§Þnh nghÜa hÖ ®iÒu hµnh: Hệ điều hành là một bộ chơng trình đợc cài đặt sẵn có chức năng: §iÒu phèi, ph©n phèi c¸c c«ng viÖc cho c¸c thµnh phÇn chøc n¨ng trong máy tính điện tử để sử d[r]
(1)Giíi thiÖu chung vÒ HÖ §iÒu Hµnh §Ëu BÝch Thuû - Nhãm Kü ThuËt M¹ng Ngµy 20 th¸ng n¨m 1998 I Kh¸i niÖm hÖ ®iÒu hµnh Để đánh giá tài nguyên trung tâm máy tính, ngời ta thờng dựa trên ba yÕu tè : PhÇn cøng ( sè lîng, chñng lo¹i, kh¶ n¨ng liªn kÕt néi bé còng nh kÕt nối ngoài ): Đây là yếu tố đợc quan tâm sớm và dễ nhận biết Phần mềm: Đợc đánh giá thông qua hệ điều hành và các phần mềm ứng dụng đợc sử dụng hệ thống ( Hiện nay, trung tâm máy tính lớn, kinh phÝ ®Çu t vµo phÇn mÒm cßn lín h¬n rÊt nhiÒu so víi phÇn cøng) đánh giá Nh©n lùc: Nh©n lùc lµ yÕu tè quan träng nhÊt nhng còng lµ yÕu tè khã Nhng phÇn nµy, ta chØ nghiªn cøu sù ph¸t huy n¨ng lùc cña hÖ thèng phÇn cứng có sẵn nh hỗ trợ mạnh mẽ nó ngời sử dụng- Đó chính là nhiệm vụ hệ điều hành Để làm đợc việc đó, ta phải đánh giá đợc giá trị thành phần hệ thống phần cứng đó Mét hÖ thèng phÇn cøng th«ng thêng bao gåm phÇn: ThiÕt bÞ xö lý trung t©m (CPU-Central Processing Unit), bé nhí (OM-Operative Memory) vµ hÖ thèng ngo¹i vi (I/O System) , đó CPU và OM là quan trọng Thiết bị xử lý trung tâm - CPU (Central Processing Unit): Đặc trng để đánh giá CPU là độ dài từ máy và tốc độ xử lý Hai đặc trng này có quan hệ mật thiết với máy tính có độ dài từ máy byte và tốc độ xử lý CPU thấp máy máy có độ dài từ máy byte tthì trên thực tế tốc độ nó có thể nhanh hơn, với độ dài từ máy byte, máy phải tính toán qua số bớc trung gian máy có độ dài từ máy byte cần phép tính Nhng nhu cầu sử dụng thông thờng, độ dài từ máy cần 4byte là đủ lớn gây lãng phí (2) Bộ nhớ - OM (Operative Memory): Đặc trng để đánh giá nhớ là dung lợng nhớ và khả địa hoá để truy nhập ( có thể địa hoá theo byte theo từ máy) Yêu cầu nhớ là thời gian truy cập đến địa phải đồng Do đó ngời ta đề cách thức tổ chức nhớ theo khối từ đó cục dÇn HÖ thèng ngo¹i vi - I/O (I/O System): Trong hÖ thèng ngo¹i vi l¹i tiÕp tôc cã sù ph©n cÊp: Kªnh: (Kªnh nhanh, kªnh chËm ,kªnh chËm theo khèi) Cã nhiÖm vô thay CPU đảm nhận trao đổi thông tin nhớ với thiêt bị ngoài Kênh truy nhập tới nhớ song song và độc lập với CPU, thông qua thiÕt bÞ truy nhËp bé nhí trùc tiÕp DMA (Direct Memory Access), thiÕt bÞ này có lệnh riêng và hoạt động theo chơng trình ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ ngo¹i