Giáo trình Hệ điều hành - Tổng quan về hệ điều hành

dụng cụ trong nhà, hệ thống vũ khí cũng là 
các hệ thống thời thực. 
Một hệ thống thời thực có sự ràng buộc cố định, rõ ràng. Xử lý phải được thực 
hiện trong phạm vi các ràng buộc được định nghĩa hay hệ thống sẽ thất bại. Một hệ 
thời thực thực hiện đúng chức năng chỉ nếu nó trả về kết quả đúng trong thời gian 
ràng buộc. Tương phản với yêu cầu này trong hệ chia thời, ở đó nó mong muốn 
(nhưng không bắt buộc) đáp ứng nhanh, hay đối với hệ thống bó, nó không có ràng 
buộc thời gian gì cả. 
Hệ thời thực có hai dạng: cứng và mềm. Hệ thời thực cứng đảm bảo rằng các 
tác vụ tới hạn được hoàn thành đúng giờ. Mục tiêu này đòi hỏi tất cả trì hoãn trong hệ 
thống bị giới hạn, từ việc lấy lại dữ liệu được lưu trữ thời gian hệ điều hành hoàn 
thành bất cứ yêu cầu cho nó. Các ràng buộc thời gian như thế ra lệnh các phương tiện 
sẳn có trong hệ thời thực cứng. Thiết bị lưu trữ phụ của bất cứ thứ hạng nào thường bị 
giới hạn hay bị mất với dữ liệu đang được lưu trong bộ nhớ lưu trữ ngắn hạn (short-
term memory) hay trong bộ nhớ chỉ đọc (ROM). Hầu hết các hệ điều hành hiện đại 
Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 12 
Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 
không cung cấp đặc điểm này vì chúng có khuynh hướng tách rời người dùng từ phần 
cứng và sự tách rời này dẫn đến lượng thời gian không xác định mà thao tác sẽ mất. 
Thí dụ, bộ nhớ ảo hầu như chưa bao giờ thấy trong hệ thời thực. Do đó, những hệ thời 
thực cứng xung đột với thao tác của hệ chia thời và hai hệ này không thể đan xen 
nhau. Vì không có hệ điều hành đa mục đích đã có hỗ trợ chức năng thời thực cứng; 
chúng ta không tập trung với loại hệ thống này trong chương này. 
Một loại thời thực ít hạn chế hơn là hệ thời thực mềm, ở đó tác vụ thời thực tới 
hạn có độ ưu tiên hơn các tác vụ khác và duy trì độ ưu tiên đó cho đến khi chúng hoàn 
thành. Như trong hệ thời thực cứng, sự trì hoãn nhân (kernel) của hệ điều hành trì 
hoãn yêu cầu được giới hạn. Một tác vụ thời thực không thể giữ việc chờ không xác 
định đối với nhân để thực thi. Thời thực mềm là mục tiêu có thể đạt được và có thể 
được đan xen với các loại hệ thống khác. Tuy nhiên, hệ thời thực mềm có những tiện 
ích giới hạn hơn hệ thời thực cứng. Vì không hỗ trợ tốt cho thời điểm tới hạn, nên hệ 
thời thực mềm dễ gây rủi ro khi dùng cho việc kiểm soát công nghệ và tự động hoá. 
Tuy nhiên, chúng có ích trong nhiều lĩnh vực như đa phương tiện, thực tế ảo, dự án 
khoa học tiên tiến-như khám phá trong lòng đại dương và khám phá hành tinh. Những 
hệ thống này cần những đặc điểm hệ điều hành tiên tiến mà không được hỗ trợ bởi hệ 
thời thực cứng. Vì việc sử dụng chức năng thời thực mềm được mở rộng nên chúng ta 
đang tìm cách đưa chúng vào trong hầu hết các hệ điều hành hiện tại, gồm các ấn bản 
chính thức của UNIX. 
X Hệ xách tay 
Hệ xách tay gồm các máy hỗ trợ cá nhân dùng kỹ thuật số (personal digital 
assistants-PDAs) như Palm hay điện thoại di động (cellular telephone) với nối kết tới 
mạng như Internet. Những người phát triển hệ xách tay và ứng dụng gặp phải nhiều 
thử thách, nhất là sự giới hạn về kích thước của thiết bị. Thí dụ, một PDA điển hình 
cao khoảng 5 inches và rộng khoảng 3 inches và trọng lượng của nó ít hơn 0.5 pound. 
