Tổng quan về hệ điều hành chương 1

Môn Học HỆ ĐIỀU HÀNH Bộ môn Khoa Học Máy Tính Khoa Công Nghệ Thông Tin Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tài Liệu Tham Khảo • A.Tanenbaum Design and Implementation operating system • A Tanenbaum Advanced Concepts to Operating Systems • Microsoft Press Inside to WINDOWS 2000 • Nguyên lý hệ điều hành: – TS.Hà Quang Thụy – NXB Khoa học kỹ thuật • Hệ điều hành: Tác giả: Ths.Nguyễn Thanh Tùng Nội Dung Chương Trình • Chương 1: Tổng quan hệ điều hành • Chương 2: Quản lý tiến trình • Chương 3: Quản lý nhớ • Chương 4: Quản lý tập tin đĩa • Chướng 5: Quản lý xuất nhập CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH Giới thiệu HĐH • Phần cứng: –Chương trình vi điều khiển – điều khiển trực tiếp thiết bị –Thiết bị điện tử • Phần mềm: –Chương trình hệ thống: quản lý hoạt động máy tính –Chương trình ứng dụng: giải toán người dùng Khái niệm Hệ điều hành • Hệ điều hành chương trình hay hệ chương trình: – Hoạt động người sử dụng phần cứng máy tính – Chuẩn hóa giao diện người dùng hệ thống phần cứng khác • Sử dụng hiệu tài nguyên phần cứng • Khai thác tối đa hiệu suất phần cứng • Hệ điều hành coi hệ thống quản lý tài nguyên • Hệ điều hành coi phần mở rộng hệ thống máy tính điện tử Lịch sử phát triển hệ điều hành Lịch sử phát triển HĐH gắn liền với phát triển máy tính điện tử • Thế hệ thứ (1945-1955) – Howard Aiken (Havard) John von Neumann (Princeton) • Xây dựng máy tính dùng bóng chân không • Kích thước lớn • Với 10000 bóng chân không – Ngôn ngữ lập trình Hệ điều hành chưa biết đến – Đầu năm 50->phiếu đục lỗ thay cho bảng điều khiển Lịch sử phát triển hệ điều hành • Thế hệ thứ (1955-1965) - Sự đời thiết bị bán dẫn - Lập trình FORTRAN hợp ngữ - Hệ thống xử lý theo lô • Thế hệ thứ (1965-1980) - Mạch tích hợp (IC) - Hệ điều hành chia sẻ thời gian • Thế hệ thứ (1980-nay) - Máy tính cá nhân (PC-Personal Computer) - Hệ điều hành mạng hệ điều hành phân tán Các khái niệm • • • • Tiến trình Shell Tài nguyên hệ thống Lời gọi hệ thống Tiến trình • Tiến trình: Là phận chương trình thực - Tiến trình hệ điều hành - Tiến trình chương trình - Hoạt động song song • Tiến trình khác với chương trình: - Chương trình tập tin thụ động - Tiến trình trạng thái động chương trình • Tiểu trình: Là luồng xử lý tiến trình chia sẻ không gian nhớ Thành phần quản lý nhớ • Bộ phận quản lý nhớ hệ điều hành thực nhiệm vụ sau: - Cấp phát, thu hồi vùng nhớ - Ghi nhận trạng thái nhớ - Bảo vệ nhớ - Quyết định tiến trình nạp vào nhớ Thành phần quản lý xuất nhập • Bộ phận quản lý nhớ hệ điều hành thực nhiệm vụ sau: - Gởi mã lệnh điều khiển đến thiết bị - Tiếp nhận yêu cầu ngắt (Interrupt) từ thiết bị - Phát xử lý lỗi: trình trao đổi liệu thường xảy lỗi Thành phần quản lý tệp tin • Bộ phận quản lý tập tin hệ điều hành thực nhiệm vụ sau: - Tạo/ xoá tập tin/ thư mục - Bảo vệ tập tin có tượng truy xuất đồng thời - Cung cấp thao tác xử lý bảo vệ tập tin - Tạo mối quan hệ tập tin nhớ phụ chứa tập tin - Tạo chế truy xuất tập tin thông qua tên tập tin Thành phần thông dịch • Đóng vai trò giao tiếp hệ điều hành người sử dụng • Thành phần shell Thành phần bảo vệ hệ thống • Hệ điều hành cần phải có chế để đảm bảo tài nguyên mà hệ điều hành cấp cho tiến trình có