Bài giảng Hệ điều hành: Tổng quan về hệ điều hành cung cấp cho người học các kiến thức về hệ điều hành là gì, quá trình phát triển của hệ điều hành. Đây là tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên nagnfh Công nghệ thông tin và những ai quan tâm dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ThS Nguyễn Lê Minh Khoa CNTT, ĐH Giao thông vận tải Email: nlminh@utc2.edu.vn NỘI DUNG HỆ ĐIỀU HÀNH LÀ GÌ? QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HĐH HỆ ĐIỀU HÀNH LÀ GÌ? Tại cần tới Hệ điều hành? HAI CÁCH NHÌN HỆ ĐIỀU HÀNH • Theo người dùng (User view) • Dễ sử dụng • Hiệu • Ứng dụng phong phú • Theo phần cứng (system view) • Quản lý cấp phát tài nguyên cách hiệu cơng • Quản lý việc thực thi chương trình ứng dụng Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HĐH • Hệ thống mainframe - Mainframe Systems • Hệ để bàn - Desktop Systems • Hệ đa xử lý - Multiprocessor Systems • Hệ phân tán - Distributed Systems • Hệ thống cụm - Clustered system • Hệ thời gian thực - Realtime Systems • Hệ thống nhúng – Embedded Systems MAINFRAME SYSTEMS • Batch systems • Multiprogramming systems • Time sharing system BATCH SYSTEMS • Hệ điều hành sơ khai • Tác vụ chuyển điều khiển tự động từ công việc sang công việc khác • Cần có người vận hành • Giảm thời gian xử lý cách ghép nhóm cơng việc có u cầu (batching jobs) • Ghép cơng việc dùng trình biên dịch Fortran để tiết kiệm thời gian load trình biên dịch Fortran BATCH SYSTEMS MULTIPROGRAMMING SYSTEMS • Multiprogramming làm tăng hiệu CPU cách tổ chức cơng việc để CPU ln có cơng việc cần thực • Các cơng việc lưu nhớ thời điểm CPU đa nhiệm chúng • Khi cơng việc phải đợi tác vụ đó, Hệ điều hành chuyển CPU cho công việc khác MULTIPROCESSOR SYSTEMS • Parallel systems • Tightly coupled system: Hệ thống có nhiều CPU kết nối chặt chẽ • Các processor chia sẻ nhớ chung đồng hồ (clock) • Sự giao tiếp thường xuyên diễn qua nhớ chung • Ưu điểm • Tăng thông lượng (increased throughput) • Tiết kiệm tài nguyên (economy of scale) • Tăng độ tin cậy (increased reliablility) • Graceful degradation MULTIPROCESSOR SYSTEMS MULTIPROCESSOR SYSTEMS • Symmetric multiprocessing (SMP) • Các processor vận hành hệ điều hành • Nhiều ứng dụng thực thi lúc với hiệu suất (performance) cao • Đa số hệ điều hành hỗ trợ SMP • Asymmetric multiprocessing • Mỗi processor thực thi công việc khác nhau, master processor định thời phân cong việc cho slave processor Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HĐH • Hệ thống mainframe - Mainframe Systems • Hệ để bàn - Desktop Systems • Hệ đa xử lý - Multiprocessor Systems • Hệ phân tán - Distributed Systems • Hệ thống cụm - Clustered system • Hệ thời gian thực - Realtime Systems • Hệ thống nhúng – Embedded Systems DISTRIBUTED SYSTEMS • Phân bố cơng việc nhiều processors • Loosely coupled system – Hệ thống kết nối lỏng • Mỗi processor có nhớ riêng (local processor) • Các processor giao tiếp thơng qua mạng • Ưu điểm • Chia sẻ tài nguyên (resource sharing) • Tăng tốc độ tính tốn (Computation speed up) • Độ tin cậy cao (high reliability) DISTRIBUTED SYSTEMS QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HĐH • Hệ thống mainframe - Mainframe Systems • Hệ để bàn - Desktop Systems • Hệ đa xử lý - Multiprocessor Systems • Hệ phân tán - Distributed Systems • Hệ thống cụm - Clustered system • Hệ thời gian thực - Realtime Systems • Hệ thống nhúng – Embedded Systems CLUSTERED SYSTEM • Là hợp thành hai hay nhiều hệ thống đơn (individual systems or nodes) • Mỗi node single processor system multicore system • Loosely coupled system • Chia sẻ chung nhớ (storage) • Đáng tin cậy (provide high reliability) • Phân loại: • Asymmetric clustering – cụm không đối xứng • Symmetric clustering – cụm đối xứng CLUSTERED SYSTEM Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HĐH • Hệ thống mainframe - Mainframe Systems • Hệ để bàn - Desktop Systems • Hệ đa xử lý - Multiprocessor Systems • Hệ phân tán - Distributed Systems • Hệ thống cụm - Clustered system • Hệ thời gian thực – Real-time Systems • Hệ thống nhúng – Embedded Systems REAL-TIME SYSTEMS • Hệ thống đảm bảo hồn thành cơng việc khoảng thời gian cho phép (deadline) • Ứng dụng • Điều khiển thí nghiệm khoa học • Hệ thống điều khiển cơng nghiệp • Phân loại: • Hard real-time • Sof real-time REAL-TIME SYSTEMS • Hard real-time systems • Nếu không đáp ứng yêu cầu thời gian thực hệ thống sụp đổ • Ví dụ: hệ thống làm mát nhà máy điện hạt nhân, hệ thống báo cháy tự động, hệ thống điều khiển máy bay • Bộ nhớ phụ hạn chế khơng có • Dữ liệu nằm RAM ROM • Sof real-time systems • Nếu không đáp ứng yêu cầu thời gian thực hệ thống bị suy giảm chất lượng dịch vụ • Ví dụ: Hệ thống Video/Audio streaming, thực tế ảo (virtual reality) Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HĐH • Hệ thống mainframe - Mainframe Systems • Hệ để bàn - Desktop Systems • Hệ đa xử lý - Multiprocessor Systems • Hệ phân tán - Distributed Systems • Hệ thống cụm - Clustered system • Hệ thời gian thực - Realtime Systems • Hệ thống nhúng – Embedded Systems EMBEDDED SYSTEMS • Nhúng thiết bị gia dụng, máy đồ chơi, … • Một số vấn đề • Bộ nhớ có dung lượng nhỏ • Tốc độ processor khơng cao • Màn hình nhỏ CÂU HỎI THẢO LUẬN • Trình bày khác biệt phần mềm hệ thống phần mềm ứng dụng ? • Tại phải có Hệ điều hành nằm hệ thống phần mềm phần cứng ? ...NỘI DUNG HỆ ĐIỀU HÀNH LÀ GÌ? QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HĐH HỆ ĐIỀU HÀNH LÀ GÌ? Tại cần tới Hệ điều hành? HAI CÁCH NHÌN HỆ ĐIỀU HÀNH • Theo người dùng (User view) •... HĐH • Hệ thống mainframe - Mainframe Systems • Hệ để bàn - Desktop Systems • Hệ đa xử lý - Multiprocessor Systems • Hệ phân tán - Distributed Systems • Hệ thống cụm - Clustered system • Hệ thời... HĐH • Hệ thống mainframe - Mainframe Systems • Hệ để bàn - Desktop Systems • Hệ đa xử lý - Multiprocessor Systems • Hệ phân tán - Distributed Systems • Hệ thống cụm - Clustered system • Hệ thời