Bài giảng Hệ điều hành - Phạm Đăng Hải - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành

 nhớ chính
Quản lý hệ thống vào ra
Quản lý file
Quản lý bộ nhớ lưu trữ
Hệ thống trao đổi dữ liệu (mạng)
Hệ thống bảo vệ
Giao diện người dùng
67 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.1 Những thành phần của hệ thống
Quản lý tiến trình
Tiến trình: Chương trình đang thực hiện
Tiến trình sử dụng tài nguyên của hệ thống để hoàn thành
công việc
Tài nguyên được cấp khi tiến trình được khởi tạo hay khi đang
thi hành
Tiến trình kết thúc, tài nguyên được trả về
Hệ thống có thể tồn tại nhiều tiến trình tại một thời điểm
Tiến trình hệ thống
Tiến trình người sử dụng
Nhiệm của hệ điều hành trong việc quản lý tiến trình
Tạo và hủy các tiến trình của người sử dụng và của hệ thống
Ngưng và thực hiện lại một tiến trình
Cung cấp cơ chế đồng bộ tiến trình
Cung cấp cách thông tin giữa các tiến trình
Cung cấp cơ chế kiểm soát bế tắc giữa các tiến trình
68 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.1 Những thành phần của hệ thống
Quản lý bộ nhớ chính
Bộ nhớ chính là một mảng kiểu byte (word). Mỗi phần tử có
địa chỉ. Đó là nơi lưu dữ liệu được CPU truy xuất
Một chương trình muốn thi hành trước hết phải được ánh xạ
thành địa chỉ tuyệt đối và nạp vào bộ nhớ chính.Khi chương
trình thi hành, hệ thống truy xuất các chỉ thị và dữ liệu của
chương trình trong bộ nhớ chính.
Để tối ưu hóa quá trình hoạt động của CPU và tốc độ của
máy tính, một số tiến trình được lưu giữ trong bộ nhớ
Vai trò của Hệ điều hành trong việc quản lý bộ nhớ chính
Lưu giữ thông tin về các vị trí trong bộ nhớ đã được sử dụng
và ai sử dụng
Quyết định tiến trình nào được nạp vào bộ nhớ chính, khi bộ
nhớ đã có thể dùng được
Cấp phát và thu hồi bộ nhớ khi cần thiết
69 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.1 Những thành phần của hệ thống
Quản lý hệ thống vào ra
Mục đích: che dấu những đặc thù của các thiết bị phần cứng
đối với người sử dụng thay vào đó làm cho người sử dụng dễ
thao tác hơn
Quản lý hệ thống vào ra bao gồm
Thành phần quản lý bộ nhớ gồm buffering, caching, spooling
Giao tiếp điều khiển thiết bị (device drivers) tổng quát.
Bộ điều khiển cho các thiết bị phần cứng đặc biệt. Chỉ có
device driver mới hiểu đến cấu trúc đặc thù của thiết bị mà nó
mô tả.
70 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.1 Những thành phần của hệ thống
Quản lý file
Máy tính có thể lưu trữ thông tin trên nhiều loại thiết bị lưu
trữ khác nhau,
File (Tập tin)đơn vị lưu trữ cơ bản nhất
Nhiệm vụ của quản lý file
Tạo/ xoá một tập tin/ thư mục.
Hỗ trợ các thao tác trên file và thư mục
Ánh xạ file trên hệ thống lưu trữ phụ.
Backup hệ thống file trên các thiết bị lưu trữ.
71 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.1 Những thành phần của hệ thống
Quản lý bộ nhớ lưu trữ
Chương được lưu trữ trên bộ nhớ phụ (đĩa từ) cho tới khi nó
được nạp vào trong bộ nhớ chính và thực hiện sử dụng đĩa để
chứa dữ liệu và kết quả xử lý
Có thể sử dụng đĩa để chứa dữ liệu và kết quả xử lý tạm thời:
bộ nhớ ảo
Vai trò của hệ điều hành trong việc quản lý đĩa
Quản lý vùng trống trên đĩa
Cung cấp vùng lưu trữ theo yêu cầu
Lập lịch cho truy nhâp đĩa hiệu quả
72 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.1 Những thành phần của hệ thống
Hệ thống trao đổi dữ liệu (Hệ thống phân tán)
Hệ thống phân tán gồm tập các VXL (có thể không đồng
nhất) không có đồng hồ và bộ nhớ chung. Mỗi VXL có bộ
nhớ cục bộ riêng
Các VXL liên kết qua hệ thống mạng truyền thông
Truyền thông được thực hiện nhờ các giao thức (FTP,
HTTP...)
