Bài giảng môn Kiến trúc máy tính và hệ điều hành: Chương 5 - ThS. Nguyễn Thị Ngọc Vinh

Bài giảng môn Kiến trúc máy tính và hệ điều hành - Chương 5: Tổng quan về hệ điều hành cung cấp các kiến thức: Các thành phần của hệ thống máy tính, khái niệm hệ điều hành, các dịch vụ do HDH cung cấp, quá trình phát triển và một số khái niệm quan trọng,... Mời các bạn cùng tham khảo.

6/25/2014 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BÀI GIẢNG MƠN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH Giảng viên: ThS Nguyễn Thị Ngọc Vinh Bộ môn: Khoa học máy tính- Khoa CNTT1 Email: ntngocvinh@yahoo.com CHƯƠNG 5: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/25/2014 NỘI DUNG Các thành phần hệ thống máy tính Khái niệm hệ điều hành Các dịch vụ HDH cung cấp Quá trình phát triển số khái niệm quan trọng Cấu trúc HDH Một số HDH cụ thể www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH Trang BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG MÁY TÍNH  Phần cứng:cung cấp tài nguyên cần thiết  Phần mềm: chương trình cụ thể  HDH: phần mềm đóng vai trò trung gian, làm cho việc sử dụng hệ thống máy tính tiện lợi hiệu www.ptit.edu.vn Gfdsfd Người sử dụng Chương trình ứng dụng, chương trình hệ thống tiện ích GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Hệ điều hành Phần cứng Trang 6/25/2014 KHÁI NIỆM HỆ ĐIỀU HÀNH  Được định nghĩa thơng qua mục đích, vai trò, chức hệ thống máy tính  Hệ thống phần mềm đóng vai trò trung gian, thực chức bản:  Quản lý tài nguyên  Quản lý việc thực chương trình www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang KHÁI NIỆM HỆ ĐIỀU HÀNH Quản lý tài nguyên  Đảm bảo cho tài nguyên hệ thống sử dụng cách có ích hiệu  Các tài nguyên: xử lý (CPU), nhớ chính, nhớ ngồi (các đĩa), thiết bị vào  Phân phối tài nguyên cho ứng dụng hiệu quả:  Yêu cầu tài nguyên HDH thu nhận đáp ứng cách cấp cho chương trình tài nguyên tương ứng  HDH cần lưu trữ tình trạng tài nguyên  Đảm bảo khơng xâm phạm tài ngun cấp cho chương trình khác www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/25/2014 KHÁI NIỆM HỆ ĐIỀU HÀNH Quản lý việc thực chương trình  chương trình trình chạy gọi tiến trình (process)  Hệ điều hành giúp việc chạy chương trình dễ dàng  Tạo máy ảo: máy logic với tài nguyên ảo  Tài nguyên ảo: mô tài nguyên thực thực phần mềm  Cung cấp dịch vụ tài nguyên thực  Dễ sử dụng  Số lượng tài nguyên ảo lớn số lượng tài nguyên thực www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang CÁC DỊCH VỤ DO HDH CUNG CẤP  Tải chạy chương trình:  Để thực hiện, chương trình tải từ đĩa vào nhớ, sau trao quyền thực lệnh  Khi thực xong, cần giải phóng nhớ tài nguyên  => HDH thực công việc  HDH tự tải vào nhớ  Giao diện với người dùng:  Dưới dạng dòng lệnh  Giao diện đồ họa  Thực thao tác vào/ liệu www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/25/2014 CÁC DỊCH VỤ DO HDH CUNG CẤP  Làm việc với hệ thống file  Phát xử lý lỗi  Phát xử lý kịp thời lỗi xuất phần cứng phần mềm  => Đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định, an toàn  Truyền thông:  Cung cấp dịch vụ cho phép thiết lập liên lạc truyền thông tin  Cấp phát tài nguyên  Dịch vụ an ninh bảo mật www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN  Các hệ thống đơn giản: chưa có HDH  Xử lý theo mẻ:  Chương trình phân thành mẻ: gồm chương trình có u cầu giống  Tồn mẻ nạp vào băng từ tải vào máy để thực  Chương trình giám sát (monitor): tự động nạp chương trình vào máy cho phép chạy  => Giảm đáng kể thời gian chuyển đổi hai chương trình mẻ  Trình giám sát dạng đơn giản HDH www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 10 6/25/2014 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN  Đa chương trình:  Hệ thống chứa đồng thời nhiều chương trình nhớ  Khi chương trình