Bài giảng Hệ điều hành (Operating Systems) - Hà Lê Hoài Trung - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành

Hệ điều hành là gì?

– Chương trình trung gian giữa phần

cứng máy tính và người sử dụng, có

chức năng điều khiển và phối hợp

vệc sử dụng phần cứng và cung cấp

các dịch vụ cơ bản cho các ứng

dụng.

• Mục tiêu

– Giúp người dùng dễ dàng sử dụng

hệ thống.

– Quản lý và cấp phát tài nguyên hệ

thống một cách hiệu quả.

pdf39 trang | Chuyên mục: Hệ Điều Hành | Chia sẻ: dkS00TYs | Ngày: 22/10/2014 | Lượt xem: 1663 | Lượt tải: 1download
Tóm tắt nội dung Bài giảng Hệ điều hành (Operating Systems) - Hà Lê Hoài Trung - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
/580, IBM UNIX 
AIX/ESA) 
• Windows NT, XP, 2000, 2003 
– Intel i386 (i486 an NT 4.0), Alpha, PowerPC, MIPS, 
Itanium 
10/07/2013 Khoa KTMT 15 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
 Dưới gĩc độ loại máy tính 
Hệ điều hành dành cho máy MainFrame 
Hệ điều hành dành cho máy Server 
Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU 
Hệ điều hành dành cho máy tính cá nhân (PC) 
Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS - hệ điều 
hành nhúng) 
Hệ điều hành dành cho máy chuyên biệt 
Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 
10/07/2013 Khoa KTMT 16 
 Dưới gĩc độ số chương trình được sử dụng cùng lúc 
– Hệ điều hành đơn nhiệm 
– Hệ điều hành đa nhiệm 
Dưới gĩc độ người dùng (truy xuất tài nguyên cùng lúc) 
– Một người dùng 
– Nhiều người dùng 
•Mạng ngang hàng 
•Mạng cĩ máy chủ: LAN, WAN, ... 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 17 
Dưới gĩc độ hình thức xử lý 
–Hệ thống xử lý theo lơ 
–Hệ thống chia sẻ 
–Hệ thống song song 
–Hệ thống phân tán 
–Hệ thống xử lý thời gian thực 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 18 
HỆ THỐNG XỬ LÝ ĐƠN CHƯƠNG 
 Đơn chương 
- Tác vụ được thi hành tuần tự. 
- Bộ giám sát thường trực, 
- CPU và các thao tác nhập xuất, 
- Xử lý offline, 
- Đồng bộ hóa các thao tác bên ngoài - Spooling 
(Simultaneous Peripheral Operation On Line) 
Nhập Xuất 
Máy tính 
chính 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 19 
HỆ THỐNG XỬ LÝ ĐA CHƯƠNG 
Bộ xử lý Kết thúc tác vụ 
Tác vụ 
I/O 
 Nhiều tác vụ sẵn sàng thi hành cùng một thời điểm. 
 Khi một tác vụ thực hiện I/O, bắt đầu tác vụ khác. 
 Bộ xử lý và thiết bị thi hành toàn thời gian. 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 20 
• Multiprogrammed systems 
– Nhiều công việc được nạp đồng thời vào bộ 
nhớ chính 
– Khi một tiến trình thực hiện I/O, một tiến 
trình khác được thực thi 
– Tận dụng được thời gian rảnh, tăng hiệu suất 
sử dụng CPU (CPU utilization) 
– Yêu cầu đối với hệ điều hành 
Định thời công việc (job scheduling): 
chọn job trong job pool trên đĩa và nạp 
nó vào bộ nhớ để thực thi. 
Quản lý bộ nhớ (memory management) 
Định thời CPU (CPU scheduling) 
Cấp phát tài nguyên (đĩa, máy in,…) 
Bảo vệ 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 21 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 22 
HỆ THỐNG CHIA XẺ THỜI GIAN 
 Hệ thống đa nhiệm (multitasking). 
 Lập lịch CPU. 
 Thời gian chuyển đổi giữa các tác vụ rất ngắn. 
     
