hệ điều hành nguyễn thanh sơn lecture03 cấu trúc hệ điều hành sinhvienzone com

Cấu Trúc Hệ Điều Hành       Các thành phần hệ điều hành Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp Giao tiếp trình hệ điều hành Các chương trình hệ thống (system program) Cấu trúc hệ điều hành Máy ảo (virtual machine) BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn Thành phần hệ điều hành(OS)        Quản lý q 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 Trình thơng dịch lệnh BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn Thành phần hệ điều hành(OS)  Quản lý trình (process management)    Quá trình vs chương trình Một trình cần tài nguyên hệ thống CPU, nhớ, file, thiết bị I/O,… để hồn thành cơng việc Các nhiệm vụ       Tạo hủy trình Tạm ngưng / tiếp tục thực thi (suspend/resume) trình Cung cấp chế đồng hoạt động trình (synchronization) giao tiếp trình (interprocess communication) xử lý deadlock BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn Thành phần OS (tt.)  Quản lý nhớ    Tùy thuộc kiến trúc máy tính Để có hiệu suất sử dụng CPU thời gian đáp ứng tốt, hệ điều hành cần dùng giải thuật quản lý nhớ thích hợp Các nhiệm vụ   BK  Theo dõi, quản lý vùng nhớ trống cấp phát Quyết định nạp chương trình có vùng nhớ trống Cấp phát thu hồi vùng nhớ TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn Thành phần OS (tt.)  Quản lý file (file management)  Hệ thống file (file system)    File Thư mục Các dịch vụ mà thành phần cung cấp     Tạo xoá file/thư mục Các tác vụ xử lý file/thư mục (rename, copy, move, new,…) “Ánh xạ” file/thư mục vào thiết bị lưu trữ thứ cấp tương ứng Sao lưu phục hồi liệu BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn Thành phần OS (tt.)  Quản lý hệ thống I/O (I/O system management)   Che dấu đặc trưng riêng biệt thiết bị I/O user Có chức    Quản lý buffering, caching, spooling  Buffer: vùng nhớ để lưu liệu chúng truyền hai thiết bị hay thiết bị ứng dụng Cung cấp giao diện chung đến trình điều khiển thiết bị (device-driver interface) Trình điều khiển thiết bị (device driver) cho chủng loại thiết bị phần cứng khác BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn Thành phần OS (tt.)  Quản lý hệ thống lưu trữ thứ cấp (secondary storage management)    Bộ nhớ chính: kích thước nhỏ, môi trường chứa tin không bền vững  cần hệ thống lưu trữ thứ cấp để lưu trữ bền vững liệu, chương trình Phương tiện lưu trữ thông dụng đĩa từ, đĩa quang Nhiệm vụ:    Quản lý vùng trống (free space management) Cấp phát không gian lưu trữ (storage allocation) Định thời đĩa (disk scheduling) BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn Thành phần OS (tt.)  Hệ thống bảo vệ (protection system) Khi hệ thống cho phép nhiều user hay nhiều trình     Kiểm sốt q trình người dùng đăng nhập/xuất sử dụng hệ thống Kiểm soát việc truy cập tài nguyên hệ thống Bảo đảm người dùng/quá trình đủ quyền hạn phép sử dụng tài nguyên tương ứng Các nhiệm vụ    Cung cấp chế kiểm soát đăng nhập/xuất (login, log out) Phân định truy cập tài nguyên hợp pháp bất hợp pháp (authorized/unauthorized) Phương tiện thi hành sách (enforcement of policies) Chính sách: cần bảo vệ liệu BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn Thành phần OS (tt.)  Trình thơng dịch lệnh     Là giao diện chủ yếu người dùng OS  Ví dụ: shell, mouse-based window-and-menu  command line interpreter (shell) chạy, chờ nhận Khi user login Liên hệ chặt chẽ với thành phần khác hệ điều hành để thực thi yêu cầu người dùng Các nhóm lệnh trình thơng dịch lệnh để  Tạo, hủy, xem thơng tin q trình, hệ thống Điều khiển truy cập I/O Quản lý, truy cập hệ thống lưu trữ thứ cấp Quản lý, sử dụng nhớ  Truy cập hệ thống file    BK TP.HCM lệnh từ người dùng, thực thi lệnh trả kết 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn ® Các dịch vụ OS  Một số dịch vụ chủ yếu mà người dùng hay chương trình cần    Thực thi chương trình Thực tác vụ I/O yêu cầu chương trình Các tác vụ lên file   Giao tiếp, trao đổi thơng tin q trình    Đọc/ghi hay tạo/xóa file Shared memory Message passing Phát lỗi   Trên thiết bị I/O: liệu hư, hết giấy,… Chương trình ứng dụng: chia cho 0, truy cập đến địa nhớ không phép BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn 10 Các dịch vụ OS (tt.)  