Bài giảng hệ điều hành nâng cao trần hạnh nhi

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com HỆ ĐIỀU HÀNH NÂNG CAO Trường đại học Khoa học tự nhiên Khoa Công nghệ Thông tin Trần Hạnh Nhi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tổ chức  Phụ trách Lý thuyết :   Phụ trách thực hành:      Trần Hạnh Nhi Phạm Nguyễn Anh Huy Trần Anh Tuấn Lê Thụy Anh Đinh Bá Tiến Trang web môn học : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mục tiêu  Kết mong đợi lý thuyết :     Hiểu cách thức Hệ điều hành làm việc Nắm nguyên lý thiết kế Hệ điều hành Biết số chế, chiến lược để giải nhiệm vụ Hệ điều hành Kết cần đạt thực hành   Vận dụng kiến thức lý thuyết để cài đặt giả lặp số module Hệ điều hành Sử dụng chế hỗ trợ Hệ điều hành cụ thể (Windows NT) để giải toán Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Kiến thức yêu cầu    Kiến trúc Máy tính Hệ điều hành Lập trình C/C++ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tính điểm   70% Lý thuyết + 30% Thực hành Lý thuyết :    Thực hành: tập lớn    thi cuối khoá (không tham khảo tài liệu) Mỗi sinh viên làm độc lập Thời hạn cách thức nộp giáo viên phụ trách thực hành qui đònh Mỗi nhóm thực hành gồm sinh viên Bắt buộc có nộp thực hành thi lý thuyết Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tài liệu tham khảo   Trần Hạnh Nhi : Giáo trình Hệ điều hành Nâng cao A.Silberschatz & P/Galvin : OS concepts (5e)    W Stallings : Operating Systems A.Tanenbaum et al : OS Design and Implementation    Minix : R.Finkel:: An OS vade mecum   Slides : Book online : Jeffrey Richter : Advanced Windows Tiến Huy- Đan Thư- Hạnh Nhi : Kỹ thuật lập trình Windows NT Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Nội dung      Chương : Tổ chức Hệ điều hành Chương : Quản lý tiến trình Chương : Liên lạc tiến trình Chương : Quản lý nhớ Chương : An toàn hệ thống Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng :   Tại phải tìm hiểu Hệ điều hành ? Hệ điều hành ?     Giới thiệu Vai trò hệ thống ? Chức ? Kiến trúc ? Các nguyên lý thiết kế Hệ điều hành Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tại cần tìm hiểu Hệ điều hành ?  Để phá vỡ “bí ẩn” hệ thống :     Để khai thác tốt môi trường làm việc :     Tại máy tính “biết” nội dung đóa ? Tại vừa soạn thảo, vừa nghe nhạc máy tính (có CPU ?) Tại ứng dụng kích thước M hoạt động Windows mà bò báo “Not enough memory” DOS ? Lập trình môi trường đa nhiệm (multitask), đa xử lý(multiprocessing) với mô hình multiprocess, multithreads Sử dụng nhớ hiệu sử dụng chế Thông tin liên lạc, an toàn & bảo mật… Vì môn học bắt buộc  Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hệ điều hành, anh ? ng dụng Giao diện ảo Hệ điều hành Giao diện vật lý Phần cứng 10 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Các chiến lược điều phối  FIFO  RR  SJF  MULTILEVELFEEDBACK  LOTTERY 20 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com FIFO – RR -SJF  FIFO run  RR  SJF add add run 21 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Multilevel Feedback priority 22 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Lottery 1 1 P1 P2 P3 P4 1 P1 P2 P3 P4 P2 có 25 % hội P2 có 70 % hội 23 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com BÀI : LIÊN LẠC GIỮA CÁC TIẾN TRÌNH & VẤN ĐỀ ĐỒNG BỘ HOÁ CƠ CHẾ ? TRAO ĐỔI THÔNG TIN GIỮA CÁC TIẾN TRÌNH VẤN ĐỀ ? GỈAI PHÁP ? Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Nhu Cầu Liên Lạc Q  Chia sẻ thông tin p L R  Phối hợp tăng tốc độ xử lý JOB p Q L Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Các Cơ Chế Liên Lạc      Signal Không truyền liệu Pipe  Truyền liệu không cấu trúc Shared Memory  Broadcast  Mâu thuẫn truy xuất => nhu cầu đồng hoá Message  Liên lạc môi trường phân tán Socket  Liên lạc nhiều môi trường khác biệt Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Race condition  P1 P2 chia sẻ biến chung hits hits = P1 time read hits (0) hits = + P2 read hits (0) hits = + hits =  Kết cuối không dự đoán ! Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Miền găng (critical section) P1 read hits (0) CS hits = + P2 read hits (0) CS hits = + CS đoạn chương trình có khả gây tượng race condition Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Giải pháp tổng quát hits = time P1 P2 hits = hits + hits = hits + hits = Bảo đảm tính “độc quyền truy xuất” miền găng thời điểm Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mô hình đảm bảo độc quyền truy xuất Kiểm tra dành quyền vào CS CS; Từ bỏ quyền sử dụng CS Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Rendez-Vous P2 P1 Job1; Job2; Làm bảo đảm trình tự thực Job1 Job2 ? Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Giải pháp P2 P1 Job1; Job2; Hai tiến trình cần trao đổi thông tin diễn tiến xử lý Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mô hình tổ chức phối hợp hoạt động hài tiến trình P2 P1 Job1; Báo hiệu ; Chờ ; Job2; 10 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài toán đồng hoá  Nhiều tiến trình chia sẻ tài nguyên chung đồng thời :    Tranh chấp ? Nhu cầu “độc quyền truy xuất” (mutual exclusion) Các tiến trình phối hợp hoạt động :   Tương quan diễn tiến xử lý ? Nhu cầu “hò hẹn” (rendez-vous) 11 [...]... năng của Hệ điều hành  Quản trò tài nguyên (resource principle) :      Tài nguyên : CPU, Mem, IO; Files, ports, mailboxes… Đối tượng sử dụng tài nguyên : Process, Thread Nhi m vụ : Cung cấp các giải thuật cấp phát, quản lý tài nguyên.cho các đối tượng hoạt động trong hệ thống Mục tiêu : Cấp phát đầy đủ, công bằng R cho Ps; Sử dụng hiệu quả Rs, Nâng cao thông lượng Ps… Trừu tượng hoá hệ thống... nguyên : biến ít thành nhi u 5 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Thuật ngữ     Concurrency (đồng hành) : mô hình xử lý nhi u tác vụ đồng thời Multitasking (đa nhi m) : cho phép nhi u tác vụ/ công việc được xử lý đồng thời Multiprogramming (đa chương) : cho phép nhi u chương trình được thực hiện đồng thời (trên 1 CPU) Multiprocessing (đa xử lý): nhi u bộ xử lý... phép ứng dụng chuyên biệt hoá hệ điều hành theo nhu cầu đặc thù một cách dễ dàng OS = Exokernel + Library OS ng dụng có thể phát triển các mô hình tổ chức VM, IPC theo nhu cầu riêng Ví dụ : ý tưởng của project do Dawson R Engler et al phát triển tại MIT 24 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài 2 : CÁC MÔ HÌNH XỬ LÝ ĐỒNG HÀNH XỬ LÝ ĐỒNG HÀNH VÌ SAO ? VẤN ĐỀ ? 1 Simpo... http://www.simpopdf.com Kiến trúc Hệ điều hành       Đơn giản (Monolithic) Hạt nhân (Kernel) Phân lớp (Layered) Máy ảo (Virtual Machine) Hướng đối tượng (OOOS) Exokernel 13 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Monolithic 14 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Monolithic      OS = Thư viện tiện ích Có thể tổ chức thành nhi u module : CPU...  Nhi m vụ : Cung cấp các giải thuật để che dấu chi tiết phần cứng, tạo 1 môi trường dễ làm việc hơn (hope) cho user Mục tiêu : tạo môi trường an toàn, tạo sự trừu tượng hoá, độc lập thiết bò Ví dụ : device driver 11 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Các thành phần Quản lý bộ nhớ phụ Quản lý tiến trình Quản lý nhậäp xuất Hệ thống tập tin Quản lý bộ nhớ chính Hệ. .. thời điểm Đơn nhi m Quyền điều khiển được chuyển đổi thông qua lời gọi hàm Khi tầm vóc phát triển hệ thống trở nên thiếu tin cậy Ví dụ : MS-DOS, Ultrix (mature Unix) 15 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Kernel 16 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Kernel      OS = Kernel + System processes Kernel được bảo vệ Đa nhi m Kernel... http://www.simpopdf.com Xử lý đồng hành, để tăng hiệu suất sử dụng CPU CPU IO Job 1 CPU IO Job 1 CPU Job 1 CPU IO CPU IO CPU IO CPU Job 1 Job 1 Job 1 Job 2 CPU Job 1 2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Xử lý đồng hành, để tăng tốc độ xử lý   Job : kq = a*b + c*d; Xử lý tuần tự : kq1 = a * b; kq2 = c* d; kq = kq1 + kq2;  Xử lý đồng hành : kq1 = a*b; kq2 = c*d; kq... a*b; kq2 = c*d; kq = kq1 + kq2; 3 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Xử lý đồng hành, những khó khăn ? Excel Visual C++ CDplayer Winword - Tài nguyên giới hạn, ứng dụng “vô hạn” - Nhi u hoạt động đan xen ??? Phân chia tài nguyên ? HĐH : “ Giải quyết nhi u công việc đồng thời, đâu có dễ ! ??? Chia sẻ tài nguyên ? ??? Bảo vệ? 4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered... Virtualizing kernel + virtual machines Virtual machine = physical hardware Virtualizing kernel tạo ra nhi u VM trên 1 máy tính Process interface = hardware interface Ưu điểm : Môi trường thuận lợi cho sự tương thích (compatibility) Tăng tính an toàn hệ thống do cung cấp các VM độc lập Dể phát triển các HDH đơn nhi m cho mỗi VM Khuyết điểm: Phức tạp cho việc giả lặp (transput, add translation…)  Ví dụ : CMS(conversational... http://www.simpopdf.com Mô hình đa tiến trình (MultiProcesses)   Hệ thống là một tập các tiến trình hoạt động đồng thời Các tiến trình độc lập với nhau => không có sự trao đổi thông tin hiển nhi n Excel winword Visual C CDplayer OS 8 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mô hình đa tiểu trình (MultiThreads)  Muốn nhi u dòng xử lý đồng thời cùng chia sẻ tài nguyên (server, ... thuyết :     Hiểu cách thức Hệ điều hành làm việc Nắm nguyên lý thiết kế Hệ điều hành Biết số chế, chiến lược để giải nhi m vụ Hệ điều hành Kết cần đạt thực hành   Vận dụng kiến thức lý... : An toàn hệ thống Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng :   Tại phải tìm hiểu Hệ điều hành ? Hệ điều hành ?     Giới thiệu Vai trò hệ thống... http://www.simpopdf.com Hệ điều hành, anh ? ng dụng Giao diện ảo Hệ điều hành Giao diện vật lý Phần cứng 10 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chức Hệ điều hành  Quản