Bộ xử lý 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 23 
• Time-sharing systems 
– Multiprogrammed systems không cung cấp khả năng 
tương tác hiệu quả với users 
– CPU luân phiên thực thi giữa các công việc 
• Mỗi công việc được chia một phần nhỏ thời gian CPU 
(time slice, quantum time) 
• Cung cấp tương tác giữa user và hệ thống với thời 
gian đáp ứng (response time) nhỏ (1 s) 
– Một công việc chỉ được chiếm CPU khi nó nằm trong bộ 
nhớ chính. 
– Khi cần thiết, một công việc nào đó có thể được chuyển 
từ bộ nhớ chính ra thiết bị lưu trữ (swapping), nhường bộ 
nhớ chính cho công việc khác. 
HỆ THỐNG CHIA XẺ THỜI GIAN 
10/07/2013 Khoa KTMT 24 
• Yêu cầu đối với OS trong hệ thống time-sharing 
– Định thời công việc (job scheduling) 
– Quản lý bộ nhớ (memory management) 
• Virtual memory 
– Quản lý các quá trình (process management) 
 Định thời CPU 
 Đồng bộ các quá trình (synchronization) 
 Giao tiếp giữa các quá trình (process communication) 
 Tránh deadlock 
– Quản lý hệ thống file, hệ thống lưu trữ 
– Cấp phát hợp lý các tài nguyên 
– Bảo vệ (protection) 
HỆ THỐNG CHIA XẺ THỜI GIAN 
10/07/2013 Khoa KTMT 25 
HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ 
Bộ 
 xử lý 
Bộ 
 xử lý 
Bộ nhớ chính 
Hai hoặc nhiều bộ xử lý cùng chia sẻ một bộ nhớ. 
 Master/Slave : một bộ xử lý chính kiểm soát một số bộ xử lý 
I/O 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 26 
• Hệ thống song song (parallel, multiprocessor, hay tightly-
coupled system) 
– Nhiều CPU 
– Chia sẻ computer bus, clock 
– Ưu điểm 
• Năng xuất hệ thống (System throughput): càng nhiều 
processor thì càng nhanh xong công việc 
• Multiprocessor system ít tốn kém hơn multiple single-
processor system: vì có thể dùng chung tài nguyên 
(đĩa,…) 
• Độ tin cậy: khi một processor hỏng thì công việc của 
nó được chia sẻ giữa các processor còn lại 
HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ 
10/07/2013 Khoa KTMT 27 
• Phân loại hệ thống song song 
– Đa xử lý đối xứng (symmetric multiprocessor - SMP) 
• Mỗi processor vận hành một identical copy của hệ điều 
hành 
• Các copy giao tiếp với nhau khi cần 
• (Windows NT, Solaris 5.0, Digital UNIX, OS/2, Linux) 
– Đa xử lý bất đối xứng (asymmetric multiprocessor) 
• Mỗi processor thực thi một công việc khác nhau 
• Master processor định thời và phân công việc cho các 
slave processors 
• (SunOS 4.0) 
HỆ THỐNG ĐA XỬ LÝ 
10/07/2013 Khoa KTMT 28 
HỆ THỐNG PHÂN TÁN 
 Nhiều máy tính liên kết với nhau bằng đường truyền 
thông đặc biệt. 
 Tương tự hệ thống đa xử lý nhưng không chia xẻ bộ 
nhớ. 
Giao tiếp mạng 
Bộ xử lý 
Bộ nhớ 
Hệ thống máy tính 1 
Giao tiếp mạng 
Bộ xử lý 
Bộ nhớ 
Hệ thống máy tính 2 
Mạng 
1.2. PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH 
10/07/2013 Khoa KTMT 29 
• Hệ thống phân tán (distributed system, loosely-coupled 
system) 
– Mỗi processor có bộ nhớ riêng, các processor giao tiếp 
qua các kênh nối như mạng, bus tốc độ cao 
– Người dùng chỉ thấy một hệ thống đơn nhất 
– Ưu điểm 
 Chia sẻ tài nguyên (resource sharing) 
 Chia sẻ sức mạnh tính toán (computational sharing) 
 Độ tin cậy cao (high reliability) 
 Độ sẵn sàng cao (high availability): các dịch vụ của hệ 
thống được cung cấp liên tục cho dù một thành phần 
hardware trở nên hỏng 
HỆ THỐNG PHÂN TÁN 
10/07/2013 Khoa KTMT 30 
• Hệ thống phân tán (tt) 
 Các mô hình hệ thống phân tán 
– Client-server 
 Server: cung cấp dịch vụ 
