Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Hệ điều hành - Chương 1: Giới thiệu hệ điều hành cung cấp cho người đọc các kiến thức: Hệ điều hành là gì, các loại hệ thống máy tính, sự phát triển của Hệ điều hành, các môi trường điện toán. Mời các bạn cùng tham khảo.
CT107 Hệ Điều Hành Chương - Giới Thiệu Hệ Điều Hành Giảng viên: Trần Công Án (tcan@cit.ctu.edu.vn) Bộ môn Mạng máy tính & Truyền thơng Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin & Truyền Thông Đại học Cần Thơ 2013 – 2014 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Mục Tiêu Giúp sinh viên hiểu rõ Hệ điều hành vai trò Hệ điều hành hệ thống máy tính mơi trường điện tốn TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Nội Dung Hệ điều hành gì? Các loại hệ thống máy tính Sự phát triển Hệ điều hành Các mơi trường điện tốn TS Trần Cơng Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Hệ điều hành gì? Hệ Điều Hành Là Gì? chương trình quản lý tài ngun máy tính, đóng vai trò lớp trung gian người sử dụng máy tính phần cứng máy tính Mục tiêu: Cung cấp phương tiện giao tiếp người dùng máy tính Nhận thực thi yêu cầu người dùng cách hiệu quả, nhanh chóng dễ dàng thơng qua chương trình ứng dụng Quản lý sử dụng tài nguyên máy tính cách hiệu TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Hệ điều hành gì? Vai trò Hệ điều hành Thành Phần Của Một Hệ Thống Máy Tính Phần cứng (hardware): cung cấp tài nguyên cho việc tính tốn (CPU, nhớ, I/O) Hệ điều hành (OS): kiểm soát điều phối việc sử dụng phần cứng chương trình ứng dụng người dùng Các chương trình hệ thống ứng dụng (system and application programs): sử dụng tài nguyên hệ thống để giải vấn đề tính tốn người dùng Người dùng (user): người thiết bị có nhu cầu tính tốn sử dụng chương trình máy tính TS Trần Cơng Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Hệ điều hành gì? Vai trò Hệ điều hành Thành Phần Của Một Hệ Thống Máy Tính users compiler assembler text-editor DB system system system aand nd aapplica.on pplica.on pprograms rograms opera.ng system computer hardware TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Hệ điều hành gì? Vai trò Hệ điều hành Từ Góc Nhìn Của Người Dùng Cái nhìn người dùng hệ điều hành phụ thuộc vào giao diện (interface) mà người dùng sử dụng Máy tính cá nhân (PC): tiện lợi, dễ sử dụng, hiệu cao, không quan tâm đến việc chia sẻ tài nguyên Shared-computer (mainframe, minicomputer): tận dụng nguồn tài nguyên chia sẻ công Các trạm làm việc (workstation): hài hòa việc sử dụng tài nguyên cá nhân tận dụng tài nguyên chia sẻ Thiết bị cầm tay (handheld): thiết kế cho nhu cầu sử dụng cá nhân cân đối hiệu lượng TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Hệ điều hành gì? Vai trò Hệ điều hành Từ Góc Nhìn Hệ Thống – Định Nghĩa HĐH cấp phát tài nguyên: quản lý cung cấp nguồn tài nguyên chương trình điều khiển: điều khiển thiết bị nhập/xuất (phần cứng) thực thi chương trình người dùng (phần mềm) nhân (kernel) hệ thống máy tính: chương trình chạy thường trực tồn thời gian (các chương trình khác gọi chương trình ứng dụng ) TS Trần Cơng Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các Loại Hệ Thống Máy Tính Vai trò, chức kiến trúc HĐH phụ thuộc vào kiến trúc hệ thống máy tính Các hệ thống máy tính chia làm loại: Các hệ thống đa dụng: mainframe, desktop, multi-processor, distributed, clustered Các hệ thống chuyên dụng: real-time, multimedia, handheld TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Hệ thống mainframe Hệ Thống Bó (Batch) hệ điều hành thơ sơ người dùng không giao tiếp trực tiếp với máy tính mà