Bài giảng hệ điều hành chương 1 ths hà lê hoài thương

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH Hệ Điều Hành (Operating Systems) 10/07/2013 Khoa KTMT Hệ Điều Hành Thời gian: - Lý thuyết: 45 tiết - Thực hành: 30 tiết Điểm số: - Điểm thi kỳ: 30% - Điểm thực hành: 20% - Điểm thi cuối HK: 50% • Khoa Kỹ thuật máy tính • GV: ThS Hà Lê Hồi Trung • Email: trunghlh@uit.edu.vn • Site : https://sites.google.com/site/trunghlhitu/ 10/07/2013 Khoa KTMT Hình thức thi Thi kỳ: • Thi tự luận • Đề đóng • Thời gian làm 60’ • Nội dung thi từ chương – chương Thi cuối kỳ: • Thi tự luận • Đề đóng • Thời gian làm 90’ 10/07/2013 Khoa KTMT Điểm thưởng • Mỗi mục thưởng tối đa điểm: kỳ, cuối kỳ • Giữa kỳ:  Làm tập nhà  Thuyết trình cộng điểm cuối kỳ - đề tài trang web  Phát biểu lớp – lần cộng điểm: kỳ, cuối kỳ 10/07/2013 Khoa KTMT Nội dung mơn học Chương 1: Tổng quan hệ điều hành Chương 2: Cấu trúc Hệ điều hành Chương 3: Quản lý tiến trình (Processes) Chương 4: Định thời CPU Chương 5: Đồng hóa tiến trình Chương 6: Tắc nghẽn (Deadlocks) Chương 7: Quản lý nhớ Chương 8: Bộ nhớ ảo Đọc thêm – tiểu luận: Chương 9: Hệ thống quản lý tập tin Chương 10: Hệ thống quản lý nhập/xuất Chương 11: Bảo vệ an tồn hệ thống 10/07/2013 Khoa KTMT Tài liệu tham khảo Trần Hạnh Nhi, Lê Khắc Nhiên Ân Giáo trình hệ điều hành Trung tâm phát triển cơng nghệ thơng tin-ĐHQG.HCM, 2005 Nguyễn Phú Trường Giáo trình hệ điều hành ĐH Cần Thơ, 2005 Silberschatz, Galvin, Gagne Operating System Concepts Sixth edition, John Wiley & Sons,2003 Mark E Russinovich and David A Solomon, Microsoft Windows Internals, 4th Edition, Microsoft Press, 2004 10/07/2013 Khoa KTMT Chương I: Tổng quan hệ điều hành 10/07/2013 Khoa KTMT 1.1 Tổng quan • Giới thiệu – Đònh nghóa hệ điều hành – Cấu trúc hệ thống máy tính – Các chức hệ điều hành 10/07/2013 Khoa KTMT Đònh nghóa • Hệ điều hành gì? – Chương trình trung gian phần cứng máy tính người sử dụng, có chức điều khiển phối hợp vệc sử dụng phần cứng cung cấp dòch vụ cho ứng dụng • Người dùng Các ứng dụng Mục tiêu – Giúp người dùng dễ dàng sử dụng hệ thống Hệ Điều Hành – Quản lý cấp phát tài nguyên hệ thống cách hiệu Phần cứng 10/07/2013 Khoa KTMT Đònh nghóa (tt) System Banking system Airline reservation Web browser Compilers Editors Command interpreter Application programs System programs Operating system Machine language Microprogramming Hardware Physical devices Hình Dror G Feitelson 10/07/2013 Khoa KTMT 10 1.2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ Hai nhiều xử lý chia sẻ nhớ  Master/Slave : xử lý kiểm soát số xử lý I/O Bộ Bộ xử lý xử lý Bộ nhớ 10/07/2013 Khoa KTMT 25 HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ • Hệ thống song song (parallel, multiprocessor, hay tightlycoupled system) – Nhiều CPU – Chia sẻ computer bus, clock – Ưu điểm • Năng xuất hệ thống (System throughput): nhiều processor nhanh xong công việc • Multiprocessor system tốn multiple singleprocessor system: dùng chung tài nguyên (đóa,…) • Độ tin cậy: processor hỏng công việc chia sẻ processor lại 10/07/2013 Khoa KTMT 26 HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ • Phân loại hệ thống song song – Đa xử lý đối xứng (symmetric multiprocessor - SMP) • Mỗi processor vận hành identical copy hệ điều hành • Các copy giao tiếp với cần • (Windows NT, Solaris 5.0, Digital UNIX, OS/2, Linux) – Đa xử lý bất đối xứng (asymmetric multiprocessor) • Mỗi processor thực thi công việc khác • Master processor đònh thời phân công việc cho slave processors • (SunOS 4.0) 10/07/2013 Khoa KTMT 27 1.2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG PHÂN TÁN  Nhiều máy tính liên kết với đường truyền thông đặc biệt  Tương tự hệ thống đa xử lý không chia xẻ nhớ Hệ thống máy tính Hệ thống máy tính Giao tiếp mạng Giao tiếp mạng Bộ xử lý 10/07/2013 Bộ nhớ Mạng Khoa KTMT Bộ xử lý Bộ nhớ 28 HỆ THỐNG PHÂN TÁN • Hệ thống phân tán (distributed system, loosely-coupled system) – Mỗi processor có nhớ riêng, processor giao tiếp qua kênh nối mạng, bus tốc độ cao – Người dùng thấy hệ thống đơn – Ưu điểm  Chia sẻ tài nguyên (resource sharing)  Chia sẻ sức mạnh tính toán (computational sharing)  Độ tin cậy cao (high reliability)  Độ sẵn sàng cao (high availability): dòch vụ hệ thống cung cấp liên tục cho dù thành phần hardware trở nên hỏng 10/07/2013 Khoa KTMT 29 HỆ THỐNG PHÂN TÁN • Hệ thống phân tán (tt) Các mô hình hệ thống phân tán – Client-server  Server: cung cấp dòch vụ  Client: sử dụng dòch vụ server – Peer-to-peer (P2P)  Các peer (máy tính hệ thống) ngang hàng  Không có sở liệu tập trung  Các peer tự trò  Vd: Gnutella 10/07/2013 Khoa KTMT 30 Hệ thống thời gian thực (real-time system) • Hệ thống thời gian thực (real-time system) – Sử dụng thiết bò chuyên dụng điều khiển thử nghiệm khoa học, điều khiển y khoa, dây chuyền công nghiệp, thiết bò gia dụng, quân – Ràng buộc thời gian: hard soft real-time Phân loại – Hard real-time • Hạn chế (hoặc không có) nhớ phụ, tất liệu nằm nhớ (RAM ROM) • Yêu cầu thời gian đáp ứng/xử lý nghiêm ngặt, thường sử dụng điều khiển công nghiệp, robotics,… – Soft real-time • Thường dùng lónh vực multimedia, virtual reality với yêu cầu mềm dẻo thời gian đáp ứng 10/07/2013 Khoa KTMT 31 Thiết bò cầm tay (handheld system) • Thiết bò cầm tay (handheld system) – Personal digital assistant (PDA): Palm, Pocket-PC – Điện thoại di động (cellular phones) – Đặc trưng • Bộ nhớ nhỏ (512 KB – 128 MB) • Tốc độ processor thấp (để tốn pin) • Màn hình hiển thò có kích thước nhỏ độ phân giải thấp • Có thể dùng công nghệ kết nối IrDA, Bluetooth, wireless 10/07/2013 Khoa KTMT 32 1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH Thế hệ (1945 - 1955) - Thiết kế, xây dựng, lập trình, thao tác: nhóm người - Lưu phiếu đục lỗ  Thế hệ (1955 - 1965) - Xuất phân công công việc - Hệ thống sử lý theo lô đời, lưu băng từ - Hoạt động điều khiển đặc biệt chương trình  Thế hệ (1965 - 1980) -Ra đời hệ điều hành, khái niệm đa chương - HĐH chia sẻ thời gian CTSS MIT - MULTICS, UNIX 10/07/2013 Khoa KTMT 33 1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH Thế hệ (1980 - ) -Ra đời máy tính cá nhân, IBM PC - HĐH MS-DOS, MacOS (Apple Macintosh), MS Windows, OS/1 - Linux, QNX, HĐH mạng,… 10/07/2013 Khoa KTMT 34 Operating Systems Evolution 