Giáo trình nguyên lý hệ điều hành - ThS. Vũ Văn Huân có nội dung cung cấp cho người học những kiến thức chung nhất về hệ điều hành máy tính, giúp người học nắm bắt được những nguyên lý cơ bản và nguyên tắc làm việc của một hệ điều hành máy tính tổng quát, từ đó áp dụng để làm việc tốt với các hệ điều hành cụ thể trên thực tế, hiểu và xử lý được các vấn đề có thể xảy ra trong hệ thống. đồng thời nắm bắt được xu hướng phát triển các hệ điều hành mới trong tương lai.
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI -o0o ThS Vũ Văn Huân GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH (Dành cho sinh viên hệ Cao đẳng) HÀ NỘI, 2011 LỜI NÓI ĐẦU Máy tính điện tử đời vào năm 40 kỷ trước Ban đầu, phạm vi sử dụng máy tính cịn hạn hẹp, đa phần nhằm phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học Để vận hành hệ thống cần phải sử dụng công cụ phần cứng đặc biệt thao tác vận hành phức tạp Cùng phát triển song song với phát triển kỹ thuật điện tử, hệ máy tính sau cải tiến ngày tinh vi hơn, có tốc độ xử lý nhanh hơn, kích thước nhỏ gọn hơn, tiêu tốn lượng làm nên cách mạng lĩnh vực xử lý, tính tốn, điều khiển tự động,… Với hệ máy tính địi hỏi phải có điều khiển, vận hành cách tự động để phá huy hiệu cách tối ưu Như vậy, cần phải có chương trình phần mềm đảm bảo việc giải vấn đề nói Đó hệ điều hành máy tính Hệ điều hành tập hợp phần mềm hệ thống điều khiển hoạt động máy tính tạo môi trường giao diện người sử dụng máy tính Vì vậy, hệ điều hành quen thuộc với người sử dụng, tất người sử dụng làm việc với máy tính cần phải biết thao tác với hệ điều hành cụ thể Hiểu biết, nẵm vững nguyên lý hoạt động hệ điều hành để từ khai thác hệ điều hành cụ thể cách có hiệu nhu cầu thực tế thiếu cán phụ trách kỹ thuật quản lý hệ thống máy tính Cuốn giáo trình “Nguyên lý hệ điều hành” biên soạn theo đề cương môn học Nguyên lý hệ điều hành trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội xây dựng Nội dung giáo trình đề cập cách hệ thống kiến thức chuyên sâu thuộc nội dung kiến thức phần mềm hệ thống Nó cung cấp cho người học kiến thức chung hệ điều hành máy tính, giúp người học nắm bắt nguyên lý nguyên tắc làm việc hệ điều hành máy tính tổng qt, từ áp dụng để làm việc tốt với hệ điều hành cụ thể thực tế, hiểu xử lý vấn đề xảy hệ thống Đồng thời nắm bắt xu hướng phát triển hệ điều hành tương lai Nội dung giáo trình trình bày chương: Chương 1: Tổng quan hệ điều hành Chương 2: Quản lý tiến trình Chương 3: Lập lịch cho CPU Chương 4: Quản lý nhớ Chương 5: Quản lý nhớ Chương 6: Quản lý thiết bị Chương 7: Bảo vệ an toàn hệ thống Chương 8: Hệ điều hành đa xử lý Trong trình biên soạn tác giả chắt lọc kiến thức nhất, nhằm giúp người đọc dễ dàng tiếp cận với môn học Tuy nhiên hạn chế định, chắn giáo trình khơng tránh hỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp, góp ý đồng nghiệp bạn đọc để giáo trình hoàn thiện Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới đồng nghiệp khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tạo điều kiện đóng góp nhiều ý kiến q báu để giáo trình hồn thiện Tác giả Th.S Vũ Văn Huân DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT CPU MIPS Central Processing Unit Million Instruction Per Second PCB TS FCFS Page Control Block Test and Set First come First Served SSTF SJF Shortest Seek Time First Shortest Job First SRT RR MLQ Short Remain Time Round Robin Multi Level queue MLFQ SCB Multi Level Feedback Queues Segment