ định lý Vận dụng Phương pháp 1 Giải thuật x 2 Ngôn ngữ Pascal và C x TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC • Mô tả các điểm chính yếu của hệ điều hành • Vai trò và năng lực của hệ điều hành trong hệ thống máy tính. • Những vấn đề phát sinh trong quá trình thiết kế hệ điều hành cũng như những tiếp cận khác nhau được dùng để phân tích và giải quyết những vấn đề đó. • Xem xét những chiến lược hệ điều hành phổ biến và cách chúng tác động đến những dịch vụ của các hệ điều hành hiện đại. 2/264 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG 1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU1 2 KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT1 3 KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT1 4 TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC 1 5 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO3 CHƯƠNG II - CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU HÀNH II.1 Mục đích II.2 Giới thiệu II.3 Các thành phần hệ thống II.4 Các dịch vụ hệ điều hành II.5 Lời gọi hệ thống II.6 Các chương trình hệ thống II.7 Cấu trúc hệ thống II.8 Máy ảo II.9 Tóm tắt 1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU1 2 KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT1 3 KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT1 4 TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC 1 5 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG1 3/264 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO3 1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU1 2 KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT1 3 KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT1 4 TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC 1 5 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO3 1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU1 2 KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT1 3 KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT1 4 TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC 1 5 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO3 CHƯƠNG VI - DEADLOCK VI.1 Mục đích VI.2 Giới thiệu VI.3 Mô hình hệ thống VI.4 Đặc điểm deadlock VI.5 Các phương pháp xử lý deadlock VI.6 Ngăn chặn deadlock VI.7 Tránh deadlock VI.8 Phát hiện Deadlock 4/264 VI.9 Phục hồi deadlock VI.10 Tóm tắt 1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU1 2 KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT1 3 KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT1 4 TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC 1 5 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO3 1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU1 2 KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT1 3 KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT1 4 TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC 1 5 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO3 1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU1 2 KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT1 3 KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT1 4 TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC 1 5 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO3 1 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU1 2 KIẾN THỨC NỀN CẦN THIẾT1 5/264 3 KIẾN THỨC TOÁN CẦN THIẾT1 4 TÓM TẮT NỘI DUNG MÔN HỌC 1 5 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO3 CHƯƠNG XI - QUẢN LÝ HỆ THỐNG NHẬP/XUẤT XI.1 Mục đích XI.2 Giới thiệu XI.3 Các khái niệm cơ bản XI.4 Phần cứng nhập/xuất XI.5 Giao diện nhập/xuất ứng dụng XI.6 Hệ thống con nhập/xuất của nhân (kernel I/O subsytem) XI.7 Chuyển nhập/xuất tới hoạt động phần cứng XI.8 Năng lực XI.9 Tóm tắt TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. [Jean Bacon & Tim Harris], Operating Systems, Addison-Wesley, 2003. 