55 IBSYS IOCS 60 CTSS 65 DOS/360 OS/360 70 75 MULTICS CP/CM5 DOS/VDSE MVS/370 RT-11 UNIXV.7 VM/370 80 85 SYSTEM III VS MVS/XA VM/XA SYSTEM V 90 SYSTEM V.4 VS/ESA MVS/ES 95 RSX-11M UNIX TSO VM/ESA SUN OS 4.2BSD AIX POSIX MACH OSF/1 4.3BSD AIX/370 LINUX AIX/ESA SOLARIS 00 CP/M VMS 1.0 4.1BSD XENIX MS-DOS 1.0 4.4BSD OS/2 WIN 3.0 VMS 5.4 DR/DOS WIN 3.1 WIN NT WIN 9X VMS 7.3 WIN 2000 03 LINUX 2.6 10/07/2013 SOLARIS 10 Khoa KTMT WIN XP WIN Server 2003 35 Windows And Linux Evolution • Windows and Linux kernels are based on foundations developed in the mid-1970s 1970 1980 1990 2000 1970 1980 1990 2000 (see http://www.levenez.com for diagrams showing history of Windows & Unix) 10/07/2013 Khoa KTMT 36 Tổng kết • Định nghĩa HĐH • Các chức HĐH 10/07/2013 Khoa KTMT 37 Tổng kết MainFrame Server CPU Máy tính cá nhân (PC) PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng) Hệ điều hành dành cho máy chun biệt Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 10/07/2013 Khoa KTMT 38 Tổng kết –Hệ thống xử lý theo lơ –Hệ thống chia sẻ –Hệ thống song song –Hệ thống phân tán –Hệ thống xử lý thời gian thực 10/07/2013 Khoa KTMT 39 [...]... Itanium 10 /07/2 013 Khoa KTMT 14 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH Dưới góc độ loại máy tính Hệ điều hành dành cho máy MainFrame Hệ điều hành dành cho máy Server Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU Hệ điều hành dành cho máy tính cá nhân (PC) Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng) Hệ điều hành dành cho máy chun biệt Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 10 /07/2 013 Khoa KTMT 15 ... Khoa KTMT 15 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH Dưới góc độ số chương trình được sử dụng cùng lúc – Hệ điều hành đơn nhiệm – Hệ điều hành đa nhiệm Dưới góc độ người dùng (truy xuất tài ngun cùng lúc) – Một người dùng – Nhiều người dùng •Mạng ngang hàng •Mạng có máy chủ: LAN, WAN, 10 /07/2 013 Khoa KTMT 16 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH Dưới góc độ hình thức xử lý Hệ thống xử lý theo lơ Hệ thống chia sẻ Hệ thống... nghệ kết nối như IrDA, Bluetooth, wireless 10 /07/2 013 Khoa KTMT 32 1. 3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH Thế hệ 1 (19 45 - 19 55) - Thiết kế, xây dựng, lập trình, thao tác: đều do 1 nhóm người - Lưu trên phiếu đục lỗ  Thế hệ 2 (19 55 - 19 65) - Xuất hiện sự phân công công việc - Hệ thống sử lý theo lô ra đời, lưu trên băng từ - Hoạt động dưới sự điều khiển đặc biệt của 1 chương trình  Thế hệ 3 (19 65... – Yêu cầu đối với hệ điều hành  Đònh thời công việc (job scheduling): chọn job trong job pool trên đóa và nạp nó vào bộ nhớ để thực thi  Quản lý bộ nhớ (memory management)  Đònh thời CPU (CPU scheduling)  Cấp phát tài nguyên (đóa, máy in,…)  Bảo vệ 10 /07/2 013 Khoa KTMT 20 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 10 /07/2 013 Khoa KTMT 21 1.2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG CHIA XẺ THỜI GIAN  Hệ thống đa nhiệm...Các thành phần của hệ thống User 10 /07/2 013 Khoa KTMT 11 Các thành phần của hệ thống (tt)  Phần cứng (hardware) Bao gồm các tài nguyên cơ bản của