Nguyên lý hệ điều hành chương 1 mở đầu

... NẴNG CHƯƠNG MỞ ĐẦU Các vấn đề Khái niệm hệ điều hành Chức hệ điều hành Vị trí hệ điều hành Các thành phần hệ điều hành Cấu trúc hệ điều hành 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ... vật lý 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG MỞ ĐẦU Các thành phần hệ điều hành ¾ Quản lý tiến trình ¾ Quản lý nhớ ¾ Quản lý nhập... Tiếp nhận ngắt ¾ Xử lý lỗi 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG MỞ ĐẦU Các thành phần hệ điều hành Quản lý tập tin ¾ Tạo lập,

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Giới thiệu Nội dung giáo trình CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU CHƯƠNG 2. TIẾN TRÌNH CHƯƠNG 3. VÀO/RA CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG FILE 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các vấn đề 1. Khái niệm hệ điều hành 2. Chức năng của hệ điều hành 3. Vị trí của hệ điều hành 4. Các thành phần của hệ điều hành 5. Cấu trúc của hệ điều hành 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Khái niệm hệ điều hành Hệ điều hành (HĐH) là phần gắn bó trực tiếp với phần cứng và là môi trường cho các chương trình ứng dụng chạy trên nó. 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 4 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Chức năng của hệ điều hành ¾ Quản lý và phân phối tài nguyên 1 cách hợp lý ¾ Giả lập một máy tính mở rộng và tạo giao diên tiện lợi với người sử dụng 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Tài nguyên ¾ Tài nguyên phần cứng - Bộ xử lý - Bộ nhớ - Các thiết bị nhập xuất ¾ Tài nguyên phần mềm Các file, chương trình dùng chung,... 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Vị trí của hệ điều hành Các CT ứng dụng Các CT ứng dụng Các CT tiện ích Các CT tiện ích NNLT, CTDịch,... Hệ điều hành Phần cứng HỆ ĐIỀU HÀNH Ngôn ngữ máy Phần cứng Micro Programming Các thiết bị vật lý 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành ¾ Quản lý tiến trình ¾ Quản lý bộ nhớ ¾ Quản lý nhập xuất ¾ Quản lý tập tin ¾ Hệ thống bảo vệ ¾ Hệ thông dịch lệnh (Shell) 10/2/2007 ¾ Quản lý Giáomạng trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 8 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Quản lý tiến trình ¾ Tạo lập, huỷ bỏ một tiến trình ¾ Tạm dừng, tái kích hoạt một tiến trình ¾ Cung cấp các cơ chế trao đổi thông tin giữa các tiến trình ¾ Cung cấp cơ chế đồng bộ hoá các tiến trình 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 9 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Quản lý bộ nhớ ¾ Cấp phát và thu hồi vùng nhớ cho tiến trình khi cần thiết ¾ Ghi nhận tình trạng bộ nhớ chính: vùng đã cấp phát, vùng còn có thể sử dụng... ¾ Quyết định tiến trình nào được nạp vào bộ nhớ chính khi có một vùng nhớ trống. 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Quản lý nhập xuất ¾ Gửi các lệnh điều khiển đến các thiết bị ¾ Tiếp nhận các ngắt ¾ Xử lý lỗi 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Quản lý tập tin ¾ Tạo lập, huỷ bỏ một tập tin. ¾ Tạo lập và huỷ bỏ một thư mục. ¾ Cung cấp các thao tác xử lý tập tin và thư mục. ¾ Tạo lập quan hệ tương ứng giữa tập tin và bộ nhớ phụ chứa nó. 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Hệ thống bảo vệ ¾ Xây dựng cơ chế bảo vệ thích hợp. Trong trường hợp nhiều người cùng sử dụng đồng thời các tiến trình. 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Hệ thông dịch lệnh (Shell) ¾ Đóng vai trò giao diện giữa NSD và HĐH ¾ Các lệnh được chuyển đến HĐH dưới dạng chỉ thị điều khiển. ¾Shell nhận lệnh và thông dịch lệnh để HĐH có xử lý tương ứng 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Quản lý mạng ¾ Một hệ thống phân bố nhiều bộ xử lý với các bộ nhớ độc lập. ¾ Các tiến trình trong hệ thống có thể kết nối với nhau qua mạng truyền thông. ¾ Việc truy xuất đến tài nguyên mạng thông qua các trình điều khiển giao tiếp mạng. 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Cấu trúc của hệ điều hành ¾ Hệ thống nguyên khối (Monolithic System) ¾ Hệ thống phân lớp (Layer System) ¾ Máy ảo (Virtual Machine) ¾ Mô hình Client-Server (Client-Server Model) 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ¾ Cấu trúc HĐH được xem là ko cấu trúc ¾ HĐH được xây dựng dựa trên tập hợp các thủ tục riêng lẻ. ¾ Mỗi thủ tục có thể gọi lẫn nhau khi cần ¾ CT ứng dụng có thể truy xuất đến thủ tục cấp thấp, phần cứng. Do vậy HĐH khó kiểm soát và bảo vệ hệ thống ¾ Khi xây dựng thủ tục phải định nghĩa rõ tham số đầu vào, tham số đầu ra 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành ¾HĐH thiếu tính chủ động trong việc quản lý môi 17 Trần Hồ Thủy Tiên trường. (tính chất tĩnh, chỉ được kích hoạt khi cần) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ™ Ví dụ: Cấu trúc MSDOS Chương trình ứng dụng Chương trình hệ thống thường trú Drivers MSDOS Drivers ROM-BIOS 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ¾ Hoạt động của bộ xử lý được chia làm 2 chế độ - Chế độ Kernel: chạy thực hiện các thủ tục của HĐH (lời gọi hệ thống) - Chế độ User: chạy thực hiện các CT của NSD 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ¾Khi HĐH khởi động tất cả các lời gọi hệ thống đều được nạp và định vị vào RAM. ¾HĐH tạo bảng Dispatch gồm các Slot, mỗi Slot là một con trỏ trỏ đến Đ/C đầu của một CT phục vụ 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống phân lớp ¾ Hệ thống được xây dựng bởi nhiều lớp. ¾ Mỗi lớp được xây dựng dựa trên các lớp bên trong ¾ Lớp trong cùng (lớp 0): phần cứng ¾ Lớp ngoài cùng (lớp N): giao diện với NSD ¾ Mỗi lớp là một đối tượng trừu tượng (dữ liệu+thao tác xử lý dữ liệu). ¾ Mỗi lớp có thể gọi các thủ tục của các lớp bên trong 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 21 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống phân lớp ™ Ví dụ: hệ thống THE (Technische Hogeschool Eidhoven) thiết kế năm 1968 Lớp 5: Chương trình ứng dụng Lớp 4: Quản lý bộ đệm cho thiết bị nhập/xuất Lớp 3: Trình điều khiển thao tác console Lớp 2: Quản lý bộ nhớ Lớp 1: Điều phối CPU Lớp 0: Phần cứng 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Máy ảo 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 23 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Mô hình Client-Server ¾ HĐH bao gồm nhiều tiến trình đóng vai trò Server với các chức năng chuyên biệt. ¾ Phần hạt nhân HĐH đóng vai trò giao tiếp giữa tiến trình Client và tiến trình Server. ¾ Chỉ có phần hạt nhân cực nhỏ phụ thuộc vào phần cứng. 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 24 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Mô hình Client-Server Tiến trình Client Tiến trình Client Server quản lý tiến trình Server quản lý đầu cuối Hạt nhân ... Server quản lý bộ nhớ Message Phần cứng 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 25 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Mô hình Client-Server Ví dụ: Cấu trúc Windows NT OS/2 Win32 Win32 Subsystem OS/2 Subsystem Executive Services Object Security Manager Monitor ... Virtual Process Memory Manager I/O Manager Kernel 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên Hardware 26 [...]... NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Quản lý nhập xuất ¾ Gửi các lệnh điều khiển đến các thiết bị ¾ Tiếp nhận các ngắt ¾ Xử lý lỗi 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Quản lý tập tin ¾ Tạo lập, huỷ bỏ một tập tin ¾ Tạo lập và huỷ bỏ một thư mục ¾ Cung cấp các thao tác xử lý tập... ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Hệ thông dịch lệnh (Shell) ¾ Đóng vai trò giao diện giữa NSD và HĐH ¾ Các lệnh được chuyển đến HĐH dưới dạng chỉ thị điều khiển ¾Shell nhận lệnh và thông dịch lệnh để HĐH có xử lý tương ứng 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Quản lý mạng... Tạo lập quan hệ tương ứng giữa tập tin và bộ nhớ phụ chứa nó 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điều hành Hệ thống bảo vệ ¾ Xây dựng cơ chế bảo vệ thích hợp Trong trường hợp nhiều người cùng sử dụng đồng thời các tiến trình 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 13 TRƯỜNG ĐẠI... phần cứng 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 24 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Mô hình Client-Server Tiến trình Client Tiến trình Client Server quản lý tiến trình Server quản lý đầu cuối Hạt nhân Server quản lý bộ nhớ Message Phần cứng 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 25 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Mô hình... ROM-BIOS 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ¾ Hoạt động của bộ xử lý được chia làm 2 chế độ - Chế độ Kernel: chạy thực hiện các thủ tục của HĐH (lời gọi hệ thống) - Chế độ User: chạy thực hiện các CT của NSD 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG... nhập/xuất Lớp 3: Trình điều khiển thao tác console Lớp 2: Quản lý bộ nhớ Lớp 1: Điều phối CPU Lớp 0: Phần cứng 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Máy ảo 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 23 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Mô hình Client-Server ¾ HĐH bao gồm nhiều tiến trình đóng vai trò... Quản lý mạng ¾ Một hệ thống phân bố nhiều bộ xử lý với các bộ nhớ độc lập ¾ Các tiến trình trong hệ thống có thể kết nối với nhau qua mạng truyền thông ¾ Việc truy xuất đến tài nguyên mạng thông qua các trình điều khiển giao tiếp mạng 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 15 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Cấu trúc của hệ điều hành ¾ Hệ thống nguyên khối (Monolithic... soát và bảo vệ hệ thống ¾ Khi xây dựng thủ tục phải định nghĩa rõ tham số đầu vào, tham số đầu ra 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành ¾HĐH thiếu tính chủ động trong việc quản lý môi 17 Trần Hồ Thủy Tiên trường (tính chất tĩnh, chỉ được kích hoạt khi cần) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ™ Ví dụ: Cấu trúc MSDOS Chương trình ứng dụng Chương trình hệ thống thường... ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ¾Khi HĐH khởi động tất cả các lời gọi hệ thống đều được nạp và định vị vào RAM ¾HĐH tạo bảng Dispatch gồm các Slot, mỗi Slot là một con trỏ trỏ đến Đ/C đầu của một CT phục vụ 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Hệ thống phân lớp ¾ Hệ thống được xây dựng bởi nhiều... xử lý dữ liệu) ¾ Mỗi lớp có thể gọi các thủ tục của các lớp bên trong 10 /2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 21 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Hệ thống phân lớp ™ Ví dụ: hệ thống THE (Technische Hogeschool Eidhoven) thiết kế năm 19 68 Lớp 5: Chương trình ứng dụng Lớp 4: Quản lý bộ đệm cho thiết bị nhập/xuất Lớp 3: Trình điều khiển thao tác console Lớp 2: Quản lý