Bài giảng Hệ điều hành: Chương 1 - Phan Xuân Huy

Bài giảng Hệ điều hành - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành trình bày các nội dung: Vai trò của hệ điều hành, các thành phần của hệ điều hành, một số kiến trúc hệ điều hành, quá trình phát triển của hệ điều hành, một số hệ điều hành hiện đại. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên ngành Công nghệ thông tin dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.

Chương 1: Tổng quan HĐH „ Nội dung chương: „ „ „ „ „ Vai trò Hệ điều hành Các thành phần HĐH Một số kiến trúc HĐH Quá trình phát triển HĐH Một số HĐH đại Vai trò HĐH „ „ Quản trị tài nguyên „ Tài nguyên: CPU, RAM, HDD, printer… „ Đối tượng sử dụng tài nguyên: Chương trình ƯD „ Nhiệm vụ: Cung cấp giải thuật cấp phát, quản trị tài nguyên cho đối tượng hoạt động „ Mục tiêu:Cấp phát đầy đủ, công bằng, hiệu Điều khiển thiết bị „ „ „ Nhiệm vụ: Che dấu chi tiết phần cứng, tạo môi trường dễ làm việc cho NSD Mục tiêu: Tạo độc lập thiết bị Ví dụ: Làm để MS.Word in với nhiều loại máy in khác in kim, laser, phun nhiều hãng khác HĐH thành phần hệ thống 10 HĐH thành phần hệ thống 11 Các dịch vụ hệ thống Nạp thi hành chương trình (load & run) „ Các thao tác xuất nhập (I/O Operations) „ Các thao tác truy xuất/cập nhật hệ thống tập tin (file system) „ Các chế liên lạc/trao đổi thông tin tác vụ „ Phát hiện/chỉnh sửa lỗi „ … Ỉ Giao tiếp chương trình ứng dụng HĐH thực phần lớn thông qua lời gọi hệ thống (System Call) „ 12 Các thành phần HĐH „ Quản lý tài nguyên vai trò quan trọng HĐH, cần có số thành quản lý CPU, quản lý nhớ, … „ „ „ „ „ „ „ CPU : quản lý tiến trình(bao gồm quản lý CPU) RAM : quản lý nhớ Input/Output : quản lý nhập/xuất (thấy rõ DOS) Hệ thống tập tin : Quản lý tập tin Hệ thống bảo vệ Quản lý mạng Shell (giao tiếp người dùng) 13 Các thành phần HĐH Quản lý tiến trình Hệ thống tập tin Quản lý nhớ phụ Quản lý nhậäp xuất Quản lý nhớ Hệ thống bảo vệ Bộ thông dịch lệnh Giao tiếp mạng 14 Kiến trúc HĐH „ „ „ „ Kiến trúc đơn giản Kiến trúc phân lớp Kiến trúc máy ảo Kiến trúc client/server 15 Kiến trúc đơn giản Ứng dụng „ Tiện ích thường trú „ Hệ điều hành (DOS) „ Phần cứng (BIOS, port) Ví dụ với HĐH DOS „ „ Ví dụ điển hình cho kiến trúc DOS, HĐH làm số nhiệm vụ quản lý đơn giản cung cấp thêm số dịch vụ HĐH = Thư viện hàm UD người dùng truy cập trực tiếp đến phần cứng thông qua BIOS, cổng phần cứng Không hỗ trợ đa nhiệm Đánh giá chương trình treo? 16 Kiến trúc phân lớp „ „ Ỉ Ỉ HĐH phân thành nhiều lớp.Mỗi lớp phụ trách chức đặc thù Lớp bên sử dụng chức lớp bên cung cấp Khó xác định số lượng lớp, thứ tự lớp !!! Chi phí truyền tham số xuyên lớp !!! 17 Kiến trúc máy ảo (1/4) „ „ „ Có nghe đến máy ảo bao giờ? Ví dụ? Do mục tiêu HĐH chạy nhiều chương trình đồng thời máy tính nên cách tốt tạo nhiều máy tính ảo từ máy tính thật để chương trình chạy riêng máy ảo Về nguyên tắc chương trình khơng biết chạy máy ảo, khơng biết phải chia sẻ tài ngun với chương trình khác Ví dụ: „ „ CPU ảo: chương trình* sở hữu CPU ảo Bộ nhớ ảo: chương trình khơng gian nhớ riêng 18 3.Kiến trúc máy ảo (2/4) Non-virtual Machine Virtual Machine 19 3.Kiến trúc máy ảo (3/4)- Ví dụ „ Java Virtual Machine Java program Java OS Java VM Process Operating System Hardware • Process Độc lập với Platform 20 Kiến trúc máy ảo (4/4) „ Ưu điểm: „ „ „ „ Môi trường thuận lợi cho tương thích Tăng tính