Bài giảng môn Hệ điều hành - Chương 1: Tổng quát về hệ điều hành

m nhiều track (head - vòng tròn chứa tin cùng 
bán kính), mỗi track chứa nhiều cung nhỏ chứa tin được truy xuất 
độc lập (sector). Sector là đơn vị truy xuất tin nhỏ nhất ở cấp vật 
lý, từ ngoài ta không thể truy xuất từng byte rời rạc trên đĩa được.
‰ Muốn truy xuất 1 sector, ta phải xác định được bộ ba chỉ số
(C,H,S) ⇒ rất khó dùng.
‰ Hơn nữa, dữ liệu có nghĩa cần lưu trên đĩa thường có kích thước 
rất khác nhau ⇒ cần nhiều sector mới chứa đủ. Nếu việc quản lý 
1 dữ liệu có nghĩa được chứa trên bao nhiêu sector đĩa và chỉ số
cụ thể là gì được giao cho người dùng thì họ sẽ gặp rất nhiều rắc 
rối ⇒ cần 1 giao tiếp sử dụng khác để sử dụng đĩa dễ dàng hơn.
Hệ thống file (File System)
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
18
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 35
‰ disk luận lý cấp #1 là không gian dữ liệu 1 chiều : disk = danh 
sách nhiều đơn vị chứa tin có độ dài cố định, mỗi đơn vị được gọi 
là cluster (hay block, sector luận lý). Độ dài của cluster cần độc 
lập với đĩa vật lý.
‰ Ở cấp độ này, muốn truy xuất 1 cluster, ta chỉ cần xác định 1 chỉ
số của nó.
‰ Tuy nhiên, dữ liệu có nghĩa cần lưu trên đĩa thường có kích thước 
rất khác nhau ⇒ cần nhiều cluster mới chứa đủ. Nếu việc quản 
lý 1 dữ liệu có nghĩa được chứa trên bao nhiêu cluster đĩa và chỉ
số cụ thể là gì được giao cho người dùng thì họ sẽ gặp rất nhiều 
rắc rối ⇒ cần 1 giao tiếp sử dụng khác để sử dụng đĩa dễ dàng 
hơn.
Hệ thống file (File System)
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 36
‰ disk luận lý cấp #2 là không gian dữ liệu 1 chiều : disk = danh sách 
nhiều đơn vị chứa tin có độ dài thay đổi theo yêu cầu của người 
dùng, mỗi đơn vị được gọi là file và được nhận dạng bằng tên gợi 
nhớ chứ không phải là chỉ số khó nhớ.
‰ Ở cấp độ này, muốn truy xuất 1 file, ta chỉ cần xác định tên gợi 
nhớ của nó.
‰ Dù dữ liệu có nghĩa cần lưu trên đĩa thường có kích thước rất khác 
nhau, nhưng chỉ cần 1 file là đủ để lưu 1 dữ liệu có nghĩa ⇒ Việc 
quản lý dữ liệu trên đĩa trở nên dễ dàng hơn nhiều so với trước.
‰ Tuy nhiên vì 1 đĩa chứa 1 số rất lớn file (hàng triệu file) ⇒ nếu 
dùng không gian phẳng để tổ chức các file thì cũng còn nhiều khó 
khăn trong việc đặt tên file, việc phân biệt các file của chương trình 
nào, của người nào ⇒ cần 1 giao tiếp sử dụng khác để sử dụng 
đĩa dễ dàng hơn nữa.
‰ .
Hệ thống file (File System)
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
19
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 37
‰ disk luận lý cấp #3 là không gian dữ liệu dạng cây phân cấp : disk 
= thư mục gốc chứa nhiều phần tử con, mỗi phần tử con có thể là 
file hay thư mục khác...
‰ Trong cấp độ này, ta nhận dạng 1 phần tử bằng khái niệm đường 
dẫn (pathname). Có 2 loại pathname : tuyệt đối và tương đối. Tùy 
thuộc vào nhu cầu sử dụng cụ thể mà dạng nào sẽ thích hợp hơn.
Hệ thống file (File System)
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 38
ƒ Đường dẫn (pathname) là thông tin để tìm kiếm (xác định) 1 phần tử
từ 1 vị trí nào đó, nó chứa danh sách chính xác các tên gợi nhớ của
các phần tử mà ta phải đi qua xuất phát từ vị trí đầu để đến phần tử
cần tìm.
ƒ ta dùng 1 dấu ngăn đặc biệt để ngăn cách 2 tên gợi nhớ liên tiếp nhau
trong đường dẫn (trong Windows, dấu ngăn là '\')
ƒ Tên thư mục gốc luôn là '\'. 
ƒ Có 2 khái niệm đường dẫn : đường dẫn tuyệt đối và đường dẫn tương
đối. Đường dẫn tuyệt đối là đường dẫn xuất phát từ thư mục gốc, 
đường dẫn tương đối xuất phát từ thư mục làm việc (working 
directory).
ƒ Trước khi ứng dụng bắt đầu chạy, hệ thống sẽ khởi động thư mục
làm việc cho ứng dụng (theo cơ chế nào đó). Trong quá trình thực thi, 
ứng dụng có quyền thay đổi thư mục làm việc theo yêu cầu riêng.
Đường dẫn tuyệt đối và tương đối
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
20
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 39
Thí dụ về hệ thống file
\
Windows AudioFile VideoFile...config.sys
System Fonts
...
win.com
arial.ttf
USAFilm VNFilm
...Dòng đời.mpg
Cây thứ bậc của ổ c:
ChinaFilm
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 40
ƒ Xét cây thứ bậc của ổ c: trên slide trước, đường dẫn tuyệt đối sau sẽ
nhận dạng chính xác file arial.ttf trong thư mục 'Fonts' :
c:\Windows\Fonts\arial.ttf
ƒ Nếu thư mục working của chương trình hiện là c:\Windows\Fonts thì ta 
có thể dùng đường dẫn tương đối sau đây để xác định file arial.ttf :
arial.ttf
ƒ Đường dẫn tuyệt đối thường dài hơn đường dẫn tương đối nhưng nó
luôn có giá trị bất chấp ứng dụng đang ở thư mục working nào. 