vi: ThiÕt bÞ nµy sÏ nhËn lÖnh ®iÒu khiÓn tõ kênh để lấy thông tin trên đờng truyền vào (hoặc đa thông tin đờng truyÒn) ThiÕt bÞ ngo¹i vi: Trùc tiÕp ®a th«ng tin vËt dÉn ngoµi (hoÆc ®a th«ng tin vËt dÉn ngoµi ) Nh vËy, phÇn cøng kh«ng chØ nhiÒu vÒ sè lîng, mµ cßn ®a d¹ng vÒ tÝnh n¨ng ho¹t động và giá thành Để giải bài toán điều khiển và phân phối công việc hệ thống cách tự động hoá hiệu phải cần đến đời hệ điều hành §Þnh nghÜa hÖ ®iÒu hµnh: Hệ điều hành là chơng trình đợc cài đặt sẵn có chức năng: §iÒu phèi, ph©n phèi c¸c c«ng viÖc cho c¸c thµnh phÇn chøc n¨ng máy tính điện tử để sử dụng hệ thống máy tính cách hiệu Tho¶ m·n møc cao nhÊt yªu cÇu ®a d¹ng cña ngêi dïng Ngêi dïng (3) HÖ ®iÒu hµnh MT§T II Ph©n lo¹i hÖ ®iÒu hµnh C¸c thµnh phÇn cña hÖ ®iÒu hµnh Hệ điều hành là tập hợp các chơng trình đợc cài đặt sẵn Mỗi chơng trình đảm nhiÖm mét chøc n¨ng hÖ thèng Nh vËy, dùa theo chøc n¨ng cña c¸c ch¬ng tr×nh hÖ ®iÒu hµnh cã thÓ chia hÖ ®iÒu hµnh lµm thµnh phÇn c¬ b¶n: Thµnh phÇn ®iÒu khiÓn: §iÒu khiÓn, ph©n phèi c«ng viÖc cña hÖ ®iÒu hµnh Thµnh phÇn nµy kh«ng cho s¶n phÈm míi (c¸c file míi, c¸c kÕt qu¶ in ) mµ cho t¸c động hoạt động máy, ví dụ nh: chơng trình dẫn dắt (điều phối chính), điều khiÓn bµi to¸n, ®iÒu khiÓn vµo ra, ch¬ng tr×nh t¶i Thµnh phÇn øng dông: T¹o s¶n phÈm míi, vÝ dô nh: c¸c ch¬ng tr×nh tÝnh to¸n, c¸c bé dÞch, ch¬ng tr×nh so¹n th¶o gióp ngêi dïng khai th¸c c¸c phÇn mÒm trªn m¸y tÝnh cña m×nh Nh vậy, mục đích thành phần điều khiển là hiệu việc khai thác máy tính thì mục đích chính thành phần ứnh dụng là thảo mãn mức cao nhu cầu ngời dùng, tăng hiệu suất máy lớp ngời dùng Các chơng trình tiện ích (utilities): Phần này thêm các thao tác để ngời user lµm viÖc víi hÖ ®iÒu hµnh thuËn tiÖn h¬n, vÝ dô nh: c¸ch thøc th©m nhËp hÖ thèng, ch¬ng tr×nh chÐp, in Ên néi dung file Ph©n lo¹i hÖ ®iÒu hµnh Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i hÖ ®iÒu hµnh, nhng phÇn nµy ta ph©n lo¹i hÖ ®iÒu hµnh theo tÝnh chÊt cña thµnh phÇn ®iÒu khiÓn: §ã lµ c¸ch ®a ch¬ng tr×nh hÖ ®iÒu hµnh vµo (4) nhớ chọn chơngtrình đã có để thực hiện: Đơn chơng trình, đa chơng trình, hệ điều hµnh thêi gian thùc Hệ điều hành đơn chơng trình: phục vụ chơng trình từ lúc bắt đầu lúc kÕt thóc Trong bé nhí t¹i mét thêi ®iÓm chØ cã mét ch¬ng tr×nh ngêi dïng Ch¬ng trình đó chiếm giữ tài nguyên hệ thống Để tăng hiệu suất làm việc hệ điều hành sử dụng cách thức Spooling( Simultaneous Peripheral