2. [Nguyễn Hoàng Việt], Bài giảng Hệ Điều Hành, Khoa CNTT-ĐH Cần Thơ, 1998 3. [Silberschatz, Galvin, Gagne], Operating System Concepts, John Wiley & Sons, 2003 4. [Lê Khắc Nhiên Ân, Hoàng Kiếm], Giáo trình Nhập môn hệ điều hành, Đại học Khoa học Tự nhiên, 2003. 5. [Trần Hạnh Nhi, Hoàng Kiếm], Giáo trình hệ điều hành nâng cao, Đại học Khoa học Tự nhiên,1999. DUYỆT BỘ MÔN Ngày 23 tháng 04 năm 2004CÁN BỘ BIÊN SOẠNNguyễn Phú Trường 6/264 Giới thiệu môn học Hệ điều hành và bảng thuật ngữ Giáo trình này không tập trung vào một hệ điều hành hay phần cứng cụ thể nào. Thay vào đó, giáo trình sẽ thảo luận những khái niệm cơ bản được áp dụng trong từng hệ điều hành khác nhau. Để dễ dàng đọc và hiểu giáo trình này, người đọc phải nắm các cấu trúc dữ liệu cơ bản, tổ chức của một hệ thống máy tính và ngôn ngữ lập trình cấp cao (C được dùng để minh họa trong giáo trình). Các khái niệm và giải thuật cơ bản được trình bày trong giáo trình dựa trên việc chúng được dùng trong các hệ điều hành thương mại hay trong các hệ điều hành thử nghiệm. Giáo trình này gồm có 4 phần với 11 chương: Phần 1: Tổng quan Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành Chương 2: Cấu trúc hệ điều hành Phần 2: Quản lý quá trình Chương 3: Quá trình Chương 4: Định thời biểu CPU Chương 5: Đồng bộ hóa quá trình Chương 6: Deadlock Phần 3: Quản lý lưu trữ Chương 7: Quản lý bộ nhớ Chương 8: Bộ nhớ ảo Chương 9: Hệ thống tập tin Chương 10: Cài đặt hệ thống tập tin 7/264 Phần 4: Quản lý xuất nhập Chương 11: Quản lý hệ thống xuất nhập BẢNG THUẬT NGỮ Chương Từ Ý nghĩa 1 Hand on computer system Hệ thống máy tính thực hành Clustered system Hệ thống nhóm Short-term memory bộ nhớ lưu ngắn hạn Micro-kernel Vi nhân 2 Spooling Vùng chứa Minidisks Đĩa nhỏ 3 general-purpose registers Thanh ghi đa năng 3,5 Long-term scheduler Bộ định thời dài Short-term scheduler bộ định thời ngắn I/O-bound process Quá trình hướng nhập.xuất CPU-bound process Quá trình hướng xử lý bounded capacity Khả năng chứa bị giới hạn unbounded capacity Khả năng chứa không bị giới hạn 5 CPU burst Chu kỳ CPU Process-control block Khối điều khiển quá trình Nonpreemptive Không trưng dụng Preemptive scheduling Định thời biểu trưng dụng Non-preemptive scheduling Định thời biểu không trưng dụng Dispatcher Bộ phân phát Turn-around time thời gian hoàn thành First-come, First served scheduling Định thời biểu đến trước, phục vụ trước 8/264 [...]... phân rã hệ thống thành những thành phần và các mối quan hệ bên trong của chúng Trong chương này chúng ta tìm hiểu cả ba khía cạnh của hệ điều hành, thể hiện ba quan điểm của người dùng, người lập trình và người thiết kế hệ điều hành Chúng ta xem xét các dịch vụ mà hệ điều hành cung cấp, cách chúng được cung cấp và các phương pháp khác nhau được dùng cho việc thiết kế hệ điều hành Các thành phần hệ thống... triển hệ điều hành Thông thường, thay đổi một hệ điều hành là một tác vụ khó Vì các hệ điều hành là các chương trình lớn và phức tạp, sự thay đổi trên một phần này có thể gây một lỗi khó hiểu trong những phần khác Sức mạnh của hệ điều hành làm cho trường hợp này là cực kỳ nguy hiểm Vì hệ điều hành thực thi trong chế độ kiểm soát, một thay đổi sai trong một con trỏ có thể gây lỗi và có thể phá hủy toàn hệ. .. chương trình hệ thống quan trọng nhất đối với hệ điều hành là trình thông dịch lệnh Nó là giao diện giữa người dùng và hệ điều hành Một vài hệ điều hành chứa trình thông dịch lệnh trong nhân (kernel) Các hệ điều hành khác nhau như MSDOS và UNIX xem trình