Các chức khác  Cấp phát tài nguyên (resource allocation)    Kế toán (accounting)    Các q trình lạ khơng ảnh hưởng Kiểm soát truy cập vào tài nguyên An ninh (security)  BK Ví dụ để tính phí Bảo vệ (protection)   Tài nguyên: CPU, nhớ chính, tape drives,… OS có routine tương ứng Chỉ user phép sử dụng hệ thống truy cập tài nguyên hệ thống (vd: thông qua password) ® TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn 11 Giao diện q trình & OS  System call  Cung cấp giao diện trình hệ điều hành     Vd: open, read, write file Thông thường dạng thư viện nhị phân (binary library) Trong ngôn ngữ lập trình cấp cao, số thư viện lập trình xây dựng dựa thư viện hệ thống (ví dụ Windows API, thư viện GNU C/C++ glibc, glibc++,…) Ba phương pháp truyền tham số sử dụng system call    Truyền tham số qua ghi Truyền tham số thông qua vùng nhớ, địa vùng nhớ gửi đến hệ điều hành qua ghi Truyền tham số qua stack ® BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn 12 Các chương trình hệ thống  Chương trình hệ thống (system program, phân biệt với application program) gồm         Quản lý file: create, delete, rename, list Thông tin trạng thái: date, time, dung lượng nhớ trống Soạn thảo file: file editor Hỗ trợ ngơn ngữ lập trình: compiler, assembler, interpreter Nạp, thực thi, giúp tìm lỗi chương trình: loader, debugger Giao tiếp: email, talk, web browser … Người dùng cuối chủ yếu làm việc thông qua system program (không làm việc “trực tiếp” với system call) ® BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn 13 Cấu trúc hệ điều hành  Trong hệ điều hành phân lớp (layered operating system) lớp gồm có cấu trúc liệu thủ tục gọi lớp mức cao     Lớp thấp phần cứng Lớp cao giao diện người dùng Lớp che giấu cấu trúc liệu cách thực thủ tục lớp cao loại cấu trúc đặc trưng:   Monolithic Kernel (Unix, Linux, Android, etc.) Microkernel (Mach, iOS, Mac OS, etc ) BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn ® 14 Máy ảo  Từ OS layer đến máy ảo (VM, virtual machine) processes processes processes processes programming interface kernel hardware Non-virtual machine System model kernel kernel kernel VM1 VM2 VM3 Virtual-machine implementation hardware Virtual machine system model BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn 15 Máy ảo (tt.)  Hiện thực ý niệm VM  Làm để thực thi chương trình MS-DOS hệ thống Sun với hệ điều hành Solaris?   Tạo máy ảo Intel “bên trên” hệ điều hành Solaris hệ thống Sun Các lệnh Intel (x86) máy ảo Intel chuyển thành lệnh tương ứng hệ thống Sun Intel x86 Application Intel x86 VM VM interpretation Solaris kernel Sun hardware BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone.com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb.com/sinhvienzonevn 16 ... 25-Aug-16 SinhVienZone. com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb .com/ sinhvienzonevn 13 Cấu trúc hệ điều hành  Trong hệ điều hành phân lớp (layered operating system) lớp gồm có cấu trúc liệu... nhớ gửi đến hệ điều hành qua ghi Truyền tham số qua stack ® BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone. com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb .com/ sinhvienzonevn 12 Các chương trình hệ thống ... vệ Trình thơng dịch lệnh BK TP.HCM 25-Aug-16 SinhVienZone. com Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính https://fb .com/ sinhvienzonevn Thành phần hệ điều hành( OS)  Quản lý trình (process management)