Operations Online- Tất việc vào đợc chuẩn bị trên đĩa cứng, đó tốc độ toàn hẹ thống tăng lên đáng kể) HÖ ®iÒu hµnh ®a ch¬ng tr×nh: Trong m¸y tÝnh t¹i mçi thêi ®iÓm cã nhiÒu ch¬ng tr×nh ngời dùng nhớ Các chơng trình này đợc phân phối nhớ và CPU để thực hiện, tài nguyên đợc chia sẻ cho tất các chơng trình này hay nói cách khác, các chơng trình này bình đẳng đòi hỏi các tài nguyên Nh vậy, chế độ đơn chơng trình thì chơng trình kết thúc nhanh còn chế độ đa chơng trình hoàn thiện đợc nhiều bài toán và hiệu sử dụng máy tính cao Cã thÓ chia thµnh c¸c líp: - Hệ điều hành hoạt động theo chế độ mẻ MFT (Multiprogammimg with Fixed number of Task) vµ MVT (Multiprogramming with Variable number of Task) - Hệ điều hành hoạt động theo chế độ phân chia thời gian TSS (Time Shared System) hay cßn gäi lµ Multi_user (ngêi dïng lµm viÖc víi m¸y tÝnh th«ng qua mét Terminal HÖ ®iÒu hµnh ph©n phèi CPU lÇn lît cho tõng ngêi lợng tử thời gian) Trong chế độ này phát sinh vấn đề là nhớ luôn phải chứa chơng trình ngời dùng nên không đủ chỗ nên phải dùng nhớ ảo (là sử dụng đĩa từ nh vùng nhớ mở rộng nhớ trong) HÖ ®iÒu hµnh thêi gian thùc: Gi¶i quyÕt nh÷ng bµi to¸n tríc mét thêi ®iÓm cho tríc Nh vậy, hệ điều hành là chơng trình đồ sộ, nên không thể cùng lúc đa vào nhớ Từ đó xuất khái niệm nhân (Kernal) Vấn đề đặt với nhân là: -Nhân lớn thì đỡ phải tải nhiều, nhng tốn nhớ và làm cho tốc độ chung máy chËm -Nhân nhỏ thì phải tải nhiều dẫn đến hiệu suất thấp (5) Để giải đợc vấn đề đó, ta có “vi nhân” Vi nhân là modul chơng trình nhỏ, nhng thờng hay sử dụng việc tải nó đợc dễ dàng và ít tốn thời gian III LÞch sö ph¸t triÓn cña hÖ ®iÒu hµnh C¸c thÕ hÖ m¸y tÝnh I vµ II cha cã hÖ ®iÒu hµnh Xuất đầu tiên là hệ điều hành đơn chơng trình: Có dòng đợi cho chơng tr×nh vµo bé nhí (MS-DOS) Sau đó chế độ đa chơng trình xuất nhằm tăng số lợng chơng trình đợc giải quyÕt mét kho¶ng thêi gian (MFT, MVT) Theo híng ®a ngêi dïng: ph©n phèi bé nhí gi¸n ®o¹n, sö dông bé nhí ¶o Theo hớng điêu khiển tự động hoá: hệ điều hành thời gian thực Víi hÖ thèng m¸y tÝnh tÝnh to¸n chung: hÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n Tµi liÖu tham kh¶o M¹ng m¸y tÝnh vµ c¸c hÖ thèng më - NguyÔn Thóc H¶i, 1997 (TV CSE) Commer, D.E , Internetworking with TCP/IP, Vol I, Vol II, Vol III, Prentice Hall, 1995 (TV CSE) C¸c tµi liÖu vÒ Internetworking Technology & Internetworking Design trªn m¹ng CSE Gi¸o tr×nh hÖ ®iÒu hµnh - Hµ Quang Thuþ (6)