Bài giảng Hệ điều hành - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành cung cấp cho người đọc các thông tin cơ bản về môn học, tổng quan về hệ điều hành, phân loại hệ điều hành. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH Hệ Điều Hành (Operating Systems) 22/10/2013 Khoa KTMT Hệ Điều Hành • Khoa Kỹ thuật máy tính • GV: ThS Hà Lê Hồi Trung • Email: trunghlh@uit.edu.vn • Site : https://sites.google.com/site/trunghlhitu/hedhieu-hanh/dao-tao-tu-xa 22/10/2013 Khoa KTMT Nội dung môn học Chương 1: Tổng quan hệ điều hành Chương 2: Cấu trúc Hệ điều hành Chương 3: Quản lý tiến trình (Processes) Chương 4: Định thời CPU Chương 5: Đồng hóa tiến trình Chương 6: Tắc nghẽn (Deadlocks) Chương 7: Quản lý nhớ Chương 8: Bộ nhớ ảo 22/10/2013 Khoa KTMT Tài liệu tham khảo Trần Hạnh Nhi, Lê Khắc Nhiên Ân Giáo trình hệ điều hành Trung tâm phát triển công nghệ thông tin-ĐHQG.HCM, 2005 Nguyễn Phú Trường Giáo trình hệ điều hành ĐH Cần Thơ, 2005 Silberschatz, Galvin, Gagne Operating System Concepts Sixth edition, John Wiley & Sons,2003 Mark E Russinovich and David A Solomon, Microsoft Windows Internals, 4th Edition, Microsoft Press, 2004 22/10/2013 Khoa KTMT Chương I: Tổng quan hệ điều hành 22/10/2013 Khoa KTMT 1.1 Toång quan • Giới thiệu – Định nghóa hệ điều hành – Cấu trúc hệ thống máy tính – Các chức hệ điều hành 22/10/2013 Khoa KTMT Định nghóa • Hệ điều hành gì? – Chương trình trung gian phần cứng máy tính người sử dụng, có chức điều khiển phối hợp vệc sử dụng phần cứng cung cấp dịch vụ cho ứng dụng • Người dùng Các ứng dụng Mục tiêu – Giúp người dùng dễ dàng sử dụng hệ thống Hệ Điều Hành – Quản lý cấp phát tài nguyên hệ thống cách hiệu Phần cứng 22/10/2013 Khoa KTMT Định nghóa (tt) System Banking system Airline reservation Web browser Compilers Editors Command interpreter Application programs System programs Operating system Machine language Microprogramming Hardware Physical devices Hình Dror G Feitelson 22/10/2013 Khoa KTMT Các thành phần hệ thống User 22/10/2013 Khoa KTMT Các thành phần hệ thống (tt) Phần cứng (hardware) Bao gồm tài nguyên máy tính CPU, nhớ, thiết bị I/O, Hệ điều hành (operating system) Phân phối tài nguyên, điều khiển phối hợp hoạt động chương trình hệ thống Chương trình ứng dụng (application programs) Sử dụng tài nguyên hệ thống để giải vấn đề tính toán người sử dụng, ví dụ: compilers, database systems, video games, business programs Dữ liệu 22/10/2013 Khoa KTMT 10 1.2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 22/10/2013 Khoa KTMT 19 1.2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG CHIA XẺ THỜI GIAN Hệ thống đa nhiệm (multitasking) Lập lịch CPU Thời gian chuyển đổi tác vụ ngắn 22/10/2013 Khoa KTMT Bộ xử lý 20 HỆ THỐNG CHIA XẺ THỜI GIAN • Time-sharing systems – Multiprogrammed systems không cung cấp khả tương tác hiệu với users – CPU luân phiên thực thi công việc • Mỗi công việc chia phần nhỏ thời gian CPU (time slice, quantum time) • Cung cấp tương tác user hệ thống với thời gian đáp ứng (response time) nhỏ (1 s) – Một công việc chiếm CPU nằm nhớ – Khi cần thiết, công việc chuyển từ nhớ thiết bị lưu trữ (swapping), nhường 22/10/2013 Khoa KTMT 21 nhớ cho công việc khác HỆ THỐNG CHIA XẺ THỜI GIAN • Yêu cầu OS hệ thống time-sharing – Định thời công việc (job scheduling) – Quản lý nhớ (memory management) • Virtual memory – Quản lý trình (process management) Định thời CPU Đồng trình (synchronization) Giao tiếp trình (process communication) Tránh deadlock – Quản lý hệ thống file, hệ thống lưu trữ – Cấp phát hợp lý tài nguyên – Bảo vệ (protection) 22/10/2013 Khoa KTMT 22 1.2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ Hai nhiều xử lý chia sẻ nhớ Master/Slave : xử lý kiểm soát số xử lý I/O Bộ Bộ xử lý xử lý Bộ nhớ 22/10/2013 Khoa KTMT 23 HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ • Hệ thống song song (parallel, multiprocessor, hay tightlycoupled system) – Nhiều CPU – Chia sẻ computer