Bài giảng Hệ điều hành: Chương 2 - ThS. Trần Thị Như Nguyệt

Bài giảng Hệ điều hành - Chương 2: Cấu trúc hệ điều hành cung cấp cho người học các kiến thức: Các thành phần của hệ điều hành, các dịch vụ hệ điều hành cung cấp, lời gọi hệ thống (System call), các chương trình hệ thống (System programs),... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chương 2: Cấu trúc Hệ Điều Hành CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 01/2015 Ôn tập chương Nêu cấu trúc hệ thống máy tính? HĐH có chức nào? Theo góc độ hệ thống xử lý, HĐH phân thành loại? Kể tên? Những yêu cầu hệ điều hành hệ thống chia sẻ thời gian? Định nghĩa hệ điều hành? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Mục tiêu Biết thành phần hệ điều hành Hiểu dịch vụ mà hệ điều hành cung cấp Hiểu cấu trúc hệ thống máy tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Nội dung Các thành phần hệ điều hành Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp Lời gọi hệ thống (System call) Các chương trình hệ thống (System programs) Cấu trúc hệ thống Máy ảo (Virtual machine) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Nội dung Các thành phần hệ điều hành Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp Lời gọi hệ thống (System call) Các chương trình hệ thống (System programs) Cấu trúc hệ thống Máy ảo (Virtual machine) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Các thành phần hệ điều hành Quản lý tiến trình Quản lý nhớ Quản lý file Quản lý hệ thống I/O Quản lý hệ thống lưu trữ thứ cấp Hệ thống bảo vệ Giao diện người sử dụng hệ điều hành CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Quản lý tiến trình Tiến trình (hay trình/process) gì? Tiến trình (process) khác chương trình (program) điểm gì? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Quản lý tiến trình Để hồn thành cơng việc, tiến trình cần: CPU Bộ nhớ File Thiết bị I/O, … Các nhiệm vụ chính: Tạo hủy tiến trình Tạm dừng/ thực thi tiếp tiến trình Cung cấp chế  Đồng  Giao hoạt động tiến trình tiếp tiến trình  Khống chế tắc nghẽn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Quản lý nhớ Bộ nhớ trung tâm thao tác, xử lý Để nâng cao hiệu suất sử dụng CPU, hệ điều hành cần có cách quản lý nhớ thích hợp Các nhiệm vụ chính:  Theo dõi, quản lý vùng nhớ trống cấp phát  Quyết định nạp chương trình có vùng nhớ trống  Cấp phát thu hồi vùng nhớ cần thiết CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Quản lý nhớ CuuDuongThanCong.com 10 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Cấu trúc hệ thống (tt) Cấu trúc phức tạp (more complex) UNIX: gồm hai phần tách rời  Nhân: Kernel, cung cấp file system, CPU scheduling, memory management, số chức khác  System program CuuDuongThanCong.com 33 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Cấu trúc hệ thống (tt) Cấu trúc phân tầng: HĐH chi thành nhiều lớp (layer)  Lớp cùng: hardware  Lớp giao tiếp với user  Lớp phụ thuộc lớp  Một lớp gọi hàm lớp hàm gọi lớp  Mỗi lớp tương đương đối tượng trừu tượng: cấu trúc liệu + thao tác  Phân lớp có lợi ích gì?  Gỡ rối (debugger)  Kiểm tra hệ thống  Thay đổi chức CuuDuongThanCong.com 34 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Cấu trúc hệ thống (tt) Cấu trúc phân tầng: Lần áp dụng cho HĐH THE (Technische Hogeschool Eindhoven) CuuDuongThanCong.com 35 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Cấu trúc hệ thống (tt) Vi nhân (microkernel): Khi hệ điều hành UNIX mở rộng, kernel trở nên lớn khó quản lý Một cách phát triển phân chia kernel thành khối module nhỏ, gọi microkernel (Carnegie Mellon University, Mach OS, 1980) Chuyển số chức OS từ kernel space sang user space Thu gọn kernel thành microkernel, microkernel bao gồm chức tối thiểu quản lý tiến trình, nhớ chế giao tiếp tiến trình Giao tiếp module qua chế truyền