Hệ phân tán cho phép người sử dụng truy nhập tới các tài
nguyên khác nhau
Truy nhập tới tài nguyên dùng chung cho phép
Tăng tốc độ tính toán
Tăng khả năng sẵn sàng của dữ liệu
Tăng độ tin cậy của hệ thống
73 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.1 Những thành phần của hệ thống
Bảo vệ hệ thống
Hệ thống nhiều người dùng đồng thời ⇒ Các tiến trình phải
được bảo vệ từ các sự hoạt động của tiến trình khác
Bảo vệ là cơ chế kiểm soát truy nhập của chương trình, tiến
trình hay người dùng tới hệ thống hoặc các tài nguyên người
dùng
Cơ chế bảo vệ đòi hỏi
Phân biệt giữa sử dụng hợp pháp và không hợp pháp
Xác lập các kiểm soát được áp đặt
Cung cấp phương tiện ép buộc
74 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.1 Những thành phần của hệ thống
Giao diện người dùng
Thực hiện câu lệnh người dùng. Các câu lệnh được cung cấp
cho hệ điều hành bởi các câu lệnh điều khiển nhằm
Tạo và quản lý tiến trình
Quản lý bộ nhớ chính, bộ nhớ lưu trữ
Truy nhập hệ thống file
Bảo vệ
Hệ thống mạng
. . .
Giao diện người dùng có thể là dòng lệnh (DOS, UNIX) hay
thân thiện hơn nhờ dùng giao diện đồ họa (Windows, MacOS)
75 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.2 Dịch vụ Hệ điều Hành
6 Cấu trúc hệ điều hành
Những thành phần của hệ thống
Dịch vụ Hệ điều Hành
Lời gọi hệ thống
Các cấu trúc hệ thống
76 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.2 Dịch vụ Hệ điều Hành
Dịch vụ chính yếu
Thi hành chương trình : hệ thống có khả năng nạp chương
trình vào bộ nhớ và thi hành. Chương trình phải chấm dứt thi
hành theo cách thông thường hay bất thường (lỗi)
Thao tác nhập xuất : Để tăng tính hiệu quả, chương trình
không truy xuất trực tiếp các thiết bị vào/ra. Hệ điều hành
phải cung cấp phương tiện để thực hiện vào ra.
Thao tác trên hệ thống tập tin Chương trình có khả năng
đọc, viết tạo xóa file
Truyền thông: Trao đổi thông tin giữa các tiến trình đang
thực thi trên cùng một máy hoặc trên các máy trong mạng.
Truyền thông được thực hiện nhờ bộ nhớ phân chia hoặc
bằng kỹ thuật chuyển thông điệp.
Phát hiện lỗi Đảm bảo thực hiện chính xác bởi chỉ ra lỗi tại
CPU, bộ nhớ, trong thiết bị vào ra hay trong các chương
trình. Mỗi dạng lỗi, HĐH sẽ có cách giải quyết tương ứng.
77 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.2 Dịch vụ Hệ điều Hành
Dịch vụ phụ trợ
Không nhằm trợ giúp người dùng mà dùng để vận hành hệ thống
hiệu quả
Cung cấp tài nguyên Phân phối tài nguyên cho nhiều người dùng
hoặc nhiều công việc thực diện tròng cùng thời điểm
Thống kê báo cáo Lưu giữ thông tin về loại và số lượng tài
nguyên sử dụng, nhằm sử dụng cho tính toán (giá
thành sử dung), nghiên cứu (cải tiến hệ thống)
Bảo vệ Đảm bảo mọi truy nhập tới các tài nguyên hệ thống
đều được kiểm soát
78 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.3 Lời gọi hệ thống
6 Cấu trúc hệ điều hành
Những thành phần của hệ thống
Dịch vụ Hệ điều Hành
Lời gọi hệ thống
Các cấu trúc hệ thống
79 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.3 Lời gọi hệ thống
Lời gọi hệ thống
Lời gọi hệ thống cung cấp một giao tiếp giữa tiến trình và hệ
điều hành
80 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.3 Lời gọi hệ thống
Phân loại lời gọi hệ thống
Quản lý tiến trình: khởi tạo tiến trình, huỷ tiến trình..