 Client: có thể sử dụng dịch vụ của server 
– Peer-to-peer (P2P) 
 Các peer (máy tính trong hệ thống) đều ngang hàng nhau 
 Không có cơ sở dữ liệu tập trung 
 Các peer là tự trị 
 Vd: Gnutella 
HỆ THỐNG PHÂN TÁN 
10/07/2013 Khoa KTMT 31 
Hệ thống thời gian thực 
(real-time system) 
• Hệ thống thời gian thực (real-time system) 
– Sử dụng trong các thiết bị chuyên dụng như điều khiển các thử nghiệm 
khoa học, điều khiển trong y khoa, dây chuyền công nghiệp, thiết bị 
gia dụng, quân sự 
– Ràng buộc về thời gian: hard và soft real-time 
 Phân loại 
– Hard real-time 
• Hạn chế (hoặc không có) bộ nhớ phụ, tất cả dữ liệu nằm trong bộ 
nhớ chính (RAM hoặc ROM) 
• Yêu cầu về thời gian đáp ứng/xử lý rất nghiêm ngặt, thường sử 
dụng trong điều khiển công nghiệp, robotics,… 
– Soft real-time 
• Thường được dùng trong lĩnh vực multimedia, virtual reality với 
yêu cầu mềm dẻo hơn về thời gian đáp ứng 
10/07/2013 Khoa KTMT 32 
• Thiết bị cầm tay (handheld system) 
– Personal digital assistant (PDA): Palm, Pocket-PC 
– Điện thoại di động (cellular phones) 
– Đặc trưng 
• Bộ nhớ nhỏ (512 KB – 128 MB) 
• Tốc độ processor thấp (để ít tốn pin) 
• Màn hình hiển thị có kích thước nhỏ và độ phân giải thấp. 
• Có thể dùng các công nghệ kết nối như IrDA, Bluetooth, wireless 
Thiết bị cầm tay 
 (handheld system) 
10/07/2013 Khoa KTMT 33 
1.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 
Thế hệ 1 (1945 - 1955) 
- Thiết kế, xây dựng, lập trình, thao tác: đều do 1 nhóm người 
- Lưu trên phiếu đục lỗ 
 Thế hệ 2 (1955 - 1965) 
- Xuất hiện sự phân công công việc 
- Hệ thống sử lý theo lô ra đời, lưu trên băng từ 
- Hoạt động dưới sự điều khiển đặc biệt của 1 chương trình 
 Thế hệ 3 (1965 - 1980) 
-Ra đời hệ điều hành, khái niệm đa chương 
- HĐH chia sẻ thời gian như CTSS của MIT 
- MULTICS, UNIX 
10/07/2013 Khoa KTMT 34 
1.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 
Thế hệ 4 (1980 - ) 
-Ra đời máy tính cá nhân, IBM PC 
- HĐH MS-DOS, MacOS (Apple Macintosh), MS Windows, OS/1 
- Linux, QNX, HĐH mạng,… 
10/07/2013 Khoa KTMT 35 
Operating Systems Evolution 
55 
60 
65 
70 
75 
80 
85 
90 
95 
00 
03 
IOCS 
DOS/360 
DOS/VDSE 
VS 
VS/ESA 
OS/360 
MVS/370 
MVS/XA 
MVS/ES 
TSO 
IBSYS 
CTSS 
CP/CM5 
VM/370 
VM/XA 
VM/ESA 
SYSTEM III 
SYSTEM V 
SYSTEM V.4 
MULTICS 
UNIX 
UNIXV.7 
AIX/370 
AIX 
SUN OS 
POSIX 
SOLARIS 2 
4.1BSD 
4.2BSD 
4.3BSD 
4.4BSD 
MACH 
OSF/1 
AIX/ESA 
XENIX MS-DOS 1.0 
CP/M 
DR/DOS 
OS/2 
WIN 3.0 
WIN NT 
WIN 2000 
WIN 9X 
WIN XP 
LINUX 
RSX-11M 
VMS 1.0 
VMS 5.4 
VMS 7.3 
WIN 3.1 
SOLARIS 10 
RT-11 
LINUX 2.6 
WIN Server 2003 
10/07/2013 Khoa KTMT 36 
Windows And Linux Evolution 
• Windows and Linux kernels are based on foundations 
developed in the mid-1970s 
1970 1980 1990 2000 
1970 1980 1990 2000 
(see  for diagrams showing history of Windows & Unix) 
Tổng kết 
• Định nghĩa HĐH 
• Các chức năng của HĐH 
10/07/2013 Khoa KTMT 37 
Tổng kết 
MainFrame 
Server 
CPU 
Máy tính cá nhân (PC) 
PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng) 
Hệ điều hành dành cho máy chuyên biệt 
Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 
10/07/2013 Khoa KTMT 38 
Tổng kết 
–Hệ thống xử lý theo lơ 
–Hệ thống chia sẻ 
–Hệ thống song song 
–Hệ thống phân tán 
–Hệ thống xử lý thời gian thực 
10/07/2013 Khoa KTMT 39 

File đính kèm:

  • pdfBài giảng Hệ điều hành (Operating Systems) - Hà Lê Hoài Trung - Chương 1 Tổng quan về hệ điều hành.pdf
Tài liệu liên quan