bus, clock – Ưu điểm • Năng xuất hệ thống (System throughput): nhiều processor nhanh xong công việc • Multiprocessor system tốn multiple singleprocessor system: dùng chung tài nguyên (đóa,…) • Độ tin cậy: processor hỏng công việc chia sẻ processor lại 22/10/2013 Khoa KTMT 24 HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ • Phân loại hệ thống song song – Đa xử lý đối xứng (symmetric multiprocessor - SMP) • Mỗi processor vận hành identical copy hệ điều hành • Các copy giao tiếp với cần • (Windows NT, Solaris 5.0, Digital UNIX, OS/2, Linux) – Đa xử lý bất đối xứng (asymmetric multiprocessor) • Mỗi processor thực thi công việc khác • Master processor định thời phân công việc cho slave processors • (SunOS 4.0) 22/10/2013 Khoa KTMT 25 1.2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG PHÂN TÁN Nhiều máy tính liên kết với đường truyền thông đặc biệt Tương tự hệ thống đa xử lý không chia xẻ nhớ Hệ thống máy tính Hệ thống máy tính Giao tiếp mạng Giao tiếp mạng Bộ xử lý 22/10/2013 Bộ nhớ Mạng Khoa KTMT Bộ xử lý Bộ nhớ 26 HỆ THỐNG PHÂN TÁN • Hệ thống phân tán (distributed system, loosely-coupled system) – Mỗi processor có nhớ riêng, processor giao tiếp qua kênh nối mạng, bus tốc độ cao – Người dùng thấy hệ thống đơn – Ưu điểm Chia sẻ tài nguyên (resource sharing) Chia sẻ sức mạnh tính toán (computational sharing) Độ tin cậy cao (high reliability) Độ sẵn sàng cao (high availability): dịch vụ hệ thống cung cấp liên tục cho dù thành phần hardware trở nên hỏng 22/10/2013 Khoa KTMT 27 HỆ THỐNG PHÂN TÁN • Hệ thống phân tán (tt) Các mô hình hệ thống phân tán – Client-server Server: cung cấp dịch vụ Client: sử dụng dịch vụ server – Peer-to-peer (P2P) Các peer (máy tính hệ thống) ngang hàng Không có sở liệu tập trung Các peer tự trị Vd: Gnutella 22/10/2013 Khoa KTMT 28 Hệ thống thời gian thực (real-time system) • Hệ thống thời gian thực (real-time system) – Sử dụng thiết bị chuyên dụng điều khiển thử nghiệm khoa học, điều khiển y khoa, dây chuyền công nghiệp, thiết bị gia dụng, quân – Ràng buộc thời gian: hard soft real-time Phân loại – Hard real-time • Hạn chế (hoặc không có) nhớ phụ, tất liệu nằm nhớ (RAM ROM) • Yêu cầu thời gian đáp ứng/xử lý nghiêm ngặt, thường sử dụng điều khiển công nghiệp, robotics,… – Soft real-time • Thường dùng lónh vực multimedia, virtual reality với yêu cầu mềm dẻo thời gian đáp ứng 22/10/2013 Khoa KTMT 29 Thiết bị cầm tay (handheld system) • Thiết bị cầm tay (handheld system) – Personal digital assistant (PDA): Palm, Pocket-PC – Điện thoại di động (cellular phones) – Đặc trưng • Bộ nhớ nhỏ (512 KB – 128 MB) • Tốc độ processor thấp (để tốn pin) • Màn hình hiển thị có kích thước nhỏ độ phân giải thấp • Có thể dùng công nghệ kết nối IrDA, Bluetooth, wireless 22/10/2013 Khoa KTMT 30 Tổng kết • Định nghĩa HĐH • Các chức HĐH 22/10/2013 Khoa KTMT 31 Tổng kết MainFrame Server CPU Máy tính cá nhân (PC) PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng) Hệ điều hành dành cho máy chuyên biệt Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 22/10/2013 Khoa KTMT 32 Tổng kết –Hệ thống xử lý theo lô –Hệ thống chia sẻ –Hệ thống song song –Hệ thống phân tán –Hệ thống xử lý thời gian thực 22/10/2013 Khoa KTMT 33 ... 22 /10 /2 013 Khoa KTMT Chương I: Tổng quan hệ điều hành 22 /10 /2 013 Khoa KTMT 1. 1 Toång quan • Giới thiệu – Định nghóa hệ điều hành – Cấu trúc hệ thống máy tính – Các chức hệ điều hành 22 /10 /2 013 ... 22 /10 /2 013 Khoa KTMT 12 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH Dưới góc độ loại máy tính ? ?Hệ điều hành dành cho máy MainFrame ? ?Hệ điều hành dành cho máy Server ? ?Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU ? ?Hệ điều. .. nguyên (đóa, máy in,…) Bảo vệ 22 /10 /2 013 Khoa KTMT 18 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 22 /10 /2 013 Khoa KTMT 19 1. 2 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH HỆ THỐNG CHIA XẺ THỜI GIAN Hệ thống đa nhiệm (multitasking)