thơng qua người điều khiển (operator) rút ngắn thời gian thiết lập chương trình (setup time) cách bó lại (batch) cơng việc tương tự tự động phân dãy công việc, chuyển quyền điều khiển cách tự động từ công việc đến công việc khác thông qua giám sát thường trú HĐH hệ thống này, CPU thường xuyên rảnh tốc độ CPU nhanh nhiều so với thiết bị nhập xuất khí TS Trần Cơng Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 10 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống để bàn (Desktop) Các Hệ Thống Để Bàn (Desktop) Máy tính cá nhân (personal computer): hệ thống máy tính dành cho người dùng Các thiết bị xuất/nhập: bàn phím, chuột, hình, máy in Tiện lợi phản ứng nhanh người dùng Có thể theo kỹ thuật phát triển cho hệ thống lớn Có thể chạy nhiều họ hệ điều hành khác (Windows, MacOS, UNIX, Linux) TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 16 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống đa xử lý (Multi-processor) Các Hệ Thống Đa Xử Lý (Multi-Processor) Là hệ thống đa xử lý với nhiều CPU nối kết chặt chẽ với Còn gọi hệ thống song song hay hệ thống ghép đôi chặt Các processors chia sẻ nhớ xung đồng hồ; việc giao tiếp diễn thông qua nhớ chia sẻ Lợi ích hệ thống song song: Tăng lực xử lý: nhiều cơng việc hồn thành/đơn vị thời gian Kinh tế: chia sẻ ngoại vi, thiết bị lưu trữ, điện, Tăng tính tin cậy: giảm cấp xử lý có cố, cung cấp hệ thống chịu lỗi (fault tolerant) TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 17 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống đa xử lý (Multi-processor) Kiến Trúc Hệ Thống Đa Xử Lý Đối Xứng Symmetric MultiProcessing – SMP Mỗi CPU chạy giống hệ điều hành Nhiều q trình chạy song song mà không làm giảm hiệu hệ thống Hầu hết hệ điều hành đại hỗ trợ SMP Nhập/ Xuất Bộ nhớ Bus hệ thống TS Trần Cơng Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 18 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống đa xử lý (Multi-processor) Kiến Trúc Hệ Thống Đa Xử Lý Bất Đối Xứng Asymmetric multiprocessing – AMP Mỗi CPU giao công việc cụ thể; CPU chủ (Master) lập lịch biểu giao việc cho CPU tớ (Slave) Thường phổ biến hệ thống cực lớn Bộ nhớ Bus hệ thống Nhập/ Xuất TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 19 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống phân tán (Distributed) Các Hệ Thống Phân Tán (Distributed) Phân phối tính tốn cho nhiều xử lý vật lý Còn gọi hệ thống ghép đôi lỏng: xử lý có nhớ riêng giao tiếp với xử lý khác thông qua nhiều đường giao tiếp khác (bus tốc độ cao, đường điện thoại) Các lợi ích hệ thống phân tán: Chia sẻ tài nguyên Tăng tốc độ tính tốn – cân tải Tin cậy Yêu cầu hạ tầng sở mạng: LAN WAN TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 20 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống phân tán (Distributed) Hệ Thống Phân Tán Client – Server Một số hệ thống tập trung hoạt động hệ máy phục vụ, thỏa mãn yêu cầu phát sinh hệ thống khách hàng client network client server (computational/file…) client TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 21 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống phân tán (Distributed) Hệ Thống Phân Tán Peer-to-Peer Các máy tính tham gia vào hệ thống ngang hàng, khơng phân biệt client hay server: có dịch vụ đăng ký với trung tâm tìm kiếm/dịch vụ mạng muốn yêu cầu dịch vụ dùng discovery protocol client network client client client client TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 22 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống cụm (Clustered) Các Hệ Thống Cụm (Clustered) Hai hay nhiều máy tính