phải dừng lại để thực vào ra, HDH chuyển CPU sang thực chương trình khác  => Giảm thời gian chạy không tải CPU www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 11 Q TRÌNH PHÁT TRIỂN  Đa chương trình:  Thời gian chờ đợi CPU chế độ đa chương trình giảm đáng kể so với trường hợp đơn chương trình  HDH phức tạp nhiều so với HDH đơn chương trình  Đòi hỏi hỗ trợ từ phần cứng, đặc biệt khả vào/ra ngắt DMA www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 12 6/25/2014 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN  Chia sẻ thời gian:  Chia sẻ thời gian coi đa chương trình cải tiến  CPU thực công việc khác khoảng thời gian ngắn gọi lượng tử thời gian  Chuyển đổi công việc diễn với tần số cao tốc độ CPU lớn  => Tất người dùng có cảm giác máy tính thực chương trình  => CPU chia sẻ người dùng khác tương tác trực tiếp với hệ thống www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 13 CẤU TRÚC HDH CÁC THÀNH PHẦN  Quản lý tiến trình:      Tạo xố tiến trình Tạm treo khơi phục tiến trình bị treo Đồng hố tiến trình (lập lịch cho tiến trình v.v.) Giải bế tắc, ví dụ có xung đột tài nguyên Tạo chế liên lạc tiến trình www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 14 6/25/2014 CẤU TRÚC HDH CÁC THÀNH PHẦN  Quản lý nhớ:     Quản lý việc phân phối nhớ tiến trình Tạo nhớ ảo ánh xạ địa nhớ ảo vào nhớ thực Cung cấp giải phóng nhớ theo yêu cầu tiến trình Quản lý khơng gian nhớ cấp khơng gian trống www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 15 CẤU TRÚC HDH CÁC THÀNH PHẦN  Quản lý vào ra:  Đơn giản hoá tăng hiệu q trình trao đổi thơng tin tiến trình với thiết bị vào  Quản lý tệp thư mục:  Tạo, xóa tệp thư mục  Đọc ghi tệp  Ánh xạ tệp thư mục sang nhớ  Hỗ trợ mạng xử lý phân tán  Giao diện với người dùng  Các chương trình tiện ích ứng dụng www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 16 6/25/2014 CẤU TRÚC HDH NHÂN CỦA HDH  Nhân (kernel) phần cốt lõi, thực chức nhất, quan trọng HDH thường xuyên giữ nhớ  HDH gồm nhiều thành phần, tải thành phần quan trọng thiếu vào nhớ gọi nhân  Nhân chạy chế độ đặc quyền – chế độ nhân  Các chương trình bình thường chạy chế độ người dùng  Kích thước nhân? GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH www.ptit.edu.vn BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 17 CẤU TRÚC HDH MỘT SỐ CẤU TRÚC HDH  Cấu trúc ngun khối  Tồn chương trình liệu HDH có chung khơng gian nhớ  HDH trở thành tập hợp thủ tục hay chương trình  Ưu điểm: nhanh  Nhược điểm: khơng an tồn, khơng mềm dẻo  Linux Chế độ người trình ứng trình ứng dụng dùng dụng Chế độ đặc quyền Hệ điều hành Hình :Cấu trúc nguyên khối www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 18 6/25/2014 CẤU TRÚC HDH MỘT SỐ CẤU TRÚC HDH  Cấu trúc vi nhân  Nhân chứa chức quan trọng  Các chức lại đặt vào modul riêng: chạy chế độ đặc quyền người dùng  Ưu điểm: mềm dẻo, an toàn  Nhược điểm: tốc độ chậm so với cấu trúc nguyên khối trình ứng dụng trình ứng dụng quản lý tệp quản lý mạng Vi nhân Hình 1.5 Cấu trúc vi nhân www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 19 MỘT SỐ HDH CỤ THỂ      UNIX MINIX LINUX MS-DOS Windows NT www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 20 10 ... dụng hệ thống máy tính tiện lợi hiệu www.ptit.edu.vn Gfdsfd Người sử dụng Chương trình ứng dụng, chương trình hệ thống tiện ích GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH... cho chương trình khác www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 6/ 25/ 2014 KHÁI NIỆM HỆ ĐIỀU HÀNH Quản lý việc thực chương trình  chương. .. quyền Hệ điều hành Hình :Cấu trúc nguyên khối www.ptit.edu.vn Gfdsfd GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN THỊ NGỌC VINH BỘ MƠN: KHOA HỌC MÁY TÍNH – KHOA CNTT1 Trang 18 6/ 25/ 2014 CẤU TRÚC HDH MỘT SỐ CẤU TRÚC