Control Block FIFO LRU LFU MFU VRC LRC First In First Out Last Recently Used Last Frequently Used Most Frequently Used Vertical Redundancy Check Longitudinal Redundancy Check SPOOL ACL Simultaneous Perpheral Operations On Line Accsess Control List CSMA LBT CSMA/CD LWT FTP CS OSI Carrier Sence Multiple Access Listen Before Talk Carrier Sence Multiple Access with Detection Collission Listen While Talk File Transfer Protocol Critical Section International Organization for Standardization DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mối quan hệ hệ điều hành lớp hệ thống Hình 1.2: Sơ đồ thực lời gọi hệ thống 15 Hình 1.3: Cấu trúc đơn giản monolithic system 15 Hình 1.4: Hệ thống phân lớp hệ điều hành UNIX 16 Hình 1.5: Mơ hình hệ thống; a) Khơng có máy ảo; b) Có máy ảo 18 Hình 1.6: Mơ hình Client – Server 19 Hình 1.7: Cấu trúc WINDOWS NT 20 Hình 2.1: Mơ tả tiến trình 23 Hình 2.2: Các trạng thái tiến trình 27 Hình 3.1: Các trạng thái tiến trình liên quan đến CPU 43 Hình 3.2: Sơ đồ thực tiến trình 43 Hình 3.3: Sơ đồ tổ chức hàng đợi tiến trình 44 Hình 3.4: Phạm vi áp dụng Long –Term Scheduler Short – term Scheduler 45 Hình 3.5: Phạm vi áp dụng Medium – term scheduler 45 Hình 3.6: Tổ chức hàng đợi tiến trình MLQ 49 Hình 3.7: Tổ chức hàng đợi tiến trình MLFQ 49 Hình 4.1: Quá trình sinh địa 55 Hình 4.2: Cấu trúc tuyến tính 57 Hình 4.3: Cấu trúc động 57 Hình 4.4: Cấu trúc Overlay 58 Hình 4.5: Bộ nhớ phân hoạch cố định 60 Hình 4.6: Bộ nhớ phân hoạch động 62 Hình 4.7: Tổ chức lại nhớ 62 Hình 4.8: Sơ đồ swapping 63 Hình 4.9: Các modul (segment) chương trình 65 Hình 4.10: Ánh xạ chương trình sang nhớ vật lý 65 Hình 4.11: Các trang chương trình 65 Hình 4.12: Bộ nhớ vật lý ánh xạ trang chương trình 65 Hình 4.13: Sơ đồ kết hợp phân trang – phân đoạn 68 Hình 4.14: Bảng trang với số trang nhớ phụ 71 Hình 4.15: Các giai đoạn xử lý lỗi trang 72 Hình 4.16: Cấu trúc phần tử bảng trang 72 Hình 4.17: Cấu trúc phần tử bảng trang 76 Hình 5.1: Mơ tả khơng gian đĩa từ 79 Hình 5.2: Sơ đồ cấp phát liên tục 81 Hình 5.3: Sơ đồ cấp phát liên kết 82 Hình 5.4: Sơ đồ cấp phát theo số 82 Hình 5.5: Thuật tốn lập lịch FCFS 83 Hình 5.6: Thuật toán lập lịch SSTF 84 Hình 5.7: Thuật toán lập lịch Scan 84 Hình 5.8: Thuật tốn lập lịch C- Scan 84 Hình 5.9: Thuật tốn lập lịch Clook 85 Hình 5.10: Thuật tốn lập lịch C- Clook 85 Hình 5.11: Thư mực cấp 87 Hình 5.12: Thư mục hai mức 87 Hình 5.13: Cấu trúc 88 Hình 5.14: Cấu trúc thư mục đồ thị khơng chu trình 89 Hình 5.15: Kiến trúc hệ thống quản lý tập tin 89 Hình 5.16: Kích thước Cluster phụ thuộc vào kích thước Volume 92 Hình 7.1: Miền bảo vệ .104 Hình 7.2: Ma trận quyền truy nhập 104 Hình 7.3: Cơ chế hoạt động virus .110 Hình 8.1: Một số cấu trúc kiểu điểm – điểm .119 Hình 8.2: Một số cấu trúc kiểu điểm – nhiều điểm 119 Hình 8.3: Mơ hình OSI 120 ... chung hệ điều hành máy tính, giúp người học nắm bắt nguyên lý nguyên tắc làm việc hệ điều hành máy tính tổng qt, từ áp dụng để làm việc tốt với hệ điều hành cụ thể thực tế, hiểu xử lý vấn đề xảy hệ. .. thác hệ điều hành cụ thể cách có hiệu nhu cầu thực tế khơng thể thiếu cán phụ trách kỹ thuật quản lý hệ thống máy tính Cuốn giáo trình ? ?Nguyên lý hệ điều hành? ?? biên soạn theo đề cương môn học Nguyên. .. triển hệ điều hành tương lai Nội dung giáo trình trình bày chương: Chương 1: Tổng quan hệ điều hành Chương 2: Quản lý tiến trình Chương 3: Lập lịch cho CPU Chương 4: Quản lý nhớ Chương 5: Quản lý