nhóm lại với cho chúng họat động máy tính độc Mục đích: chia sẻ thiết bị lưu trữ, cân tải, xử lý song song Cung cấp khả sẵn dùng, chịu lỗi độ tin cậy cao Ghép cụm bất đối xứng (asymmetric clustering): server chạy ứng dụng server khác trạng thái chờ (hot standby); Khi server hoạt động bi lỗi, server chờ hoạt động Ghép cụm đối xứng (symmetric clustering): tất hosts chạy ứng dụng chúng kiểm soát lẫn để thay công việc cho TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 23 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống thời gian thực (Real-time) Các Hệ Thống Thời Gian Thực (Real-Time) Thường sử dụng thiết bị điều khiển ứng dụng dạng chuyên biệt (special-purpose): Điều khiển thí nghiệm khoa học Các hệ thống điều trị y khoa Các hệ thống điều khiển công nghiệp, quân Một số hệ thống hiển thị, Hệ thống có ràng buộc thời gian cố định định nghĩa xác Hai loại hệ thống thời gian thực: cứng (hard) mềm (soft) TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 24 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống thời gian thực (Real-time) Các Hệ Thống Thời Gian Thực “Cứng” Đảm bảo tác vụ tới hạn phải hoàn thành → trì hỗn phải bị hạn chế Hạn chế khơng dùng thiết bị lưu trữ thứ cấp, liệu trữ nhớ ngắn kỳ (short-term) ROM Mâu thuẫn với hệ thống chia thời gian → không hỗ trợ hệ điều hành đa TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 25 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống thời gian thực (Real-time) Các Hệ Thống Thời Gian Thực “Mềm” Tác vụ thời thực tới hạn có độ ưu tiên cao trì hồn thành Có thể dùng hệ điều hành đa Không hỗ trợ tốt cho thời điểm tới hạn (deadline) → dễ rủi ro → dùng điều khiển công nghiệp robotics Hữu dụng ứng dụng yêu cầu tính cao cấp hệ điều hành (đa phương tiện, thực ảo) TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 26 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Các hệ thống cầm tay (Handheld) Các Hệ Thống Cầm Tay (Handheld) Bao gồm loại thiết bị như: Các máy hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số (PDA - Personal Digital Assistant) Điện thoại di động (Cellular phone) Các vấn đề: Bộ nhớ giới hạn Các xử lý chậm Màn hình nhỏ TS Trần Cơng Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 27 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Sự phát triển Hệ điều hành Sự Phát Triển Của Hệ Điều Hành TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 28 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các mơi trường điện tốn Các Mơi Trường Điện Tốn Cách HĐH dùng việc thiết đặt mơi trường tính tốn: Tính tốn truyền thống (traditional computing): Mơi trường office, home, thơng qua network Tính tốn kiểu web (web-based computing): Mở rộng mơi trường tính tốn thơng qua web (web-based) Hỗ trợ nhiều thiết bị: workstations, handheld PDAs, cellular phones Tính tốn kiểu hệ thống nhúng (embedded computing): Các máy tính chạy embedded real-time OS Phục vụ tác vụ chuyên biệt TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 29 ... IBM) TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 11 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Các loại hệ thống máy tính Hệ thống mainframe Hệ Thống Đa Chương (Multi-Programming)... TS Trần Công Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Hệ điều hành chương trình 1 chương trình 2 chương trình 3 chương trình 4 12 [CT107] Ch1... hình nhỏ TS Trần Cơng Án (Khoa CNTT&TT) [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành 27 [CT107] Ch1 Giới thiệu Hệ Điều Hành Sự phát triển Hệ điều hành Sự Phát Triển Của Hệ Điều Hành TS Trần Công Án (Khoa