Bài giảng HĐH: Chương 1 do Nguyễn Hữu Mùi biên soạn cung cấp cho các bạn những kiến thức về nội dung cơ bản môn HĐH, khái niệm về HĐH, quá trình phát triển của HĐH, phân loại HĐH, các thuộc tính cơ bản của HĐH, các nguyên tắc thiết kế và xây dựng HĐH, các chức năng cơ bản của HĐH, các thành phần của HĐH.
Chương Tổng quan HĐH Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Chương 1: Tổng quan HĐH Nội dung môn HĐH Khái niệm HĐH Quá trình phát triển HĐH Phân loại HĐH, thuộc tính HĐH Các nguyên tắc thiết kế xây dựng HĐH Các chức HĐH Các thành phần HĐH Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Chương 1: Tổng quan HĐH Mục tiêu: • Cung cấp cho người học kiến thức HĐH • Giúp người học nắm nguyên lí nguyên tắc làm việc mơn HĐH nói chung • Hiểu xử lí vấn đề xẩy hệ thống • Xu hướng phát triển HĐH tương lai Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Nội dung mơn học • Chương 1: Tổng quan HĐH • Chương 2: Quản lí tiến trình • Chương 3: Lập lịch cho CPU • Chương 4: Quản lí nhớ • Chương 5: Quản lí nhớ ngồi • Chương 6: Quản lí thiết bị • Chương 7: Bảo vệ an tồn hệ thống • Chương 8: Hệ điều hành đa xử lí • Chương 9: Hệ điều hành Windows Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Tài nguyên hệ thống máy tính + Một hệ thống máy tính bao gồm thiết bị phần cứng chương trình phần mềm - Phần cứng bao gồm CPU, nhớ, thiết bị vào/ra Nó đặc chưng cho sức mạnh hệ thống - Phần mềm bao gồm HĐH, chương trình ứng dụng, CSDL cài đặt hệ thống - Tài nguyên phần mềm cao nhiều giá trị tài nguyên phần cứng Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Cấu trúc Hệ thống máy tính Phần cứng: Cung cấp tài nguyên máy tính bản: CPU, nhớ, thiết bị vào/ra, Hệ điều hành: Điều khiển phối hợp việc sử dụng phần cứng máy tính ứng dụng khác người dùng khác Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Cấu trúc Hệ thống máy tính Các chương trình HT ứng dụng: Xác định cách mà theo tài nguyên hệ thống sử dụng để giải vấn đề tính tốn người dùng như: Các xử lí văn bản, trình biên dịch, trình duyệt web, hệ sở liệu, trò chơi, Users: Con người, máy móc, máy tính khác Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Bốn thành phần hệ thống máy tính Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN HĐH gì? HĐH chương trình đóng vai trị trung gian • • users phần cứng máy tính HĐH phân bổ tài nguyên: + Quản lí tất tài nguyên + Giải yêu cầu tranh chấp để sử dụng tài nguyên hiệu hợp lí HĐH chương trình điều khiển: + Điều khiển việc thực thi chương trình để ngăn ngừa lỗi việc sử dụng máy tính khơng Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Nhân HĐH gì? “Các chương trình chạy suốt thời gian máy tính hoạt động (thường trực nhớ trong)" gọi nhân (kernel) HĐH Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 10 Các chức HĐH Quản lí tiến trình Tiến trình chương trình thực thi, thực hiện, tiến trình địi hỏi số tài ngun định như: CPU, nhớ, file, liệu khởi tạo, Các tài nguyên cấp phát cho tiến trình vào thời điểm cần thiết thu hồi tiến trình kết thúc Khi tiến trình hoạt động HT phát sinh tiến trình Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 29 Các chức HĐH Chức quản lí tiến trình bao gồm: + Đảm bảo điều kiện để tiến trình thực thi + Đảm bảo điều kiện cho hoạt động song song nhiều tiến trình + Khởi tạo loại bỏ tiến trình người dùng hệ thống + Tạm ngưng bắt đầu lại tiến trình + Tạo chế đồng hóa tiến trình + Tạo chế liên lạc tiến trình + Tạo chế xử lí lỗi tiến trình Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 30 Các chức HĐH Quản lí nhớ • Bộ nhớ thiết bị lưu trữ mà CPU truy cập trực tiếp • Một chương trình sau biên dịch, có địa tương đối (được đánh số từ đầu chương trình kết thúc) • Khi thực hiện, CT nạp vào nhớ, địa tương đối chuyển đổi thành địa vật lí để CPU truy xuất q trình xử lí (q trình sinh địa chỉ) Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 31 Các chức HĐH • Sau chương trình hoạt động xong, địa cấp phát phải giải phóng • Tại thời điểm có nhiều tiến trình thi hành Chức quản lí nhớ bao gồm: + Cấp phát thu hồi khơng gian nhớ cho tiến trình + Ghi nhớ vùng nhớ sử dụng tiến trình + Quyết định tiến trình nạp vào nhớ có khả Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 32 Các chức HĐH Quản lí nhớ ngồi • Để lưu trữ lâu dài CT DL, hệ thống máy tính phải dùng nhớ ngồi Chức quản lí nhớ ngồi bao gồm: + Quản lí cấp phát không gian nhớ tự + Cung cấp khả định vị nhớ + Lập lịch cho nhớ Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 33 Các chức HĐH Quản lí vào/ra • Một mục tiêu HĐH che dấu chi tiết thiết bị phần cứng users Điều khiển hoạt động thiết bị cách gửi lệnh điều khiển tới thiết bị tiếp nhận/xử lí tín hiệu ngắt, xử lí lỗi, Ngồi HĐH cung cấp giao diện đơn giản, độc lập thiết bị hệ thống Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 34 Các chức HĐH • Do vậy, chức quản lí vào/ra bao gồm: + Quản lí nhớ trình vào/ra bao gồm buffering (lưu trữ liệu tạm thời truyền), caching (lưu trữ phần liệu vào nhớ nhanh để thực hiện), spooling (hoán đổi công việc vào/ra nhớ) + Che dấu đặc thù thiết bị vào/ra Tạo lập chương trình quản lí, điều khiển thiết bị chung đặc biệt Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 35 Các chức HĐH Quản lí file HĐH tổ chức thơng tin lưu trữ nhớ theo đơn vị file, file lại thường tổ chức thành thư mục Chức quản lí file HĐH bao gồm: • Tạo / xóa file thư mục • Hỗ trợ nguyên lí thao tác file thư mục • Ánh xạ file vào nhớ phụ • Sao dự phịng file vào thiết bị lưu trữ tin cậy Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 36 Các chức HĐH Bảo vệ (Protection) Khi HT cho phép nhiều user nhiều tiến trình đồng thời cần phải có chế bảo vệ để điều khiển việc truy cập tiến trình hay người dùng tới tài nguyên hệ thống Mục đích bảo vệ: Đảm bảo cho HT hoạt động bình thường; Bảo vệ tài nguyên dùng chung; ngăn ngừa sai sót tiến trình An tồn (Security) Ngăn cản cơng hệ thống từ bên bên ngồi hệ thống Như phá hoại virus, truy cập bất hợp pháp, trộm cắp thông tin, Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 37 Các chức HĐH Quản lí tài nguyên mạng HĐH phải hỗ trợ khả quản lí, chia sẻ tài nguyên, truyền thông mạng thông qua thành phần điều khiển giao tiếp mạng Thông dịch Đây chức quan trọng HĐH, đóng vai trị tạo giao diện máy tính người dùng Nó giúp máy tính hiểu xử lí thị hay lệnh người dùng Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 38 Các thành phần HĐH HĐH bao gồm chương trình chia thành nhiều nhóm với chức tương ứng: Nhóm phục vụ: phục vụ chương trình user bao gồm: + Phục vụ thực CT + Điều kiển thao tác vào/ra + Phục vụ thao tác file/thư mục + Phát lỗi / xử lí lỗi + Phân phối tài nguyên Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 39 Các thành phần HĐH Các lời gọi hệ thống (system calls): Các chương trình ứng dụng muốn sử dụng dịch vụ hệ thống HĐH phải gửi yêu cầu hệ thống (system call) tới HĐH HĐH đáp ứng Các lời gọi hệ thống cung cấp giao tiếp chương trình chạy HĐH Có cách tổ chức lời gọi HT: + Tổ chức thị hợp ngữ chứa danh sách dịch vụ hợp ngữ + Tổ chức trực tiếp từ chương trình ngơn ngữ bậc cao xây dựng thành hàm thủ tục chứa thư viện ngôn ngữ Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 40 Các thành phần HĐH Nhóm chương trình HT: Cung cấp cơng cụ cho người dùng thực thao tác quản lí điều khiển hệ thống Các chương trình HT bao gồm: + Các CT thao tác với file thư mục + Các CT thông tin trạng thái + Các CT hỗ trợ ngơn ngữ lập trình + Các CT điều khiển nạp thực CT + Các CT phiên dịch lệnh Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 41 Các thành phần HĐH Nhóm chương trình ứng dụng: Cung cấp CT ứng dụng cho người dùng như: + Các CT soạn thảo văn đơn giản + Các trình duyệt Web + Các CT phục vụ giải trí Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 42 End of Chapter Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN 43 ... Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Nội dung mơn học • Chương 1: Tổng quan HĐH • Chương 2: Quản lí tiến trình • Chương 3: Lập lịch cho CPU • Chương 4: Quản lí nhớ • Chương 5: Quản lí nhớ ngồi • Chương. .. phần cứng chương trình phần mềm - Phần cứng bao gồm CPU, nhớ, thiết bị vào/ra Nó đặc chưng cho sức mạnh hệ thống - Phần mềm bao gồm HĐH, chương trình ứng dụng, CSDL cài đặt hệ thống - Tài nguyên... nhớ ngồi • Chương 6: Quản lí thiết bị • Chương 7: Bảo vệ an tồn hệ thống • Chương 8: Hệ điều hành đa xử lí • Chương 9: Hệ điều hành Windows Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, DHSPHN Tài nguyên hệ thống