thông dịch lệnh như một chương trình đặc biệt đang chạy khi một công việc được khởi tạo hay khi người dùng đăng nhập lần đầu tiên (trên các hệ thống chia... tầng Trong tiếp cận này hệ điều hành được chia thành nhiều tầng (hay cấp), mỗi tầng được xây dựng trên đỉnh của tầng dưới nó Tầng cuối cùng (tầng 0) là phần cứng; tầng cao nhất (tầng N) là giao diện người dùng Một tầng hệ điều hành là sự cài đặt của một đối tượng trừu tượng Đối tượng trừu tượng này là sự bao gói dữ liệu và các điều hành có thể thao tác dữ liệu đó Một tầng hệ điều hành điển hình –tầng... Thiết kế một hệ điều hành mới là một công việc quan trọng Các mục đích của hệ thống phải được định nghĩa rõ ràng trước khi thiết kế bắt đầu Kiểu hệ thống mong muốn là cơ sở cho việc chọn lựa giữa các giải thuật và chiến lược khác nhau Hệ điều hành có thể được nhìn từ nhiều lợi điểm khác nhau Người này xem xét các dịch vụ mà hệ điều hành cung cấp Người kia quan tâm đến giao diện mà hệ điều hành mang lại... hành Các thành phần hệ thống Chúng ta có thể tạo ra một hệ thống lớn và phức tạp như hệ điều hành chỉ khi phân chia hệ điều hành thành những phần nhỏ hơn Mỗi phần nên là một thành phần được mô tả rõ ràng của hệ thống, với xuất, nhập và các chức năng được định nghĩa cẩn thận Tuy nhiên, nhiều hệ thống hiện đại chia sẻ mục tiêu hỗ trợ các thành phần hệ thống được liệt kê sau đây: Quản lý quá trình Một chương... hợp lý, các hệ điều hành có thể được chia thành nhiều phần nhỏ hơn và phù hợp hơn là các hệ thống MS-DOS và UNIX ban đầu Sau đó, các hệ điều hành có thể giữ lại việc điều khiển lớn hơn qua máy tính và qua các ứng dụng thực hiện việc sử dụng máy tính đó Những người cài đặt thoải mái hơn trong việc thực hiện những thay đổi các hoạt động bên trong của hệ thống và trong việc tạo các hệ điều hành theo module... dùng Từ quan điểm hệ điều hành, chúng ta không phân biệt sự khác nhau giữa các chương trình người dùng và các chương trình hệ thống 22/264 Cấu trúc hệ thống Một hệ thống lớn và phức tạp như một hệ điều hành hiện đại phải được xây dựng cẩn thận nếu nó thực hiện chức năng hợp lý và được hiệu chỉnh dễ dàng Một phương pháp thông thường là chia tác vụ thành các thành phần nhỏ hơn là có một hệ thống nguyên... Đối với mỗi loại lỗi, hệ điều hành nên thực hiện một hoạt động hợp lý để đảm bảo tính toán đúng và không đổi Ngoài ra, một tập chức năng khác của hệ điều hành tồn tại không giúp người dùng, nhưng đảm bảo các điều hành hữu hiệu của chính hệ thống Các hệ thống với nhiều 19/264 người dùng có thể đạt tính hữu hiệu bằng cách chia sẻ tài nguyên máy tính giữa các người dùng • Cấp phát tài nguyên: khi nhiều... tất cả thay đổi của hệ điều hành một cách cẩn thận Tuy nhiên, hệ điều hành chạy trên máy và điều khiển hoàn toàn máy đó Do đó, hệ thống hiện hành phải bị dừng và ngừng việc sử dụng trong khi những thay đổi được thực hiện và kiểm tra Thời điểm này thường được gọi là thời gian phát triển hệ thống Vì nó làm cho hệ thống không sẳn dùng đối với người sử dụng nên thời gian phát triển hệ thống thường được . các hệ điều hành thương mại hay trong các hệ điều hành thử nghiệm. Giáo trình này gồm có 4 phần với 11 chương: Phần 1: Tổng quan Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành Chương 2: Cấu trúc hệ điều hành Phần. nhất đối với hệ điều hành là trình thông dịch lệnh. Nó là giao diện giữa người dùng và hệ điều hành. Một vài hệ điều hành chứa trình thông dịch lệnh trong nhân (kernel). Các hệ điều hành khác nhau. thiết kế hệ điều hành. Chúng ta xem xét các dịch vụ mà hệ điều hành cung cấp, cách chúng được cung cấp và các phương pháp khác nhau được dùng cho việc thiết kế hệ điều hành. Các thành phần hệ thống Chúng