thông điệp CuuDuongThanCong.com 36 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Microkernel System Structure Application Program File System messages Interprocess Communication Device Driver user mode messages memory managment CPU scheduling kernel mode microkernel hardware CuuDuongThanCong.com 37 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Cấu trúc hệ thống (tt) Microkernel: Lợi ích: dễ mở rộng HĐH Một số HĐH đại sử dụng vi nhân:  Mach HĐH sử dụng microkernel  Tru64 UNIX (Digital UNIX trước đây): nhân Mach  Apple MacOS Server : nhân Mach  QNX – vi nhân cung cấp: truyền thông điệp, định thời CPU, giao tiếp mạng cấp thấp ngắt phần cứng  Windows NT: chạy ứng dụng khác win32, OS/2, POSIX (Portable OS for uniX) CuuDuongThanCong.com 38 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Cấu trúc hệ thống (tt) Module: Các hệ điều hành đại thường thiết kế theo kiểu: loadable kernel modules • Sử dụng cách tiếp cận hướng đối tượng • Mỗi thành phần nhân rời rạc • Giao tiếp module với thông qua interfaces biết trước • Những cần tải từ kernel Một cách tổng quát, thiết kế hệ điều hành dạng giống với cấu trúc phân tầng layer, linh hoạt • Linux, Solaris … CuuDuongThanCong.com 39 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Cấu trúc hệ thống (tt) Module: CuuDuongThanCong.com 40 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Cấu trúc hệ thống (tt) Hệ thống lai (Hybrid Systems):  Hầu hết hệ điều hành đại không thật theo cấu trúc chuẩn túy Chúng kết hợp nhiều cách tiếp cận để đạt hiệu suất, bảo mật nhu cầu sử dụng tốt  Linux, Solaris, Windows, Apple Mac OS, iOS, Android CuuDuongThanCong.com 41 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Nội dung Các thành phần hệ điều hành Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp Lời gọi hệ thống (System call) Các chương trình hệ thống (System programs) Cấu trúc hệ thống Máy ảo (Virtual machine) CuuDuongThanCong.com 42 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Máy ảo Làm để thực thi chương trình MS-DOS hệ thống Sun với hệ điều hành Solaris?   Tạo máy ảo Intel bên hệ điều hành Solaris hệ thống Sun Intel x86 Application Các lệnh Intel (x86) máy ảo Intel chuyển thành lệnh tương ứng hệ thống Sun VM interpretation CuuDuongThanCong.com 43 Intel x86 VM Solaris kernel Sun hardware https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Máy ảo Từ OS layer đến máy ảo (virtual machine) CuuDuongThanCong.com 44 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Máy ảo Từ OS layer đến máy ảo (virtual machine) processes processes processes processes kernel kernel kernel VM1 VM2 VM3 Virtual-machine implementation hardware programming interface kernel hardware Virtual machine system model Non-virtual machine system model CuuDuongThanCong.com 45 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Máy ảo Ảo hóa phần mềm http://kb.datapool.vn/learing-vmware-la-gi-ao-hoa-la-gi/ CuuDuongThanCong.com 46 Ảo hóa phần cứng https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Kết thúc chương CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 01/2015 ... https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Nội dung Các thành phần hệ điều hành Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp Lời gọi hệ thống (System call) Các chương trình hệ thống (System programs) Cấu trúc hệ thống Máy... CuuDuongThanCong.com 29 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc hệ điều hành Nội dung Các thành phần hệ điều hành Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp Lời gọi hệ thống (System call) Các chương trình hệ thống... trúc hệ điều hành Các thành phần hệ điều hành Quản lý tiến trình Quản lý nhớ Quản lý file Quản lý hệ thống I/O Quản lý hệ thống lưu trữ thứ cấp Hệ thống bảo vệ Giao diện người sử dụng hệ điều