tiến trình quyền tác động đến thành phần • Thành phần điều khiển việc sử dụng tài nguyên, đặc biệt tài nguyên dùng chung, đặc biệt tiến trình hoạt động đồng thời với nhau, cho không xảy tranh chấp tài nguyên tiến trình hoạt đồng đồng thời không cho phép tiến trình truy xuất bất hợp lệ lên vùng nhớ Cấu trúc hệ điều hành • Hệ thống chia thành số lớp, lớp xây dựng dựa vào lớp bên Lớp thường phần cứng, lớp giao diện với người sử dụng • Mỗi lớp đối tượng trừu tượng, chứa dựng bên liệu thao tác xử lý liệu Lớp n chứa dựng cấu trúc liệu thủ tục gọi lớp n+1 ngược lại gọi thủ tục lớp n-1 Cấu trúc hệ điều hành Các tính chất chung hệ điều hành • • • • • Tin cậy chuẩn xác Bảo vệ Kế thừa thích nghi Hiệu Thuận tiện Tin cậy chuẩn xác • Mọi công việc hệ thống phải có kiểm tra: – Kiểm tra môi trường điều kiện thực hiện, – Kiểm tra kết thực hiện, • Nhiều chức KT: Chuyển giao cho phần cứng • Ví dụ: Lệnh COPY A:F1.TXT B: • Sau KT cú pháp, bắt đầu thực lệnh Lần lượt hệ thống KT có thông báo nào? Tin cậy chuẩn xác • • • • • • • • • Kt CARD I/O, Tồn ổ đĩa? Thiết bị điện tử ổ đĩa? Động ổ đĩa? Khả truy nhập ổ đĩa? Khả truy nhập đĩa? Tồn file F1.TXT? Khả truy nhập file? Bảo vệ • Hạn chế truy nhập không hợp thức • Hạn chế ảnh hưởng sai sót vô tình hay cố ý • Bảo vệ: – Nhiều mức, – Nhiều công cụ, – Nhiều thời điểm giai đoạn khác Hiệu • Các tài nguyên hệ thống phải khai thác triệt để cho điều kiện tài nguyên hạn chế giải yêu cầu phức tạp • Hệ thống cần phải trì tính đồng bộ, không để thiết bị tốc độ chậm trì hoãn họat động toàn hệ thống Tổng quát theo thời gian • Hệ điều hành cần phải có tính thừa kế, đồng thời có khả thích nghi với thay đổi có tương lai Thuận tiện • Hệ thống phải dễ sử dụng • Hệ thống trợ giúp phong phú để người sử dụng tự học trình thao tác ASK ? [...]... Shell và System Call Phân loại hệ điều hành • Dựa vào cách mà hệ điều hành thực hiện các công việc, các tác vụ, các tiến trình của người sử dụng để phân loại hệ điều hành • Hệ điều hành xử lý theo lô đơn giản • Hệ điều hành xử lý theo lô đa chương • Hệ điều hành chia sẻ thời gian • Hệ điều hành đa vi xử lý • Hệ điều hành xử lý thời gian thực • Hệ điều hành mạng Hệ điều hành xử lý theo lô đơn giản •... cầu • Hệ điều hành này hoạt động đòi hỏi sự phối hợp cao giữa phần mềm và phần cứng Các thành phần của hệ điều hành • • • • • • • Thành phần quản lý tiến trình Thành phần quản lý bộ nhớ chính Thành phần quản lý xuất/nhập Thành phần quản lý bộ nhớ phụ Thành phần quản lý tập tin Thành phần thông dịch Thành phần bảo vệ hệ thống Thành phần quản lý tiến trình • Bộ phận quản lý tiến trình của hệ điều hành. .. động mất đi khi hệ thống kết thúc hay chính xác hơn là khi tiến trình gắn với nó đã kết thúc • Đĩa ảo trong môi trường MS_DOS Lời gọi hệ thống • Để tạo môi trường giao tiếp giữa chương trình của người sử dụng và hệ điều hành, hệ điều hành đưa ra các lời gọi hệ thống • Chương trình của người sử dụng dùng các lời gọi hệ thống để liên lạc với hệ điều hành và yêu cầu các dịch vụ từ hệ điều hành • Phải phân... tại có truy xuất đến thiết bị vào/ra hay không mà chỉ phụ thuộc vào sự điều phối processor của hệ điều hành • Trong hệ điều hành này thời gian chuyển đổi processor giữa các tác vụ là rất nhỏ nên ta có cảm giác các tác vụ thực hiện song song với nhau • Còn gọi là hệ điều hành đa nhiệm Hệ điều hành xử lý thời gian thực • Trong hệ điều hành này các tác vụ cầu thực hiện không được đưa vào hàng đợi mà được... tin Thành phần thông dịch • Đóng vai trò giao tiếp giữa hệ điều hành và người sử dụng • Thành phần này chính là shell Thành phần bảo vệ hệ thống • Hệ điều hành cần phải có các cơ chế để luôn đảm bảo các tài nguyên mà hệ điều hành đã cấp cho một tiến trình thì chỉ có tiến trình đó được quyền tác động đến các thành phần này • Thành phần này điều khiển việc sử dụng tài nguyên, đặc biệt là các tài nguyên... Hệ điều hành xử lý theo lô đa chương • Có khả năng thực hiện nhiều tác vụ, nhiều chương trình đồng thời • Hệ điều hành sẽ nạp một phần code và data của các tác vụ vào bộ nhớ (các phần còn lại sẽ được nạp sau tại thời điểm thích hợp) • Sau đó hệ điều hành bắt đầu thực hiện một tác vụ • Tác vụ đang thực hiện cần truy xuất thiết bị vào/ra thì processor sẽ được chuyển sang thực hiện các tác vụ khác Hệ. .. các thủ tục ở lớp n -1 Cấu trúc của hệ điều hành Các tính chất chung của hệ điều hành • • • • • Tin cậy và chuẩn xác Bảo vệ Kế thừa và thích nghi Hiệu quả Thuận tiện Tin cậy và chuẩn xác • Mọi công việc trong hệ thống đều phải có kiểm tra: – Kiểm tra môi trường điều kiện thực hiện, – Kiểm tra kết quả thực hiện, • Nhiều chức năng KT: Chuyển giao cho phần cứng • Ví dụ: Lệnh COPY A:F1.TXT B: • Sau khi... hóa giữa các tiến trình Thành phần quản lý bộ nhớ • Bộ phận quản lý bộ nhớ chính của hệ điều hành thực hiện những nhiệm vụ sau: - Cấp phát, thu hồi vùng nhớ - Ghi nhận trạng thái bộ nhớ chính - Bảo vệ bộ nhớ - Quyết định tiến trình nào được nạp vào bộ nhớ Thành phần quản lý xuất nhập • Bộ phận quản lý bộ nhớ chính của hệ điều hành thực hiện những nhiệm vụ sau: - Gởi mã lệnh điều khiển đến thiết bị... Thành phần quản lý tệp tin • Bộ phận quản lý tập tin của hệ điều hành thực hiện những nhiệm vụ sau: - Tạo/ xoá một tập tin/ thư mục - Bảo vệ tập tin khi có hiện tượng truy xuất đồng thời - Cung cấp các thao tác xử lý và bảo vệ tập tin - Tạo mối quan hệ giữa tập tin và bộ nhớ phụ chứa tập tin - Tạo cơ chế truy xuất tập tin thông qua tên tập tin Thành phần thông dịch • Đóng vai trò giao tiếp giữa hệ. .. biệt, có nhiệm vụ nhận lệnh, phân tích lệnh và phát sinh tiến trình mới để thực hiện lệnh • Trong hệ điều hành đơn nhiệm, khi tiến trình đáp ứng yêu cầu hoạt động thì Shell sẽ chuyển sang trạng thái chờ đến khi tiến trình đó kết thúc, sau đó mới trở lại trạng thái sẵn sàng nhận lệnh mới • Trong hệ điều hành đa nhiệm, sau khi phát sinh tiến trình đáp ứng yêu cầu và đưa nó vào trạng thái hoạt động thì ... 2000 • Nguyên lý hệ điều hành: – TS.Hà Quang Thụy – NXB Khoa học kỹ thuật • Hệ điều hành: Tác giả: Ths.Nguyễn Thanh Tùng Nội Dung Chương Trình • Chương 1: Tổng quan hệ điều hành • Chương 2: Quản... tiếp chương trình người sử dụng hệ điều hành, hệ điều hành đưa lời gọi hệ thống • Chương trình người sử dụng dùng lời gọi hệ thống để liên lạc với hệ điều hành yêu cầu dịch vụ từ hệ điều hành. .. loại hệ điều hành • Dựa vào cách mà hệ điều hành thực công việc, tác vụ, tiến trình người sử dụng để phân loại hệ điều hành • Hệ điều hành xử lý theo lô đơn giản • Hệ điều hành xử lý theo lô đa chương