Nguyên Lý Hệ Điều Hành là một môn học được giảng dạy trong khoa Công Nghệ Thông Tin. Đây là môn học khá khó tương tự như kiến trúc máy tính. Để sinh viên nắm được kiến thức đòi hỏi sự tự giác của sinh viên cũng như kiến thức mà giảng viên truyền đạt.
LOGO Nguyên lý hệ điều hành (Operating System Concepts) Giảng viên: Nguyễn Bá Nghiễn, PhD Bộ môn: Kỹ thuật mạng máy tính Số điện thoại: 01643017220 Email: nghien76@gmail.com LOGO Nguyên lý hệ điều hành (Operating System Concept Thời lượng: TC (2 LT + BTL) Tài liệu học tập: 1.Giáo trình nguyên lý hệ điều hành trường Đại học công nghiệp HN Galvin, Operating system concepts 8th edition LOGO Chương I: Nhập môn hệ điều hành LOGO Nội dung Các thành phần máy tính Một số khái niệm Lịch sử phát triển Chức LOGO Nội dung (tiếp) Thành phần Phân loại Tính chất Nguyên tắc thiết kế LOGO 1.1 Các thành phần máy tính - Phần cứng: CPU (Central Processing Unit), nhớ trong, nhớ ngoài, thiết bị nhập xuất, thiết bị giao tiếp mạng, … - Phần mềm: chương trình ứng dụng cụ thể, chương trình hệ thống tiện ích LOGO 1.2 Khái niệm 1.2.1 Khái niệm hệ điều hành Hệ điều hành chương trình trung gian phần cứng máy tính người sử dụng, có chức điều khiển phần cứng cung cấp dịch vụ cho ứng dụng - Mục đích: + Giúp người sử dụng dễ dàng sử dụng hệ thống + Quản lý cấp phát tài nguyên hệ thống cách hiệu LOGO 1.2 Khái niệm (tiếp) 1.2.2 Một số khái niệm khác a - - Nhân hệ điều hành (kernel) Nhân thành phần cốt lõi, thành phần trung tâm hầu hết hệ điều hành máy tính thường xuyên nạp vào nhớ Kích thước nhân to chứa nhiều thành phần + Nhân chạy chế độ đặc quyền + Các chương trình bình thường chạy chế độ người dùng LOGO Khái niệm (tiếp) 1.2.2 Một số khái niệm khác b Bộ xử lý lệnh (Shell) - Shell phận hay tiến trình đặc biệt hệ điều hành, có nhiệm vụ nhận lệnh người sử dụng, phân tích lệnh phát sinh tiến trình để thực yêu cầu lệnh, tiến trình gọi tiến trình đáp ứng yêu cầu - Shell nhận lệnh qua chế dòng lệnh, nơi giao tiếp người sử dụng hệ điều hành, hệ điều hành khác có chế dòng lệnh khác VD: MS-DOS: C:\> Tập tin Command.com shell MS-DOS LOGO Khái niệm (tiếp) 1.2.2 Một số khái niệm khác c Lời gọi hệ thống (System call) - Để chương trình máy tính giao tiếp với hệ điều hành hệ điều hành cung cấp 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 - Lời gọi hệ thống thiết lập dạng câu lệnh ngôn ngữ lập trình cấp thấp - Phân biệt: Shell # System call ? + Shell: người sử dụng_hệ điều hành + System call: chương trình người sử dụng_hệ điều hànhs 10 LOGO 1.5 Thành phần (tiếp) 1.5.7 Bảo vệ, an ninh hệ thống - Điều khiển tài nguyên dùng chung tiến trình cho thời điểm tài nguyên cấp phát cho tiến trình không bị tiến trình khác tranh chấp - Giới hạn truy xuất không hợp lệ lên vùng nhớ tiến trình - Cung cấp chế kiểm soát đăng nhập/đăng xuất - Phân định truy cập tài nguyên hợp pháp bất hợp pháp 19 LOGO 1.6 Phân loại 1.6.1 Hệ điều hành xử lý theo lô (Batch Processing OS) - Các tác vụ đưa vào hàng chờ - Máy tính thực tác vụ người sử dụng 20 Phân loại (tiếp) LOGO 1.6.2 Hệ điều hành đa chương (Multiprogramming OS) - Hệ thống chứa đồng thời nhiều chương trình nhớ - Khi chương trình phải dừng lại để thực vào/ra, hệ điều hành chuyển CPU sang thực chương trình khác - Thời gian chờ đợi CPU hệ thống giảm đáng kể - Đòi hỏi hỗ trợ phối hợp phức tạp phần cứng 21 LOGO Phân loại (tiếp) 1.6.2 Hệ điều hành đa chương (Multiprogramming) 22 LOGO Phân loại (tiếp) 1.6.3 Hệ điều hành chia sẻ thời gian (Time-share OS) - CPU thực công việc khác khoảng thời gian ngắn gọi lượng tử thời gian - Tốc độ CPU tần số chuyển đổi công việc diễn lớn Người dùng có cảm giác máy tính thực công việc Hệ điều hành chia sẻ thời gian mở rộng logic hệ điều hành đa chương gọi hệ điều hành đa nhiệm (Multitasking) 23 LOGO Phân loại (tiếp) 1.6.3 Hệ điều hành chia sẻ thời gian (Time-share OS) 24 LOGO Phân loại (tiếp) 1.6.4 Hệ điều hành cho máy tính cá nhân - Là hệ điều hành phục vụ cho máy tính đơn lẻ - Mục tiêu: + Thuận lợi cho người sử dụng khả tương tác cao + Không cần tối ưu hiệu suất sử dụng CPU thiết bị ngoại vi 25 LOGO Phân loại (tiếp) 1.6.5 Hệ điều hành xử lý song song (Paralled processing OS, multiprocessor OS) - Là hệ điều hành dùng nhiều vi xử lý để điều khiển hoạt động máy tính - loại: + Đa xử lý đối xứng (Symmetric MP=SMP): Mỗi vi xử lý chạy tiểu trình Các vi xử lý hoạt động song song thông qua nhớ dùng chung Khả cân tải → giảm tắc ngẽn Một vi xử lý hỏng → hệ thống hoạt động bình thường 26 LOGO Phân loại (tiếp) 1.6.5 Hệ điều hành xử lý song song (Paralled processing OS, multiprocessor OS) + Đa xử lý bất đối xứng (Asymmetric MP=ASMP): Mỗi vi xử lý phân công nhiệm vụ cụ thể vi xử lý hỏng → hệ thống ngừng hoạt động tức khắc 1.6.6 Hệ điều hành xử lý theo thời gian thực (Real-time Processing OS) - Các tác vụ yêu cầu không đưa vào hàng đợi mà xử lý tức thời trả lại kết thông báo lỗi cho người sử dụng yêu cầu 27 LOGO Phân loại (tiếp) 1.6.7 Hệ điều hành thiết bị cầm tay (handheld OS) - PDA (Personal Digital Assistant), điện thoại di động, Pocket-PC - Bộ nhớ nhỏ - Tốc độ xử lý thấp để tiết kiệm pin 1.6.8 Hệ điều hành mạng (Network OS) - Mang đầy đủ tính hệ điều hành, có khả năng: + Chia sẻ tài nguyên dùng chung thông qua mạng + Bảo mật 28 LOGO Tính chất - Độ tin cậy: tốt lỗi (lý tưởng), có lỗi hệ thống phải tự xử lý lỗi, không xử lý phải đưa thông báo lỗi cho người sử dụng biết - Tính an toàn: bảo vệ liệu người sử dụng - Tính hiệu quả: Khai thác tài nguyên hệ thống cách hiệu mà không gây ách tắc hệ thống - Tính kế thừa: đáp ứng thích nghi với yêu cầu thay đổi tương lai - Tính tiện lợi 29 LOGO Nguyên tắc thiết kế a Nguyên tắc module: Hệ điều hành xây dựng theo module b Nguyên tắc tương đối định vị: Địa lệnh/dữ liệu xác định từ module (địa logic), thực chương trình ánh xạ sang địa vật lý (xác định vị trí nhớ nhớ) – Làm cho việc nạp thực thi chương trình mềm dẻo, linh hoạt c Nguyên tắc Macro Processor: Hệ thống sử dụng thẻ yêu cầu, gọi chương trình tương ứng thực yêu cầu d Nguyên tắc khởi tạo cài đặt: Cho phép lựa chọn module cần thiết cài đặt để đưa máy tính tối ưu 30 LOGO Nguyên tắc thiết kế (tiếp) e Nguyên tắc lặp chức năng: Cho phép nhiều tập module khác thực chức để nâng cao độ tin cậy hệ thống f Nguyên tắc giá trị chuẩn: Thiết lập tham số làm việc ngầm định cho module thành phần g Nguyên tắc bảo vệ nhiều mức: Hệ thống có nhiều mức bảo vệ khác nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống, cho chương trình liệu 31 Câu hỏi, tập chương LOGO Nêu chức hệ điều hành? Phân biệt hệ điều hành đa nhiệm đơn nhiệm? Sơ lược lịch sử phát triển hệ điều hành? Nêu số hệ điều hành dùng cho máy tính cá nhân? Nêu số hệ điều hành dùng cho thiết bị cầm tay? 32 LOGO 33 ... lo i (tiếp) 1.6.2 Hệ i u hành đa chương (Multiprogramming) 22 LOGO Phân lo i (tiếp) 1.6.3 Hệ i u hành chia sẻ th i gian (Time-share OS) - CPU thực công việc khác khoảng th i gian ngắn g i lượng... th i gian - Tốc độ CPU tần số chuyển đ i công việc diễn lớn Ngư i dùng có cảm giác máy tính thực công việc Hệ i u hành chia sẻ th i gian mở rộng logic hệ i u hành đa chương g i hệ i u... Để chương trình máy tính giao tiếp v i hệ i u hành hệ i u hành cung cấp l i g i hệ thống Chương trình ngư i sử dụng dùng l i g i hệ thống để liên lạc v i hệ i u hành yêu cầu dịch vụ từ hệ i u