Quản lý bộ nhớ: cấp phát và giải phóng bộ nhớ...
Quản lý file: tạo mới, xoá, đọc và ghi file...
Quản lý thiết bị vào ra: thực hiện trao đổi vào/ra...
Trao đổi thông tin với hệ thống lấy/đặt ngày giờ...
Truyền thông liên tiến trình
81 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.4 Các cấu trúc hệ thống
6 Cấu trúc hệ điều hành
Những thành phần của hệ thống
Dịch vụ Hệ điều Hành
Lời gọi hệ thống
Các cấu trúc hệ thống
82 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.4 Các cấu trúc hệ thống
Các cấu trúc hệ thống
Cấu trúc đơn giản (MSDOS; phiên bản UNIX
đầu tiên)
Cấu trúc theo lớp (UNIX, OS2)
Máy ảo (MS-DOS chạy trên nền Windows, Máy
ảo Java)
Mô hình Client-Server (WINNT )
83 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.4 Các cấu trúc hệ thống
Cấu trúc MS-DOS (Silberschatz 2002)
84 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.4 Các cấu trúc hệ thống
Cấu trúc UNIX (Silberschatz 2002)
85 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.4 Các cấu trúc hệ thống
Cấu trúc OS/2 (Silberschatz 2002)
86 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.4 Các cấu trúc hệ thống
Máy ảo (Silberschatz 2002)
87 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.4 Các cấu trúc hệ thống
Mô hình Client-Server (Tanenbaum 2001)
88 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
6. Cấu trúc hệ điều hành
6.4 Các cấu trúc hệ thống
Mô hình Client-Server trong hệ phân tán (Tanenbaum 2001)
89 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
7.Vấn đề xây dựng Hệ điều hành
1 Khái niệm Hệ điều hành
2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành
3 Các khái niệm trong hệ điều hành
4 Định nghĩa và phân loại Hệ điều hành
5 Tính chất cơ bản của Hệ điều hành
6 Cấu trúc hệ điều hành
7 Vấn đề xây dựng Hệ điều hành
90 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
7.Vấn đề xây dựng Hệ điều hành
Nguyên tắc xây dựng hệ điều hành
Nguyên tắc modul
Nguyên tắc tương đối trong định vị
Nguyên tắc macroprocessor
Nguyên tắc khởi tạo trong cài đặt
Nguyên tắc lặp chức năng
Nguyên tắc giá trị chuẩn
Nguyên bảo vệ nhiều mức
91 / 92
Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành
Tóm tắt
1 Khái niệm Hệ điều hành
Cấu trúc phân lớp của hệ thống
Khái niệm Hệ điều hành
Chức năng Hệ điều hành
2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành
Lịch sử phát triển của máy tính
điện tử
Lịch sử phát triển Hệ điều hành
3 Các khái niệm trong hệ điều hành
Tiến trình và tiểu trình
Tài nguyên hệ thống
Bộ xử lý lệnh (Shell)
Lời gọi hệ thống (System calls)
4 Định nghĩa và phân loại Hệ điều
hành
Định nghĩa
Phân loại Hệ điều hành
5 Tính chất cơ bản của Hệ điều
hành
Độ tin cậy cao
An toàn
Hiệu quả
Tổng quát theo thời gian
Thuận tiện
6 Cấu trúc hệ điều hành
Những thành phần của hệ
thống
Dịch vụ Hệ điều Hành
Lời gọi hệ thống
Các cấu trúc hệ thống
7 Vấn đề xây dựng Hệ điều hành
92 / 92