an tồn cho hệ thống VM độc lập Dễ phát triển HĐH đơn nhiệm cho VM độc lập Khuyết điểm „ Phức tạp việc giả lập 21 Kiến trúc client/server „ Các dịch vụ HĐH chia thành phần: „ „ Server: phần hạt nhân, lệ thuộc phần cứng Client: tiện ích hệ thống, sử dụng dịch vụ server cung cấp 22 Giới thiệu dòng HĐH đại „ Dòng HĐH Windows „ „ „ Quá trình phát triển Các phiên Dịng HĐH Unix/Linux „ „ Q trình phát triển Các distro 23 Dòng HĐH Windows „ „ „ Phát triển Microsoft Hiện chiếm 80% Ỉ 90% thị trường HĐH Số lượng dịng mã chương trình: „ „ „ WinNT: triệu Win2000: 35 triệu WinXP: 40 triệu 24 Quá trình phát triển dòng HĐH Windows (1/4) „ „ Windows 1.0 – Phát hành 12/1985 Windows 2.0 „ „ „ „ Phát hành 1987 Chỉ hổ trợ vi xử lý Intel 8086 8088 Có thể truy cập 1MB nhớ Windows 3.0 „ „ Phát hành 05/1990 Có thể truy cập 16MB nhớ 25 Quá trình phát triển dòng HĐH Windows (2/4) „ Windows 3.1 „ „ „ Phát hành 04/1992 Hỗ trợ TrueType fonts/ Multimedia Windows NT „ „ „ „ Phát hành 07/1993 Hỗ trợ chíp Intel 386, 486 chíp khác khơng Pentium Là hệ điều hành dòng server Là HĐH hỗ trợ ỨD 32 bits 26 Q trình phát triển dịng HĐH Windows (2/4) „ Windows 95 „ „ „ Windows 98 „ „ „ „ Phát hành 08/1995 Cũng hỗ trợ ứng dụng 32-bit (nhưng tương thích với ƯD 16 bits Phát hành 06/1998 Tăng cường mặt hiệu hỗ trợ phần cứng tốt Tích hợp tính Internet Windows Millennium „ „ Phát hành 12/2000 Là phiên destop hỗ trợ tốt multimedia 27 Quá trình phát triển dịng HĐH Windows (4/4) „ Windows 2000 „ „ „ „ „ „ „ „ Phát hành 01/2000 Hỗ trợ tính đa xử lý đối xứng : 2-32 CPU Hỗ trợ đầy đủ tính đa ngơn ngữ (UNICODE) Tính hợp đầy đủ chồng giao thức mạng thơng dụng Thuộc dịng HĐH server chun dụng Các dòng sản phẩm: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server, Windows 2000 Datacenter Server Windows 2003 Windows Longhorn „ Hỗ trợ ƯD 64 bits 28 Quá trình phát triển dịng HĐH Linux (1/2) „ „ „ 1969: UNIX, Thompson & Ritchie (AT&T Bell Lab) 1987: Minix, Andy Tanenbaum 1991: birth of Linux „ „ „ 1994: Linux 1.0 „ „ „ „ Minix-like OS by Linus Torvard limited devices, no networking only single-processor i386 networking (Internet) enhanced file system (ext2) 1995: Linux 1.2 „ „ „ more hardware 8086 mode (DOS emulation) included Support other architecture:Sparc, Alpha, MIPS 29 Q trình phát triển dịng HĐH Linux (2/2) „ 1996: Linux 2.0 „ „ „ „ 1999: Linux 2.2 2001: Linux 2.4 „ „ multiple architectures, multiple processors threads, memory management … ISA PnP, USB,… 12/2003: Linux 2.6 30 Các distro HĐH Linux „ „ „ „ „ „ Mandrake Fedora/Redhat Debian SUSE Gentoo … 31 Các đặc điểm Linux „ „ „ „ „ Là HĐH tương tự Unix Là HĐH mã nguồn mở Bao gồm khoảng triệu dòng mã (kernel v2.6) Tăng trưởng khoảng 25%/năm từ năm 2003 Chiếm khoảng 10% thị trường HĐH 32 ... thành phần hệ thống 10 HĐH thành phần hệ thống 11 Các dịch vụ hệ thống Nạp thi hành chương trình (load & run) „ Các thao tác xuất nhập (I/O Operations) „ Các thao tác truy xuất/cập nhật hệ thống... phát triển dòng HĐH Linux (1/ 2) „ „ „ 19 69: UNIX, Thompson & Ritchie (AT&T Bell Lab) 19 87: Minix, Andy Tanenbaum 19 91: birth of Linux „ „ „ 19 94: Linux 1. 0 „ „ „ „ Minix-like OS by Linus Torvard... dịng mã chương trình: „ „ „ WinNT: triệu Win2000: 35 triệu WinXP: 40 triệu 24 Quá trình phát triển dòng HĐH Windows (1/ 4) „ „ Windows 1. 0 – Phát hành 12 /19 85 Windows 2.0 „ „ „ „ Phát hành 19 87 Chỉ