ƒ Đường dẫn tương đối thường gọn hơn (đa số chỉ chứa tên file cần truy 
xuất vì ứng dụng sẽ thiết lập thư mục working là thư mục chứa các file 
mà ứng dụng truy xuất) nhưng chỉ có giá trị với 1 thư mục working cụ
thể.
ƒ Trong 1 vài trường hợp đặc biệt, ta phải dùng đường dẫn tương đối 
ngay cả nó dài và phức tạp hơn đường dẫn tuyệt đối!
Đường dẫn tuyệt đối và tương đối (tt)
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
21
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 41
‰ chương trình khi hoạt động thỉnh thoảng phải giao tiếp với thế giới 
ngoài (thí dụ cần in ra máy in, cần giao tiếp mạng, cần truy xuất 
thông tin của các sensor đo thông số,..). Máy tính sẽ dùng 1 card 
chức năng (card I/O) để giao tiếp với thế giới ngoài.
‰ Có rất nhiều hãng sản xuất, mỗi hãng sản xuất rất nhiều model 
card I/O khác nhau, để đoạn code chương trình giao tiếp với I/O 
độc lập hoàn toàn với tính chất phần cứng của card I/O, ta sẽ xây 
dựng 1 module phần mềm đặc biệt : device driver. Mỗi card I/O 
có device driver riêng. Device driver phải chứa n hàm chức năng 
theo qui định của HĐH, chi tiết của từng hàm chức năng sẽ phụ
thuộc vào phần cứng, còn việc sử dụng các hàm chức năng trong 
chương trình thì hoàn toàn độc lập với phần cứng.
Giao tiếp với thế giới ngoài
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 42
‰ Máy tính có rất nhiều tài nguyên và cho phép nhiều người truy 
xuất ⇒ Cần phải có cơ chế đảm bảo việc dùng tài nguyên bởi 
các người dùng, không cho phép việc truy xuất bất hợp pháp.
‰ An ninh hệ thống bao gồm 3 vấn đề chính :
ƒ Bảo mật dữ liệu : mỗi người chỉ được phép truy xuất 1 số tài 
nguyên qui định, không có khả năng truy xuất các tài nguyên 
khác.
ƒ Toàn vẹn dữ liệu : việc truy xuất tài nguyên của người dùng 
không được làm hư hỏng dữ liệu, dù chỉ 1 phần nhỏ.
ƒ Sẳn sàng dữ liệu : việc truy xuất tài nguyên của người dùng 
hợp pháp phải luôn được phục vụ trong khoảng thời gian ngắn 
nhất, bất cứ lúc nào, bất cứ ở đâu.
‰ Các biện pháp để bảo mật dữ liệu là quản lý người dùng theo 
account và mật mã hóa dữ liệu.
An ninh hệ thống
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
22
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 43
1.6 Các lời gọi dịch vụ HĐH "System call"
‰ HĐH cung cấp 1 giao tiếp sử dụng được gọi là "System Call", 
mỗi system call là 1 hàm thực hiện 1 chức năng xác định.
‰ Thường chỉ có code chương trình mới gọi System call, còn người 
dùng đầu cuối không thể gọi system call trực tiếp được.
‰ Người dùng đầu cuối sử dụng các dịch vụ HĐH gián tiếp thông 
qua từng ứng dụng cụ thể. Thí dụ để thực hiện các chức năng 
quản lý hệ thống file, người dùng trên Windows sẽ dùng trình 
"Windows Explorer", thông qua giao tiếp sử dụng đồ họa trực 
quan của chương trình, người dùng sẽ thực hiện các thao tác 
quản lý hệ thống file rất dễ dàng (duyệt file, tạo/hiệu chỉnh/xóa 
file/thư mục, di chuyển file/thư mục từ nơi này đến nơi khác,...)
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 44
Các lời gọi dịch vụ HĐH "System call"
‰ Gọi system call gần giống với gọi hàm bình thường, sự khác biệt 
lớn nhất là có sự thay đổi quyền truy xuất tài nguyên :
ƒ trước khi gọi system call, các lệnh của chương trình ứng dụng 
có quyền thấp.
ƒ khi gọi system call, quyền sẽ thay đổi thành rất cao (quyền hệ
thống) để đoạn code của hàm "system call" có thể thực thi 
được chức năng đặc biệt của mình.
ƒ Sau khi gọi system call xong, quyền truy xuất được trả về mức 
cũ (thấp) của ứng dụng để đoạn code đi theo sau lệnh gọi 
system call chạy như cũ.
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
23
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 45
System Calls
There are 11 steps in making the system call
read(fd, buffer, nbytes)
Các lời gọi dịch vụ HĐH "System call"
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 46
System Calls -The Windows Win32 API
Các lời gọi dịch vụ HĐH "System call"
Thí dụ 1 số
lời gọi dịch 
vụ HĐH 
"System 
call" trên 
Windows 
và Linux :
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
24
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 47
1.7 Kiến trúc của HĐH
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 48
Kiến trúc phân cấp
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
25
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 49
Kiến trúc máy ảo
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 50
Thí dụ về kiến trúc máy ảo
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
26
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 51
Kiến trúc client-server
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM
Môn : Hệ điều hành
Slide 52
Kiến trúc client-server
Chương 1 : Tổng quát về hệ điều hành