máy tính như CPU, bộ nhớ, các thiết bò I/O,  Hệ điều hành (operating system) Phân phối tài nguyên, điều khiển và phối hợp các hoạt động của các chương trình trong hệ thống  Chương trình ứng dụng (application programs) Sử dụng tài nguyên hệ thống để... song Hệ thống phân tán Hệ thống xử lý thời gian thực 10 /07/2 013 Khoa KTMT 17 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ ĐƠN CHƯƠNG  Đơn chương - Tác vụ được thi hành tuần tự - Bộ giám sát thường trực, - CPU và các thao tác nhập xuất, - Xử lý offline, - Đồng bộ hóa các thao tác bên ngoài - Spooling (Simultaneous Peripheral Operation On Line) Nhập 10 /07/2 013 Máy tính chính Khoa KTMT Xuất 18 1. 2 PHÂN... Line) Nhập 10 /07/2 013 Máy tính chính Khoa KTMT Xuất 18 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ ĐA CHƯƠNG  Nhiều tác vụ sẵn sàng thi hành cùng một thời điểm  Khi một tác vụ thực hiện I/O, bắt đầu tác vụ khác  Bộ xử lý và thiết bò thi hành toàn thời gian Tác vụ I/O Bộ xử lý 10 /07/2 013 Khoa KTMT Kết thúc tác vụ 19 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH • Multiprogrammed systems – Nhiều công việc được nạp đồng thời... đặc biệt của 1 chương trình  Thế hệ 3 (19 65 - 19 80) -Ra đời hệ điều hành, khái niệm đa chương - HĐH chia sẻ thời gian như CTSS của MIT - MULTICS, UNIX 10 /07/2 013 Khoa KTMT 33 1. 3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH Thế hệ 4 (19 80 - ) -Ra đời máy tính cá nhân, IBM PC - HĐH MS-DOS, MacOS (Apple Macintosh), MS Windows, OS /1 - Linux, QNX, HĐH mạng,… 10 /07/2 013 Khoa KTMT 34 Operating Systems Evolution 55...  Tránh deadlock – Quản lý hệ thống file, hệ thống lưu trữ – Cấp phát hợp lý các tài nguyên – Bảo vệ (protection) 10 /07/2 013 Khoa KTMT 24 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ Hai hoặc nhiều bộ xử lý cùng chia sẻ một bộ nhớ  Master/Slave : một bộ xử lý chính kiểm soát một số bộ xử lý I/O Bộ Bộ xử lý xử lý Bộ nhớ chính 10 /07/2 013 Khoa KTMT 25 HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ • Hệ thống song song (parallel,... processor vận hành một identical copy của hệ điều hành • Các copy giao tiếp với nhau khi cần • (Windows NT, Solaris 5.0, Digital UNIX, OS/2, Linux) – Đa xử lý bất đối xứng (asymmetric multiprocessor) • Mỗi processor thực thi một công việc khác nhau • Master processor đònh thời và phân công việc cho các slave processors • (SunOS 4.0) 10 /07/2 013 Khoa KTMT 27 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG PHÂN TÁN ... 2004 10 /07/2 013 Khoa KTMT Chương I: Tổng quan hệ điều hành 10 /07/2 013 Khoa KTMT 1. 1 Tổng quan • Giới thiệu – Đònh nghóa hệ điều hành – Cấu trúc hệ thống máy tính – Các chức hệ điều hành 10 /07/2 013 ... Itanium 10 /07/2 013 Khoa KTMT 14 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH Dưới góc độ loại máy tính Hệ điều hành dành cho máy MainFrame Hệ điều hành dành cho máy Server Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU Hệ điều. .. điều hành dành cho máy tính cá nhân (PC) Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng) Hệ điều hành dành cho máy chun biệt Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 10 /07/2 013