Do sự giới hạn về kích thước này, hầu hết các thiết bị xách tay có bộ nhớ nhỏ gồm các 
bộ xử lý thấp và màn hình hiển thị nhỏ. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét mỗi sự giới hạn 
này. 
Nhiều thiết bị xách tay có dung lượng bộ nhớ 512KB và 8 MB (ngược lại, các 
máy PC hay trạm làm việc có hàng trăm MB bộ nhớ). Do đó, hệ điều hành và các ứng 
dụng phải quản lý bộ nhớ hiệu quả. Điều này gồm trả về tất cả bộ nhớ được cấp phát 
tới bộ quản lý bộ nhớ một khi bộ nhớ không còn được dùng nữa. Hiện nay, nhiều thiết 
bị xách tay không dùng kỹ thuật bộ nhớ ảo do đó buộc người phát triển chương trình 
làm việc trong phạm vi giới hạn của bộ nhớ vật lý. 
Vấn đề thứ hai quan tâm đến người phát triển các thiết bị xách tay là tốc độ của 
bộ xử lý được dùng trong thiết bị. Các bộ xử lý đối với hầu hết các thiết bị xách tay 
thường chạy với tốc độ chỉ bằng một phần tốc độ của một bộ xử lý trong máy PC. Các 
bộ xử lý nhanh hơn yêu cầu điện năng nhiều hơn. Để chứa một bộ xử lý nhanh hơn 
bên trong thiết bị xách tay nên yêu cầu nhiều pin hơn hơn và phải được nạp lại thường 
xuyên. Để tối thiểu hoá kích thước của các thiết bị xách tay đòi hỏi bộ xử lý nhỏ hơn, 
chậm hơn tiêu thụ ít điện năng hơn. Do đó, hệ điều hành và các ứng dụng phải được 
thiết kế không đòi hỏi sử dụng nhiều bộ xử lý. 
Vấn đề cuối cùng gây khó khăn cho người thiết kế chương trình cho các thiết bị 
xách tay là màn hình hiển thị nhỏ. Trong khi một màn hình cho máy tính ở nhà kích 
thước có thể 21 inches, màn hình cho thiết bị xách tay thường có diện tích không quá 
3 inches. Những tác vụ quen thuộc như đọc e-mail hay hiển thị các trang web, phải 
được cô đọng vào màn hình nhỏ hơn. Một phương pháp để hiển thị nội dung các trang 
Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 13 
Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 
web là cắt xén web (web clipping), ở đó chỉ một tập hợp nhỏ trang web được phân 
phát và hiển thị trên thiết bị xách tay. 
Một số thiết bị xách tay có thể dùng công nghệ không dây như BlueTooth, cho 
phép truy xuất từ xa tới e-mail và trình duyệt web. Các điện thoại di động với nối kết 
Internet thuộc loại này. Tuy nhiên, nhiều PDAs hiện tại không cung cấp truy xuất 
không dây. Để tải dữ liệu xuống các thiết bị này, trước tiên người dùng tải dữ liệu 
xuống PC hay trạm và sau đó tải dữ liệu xuống PDA. Một số PDA cho phép dữ liệu 
chép trực tiếp từ một thiết bị này tới thiết bị khác dùng liên kết hồng ngoại. Nhìn 
chung, các giới hạn trong chức năng của PDA được cân bằng bởi những tiện dụng và 
linh động của chúng. Việc sử dụng chúng tiếp tục mở rộng khi các nối kết mạng trở 
nên sẳn dùng và các chọn lựa khác như máy ảnh và MP3 players, mở rộng tiện ích 
của chúng. 
XI Tóm tắt 
Hệ điều hành được phát triển hơn 45 năm qua với hai mục đích chính. Mục đích 
thứ nhất, hệ điều hành cố gắng lập thời biểu các hoạt động tính toán để đảm bảo năng 
lực thực hiện của hệ thống là tốt. Mục đích thứ hai, nó cung cấp một môi trường tiện 
dụng để phát triển và thực thi chương trình. Ban đầu, hệ thống máy tính được dùng từ 
một màn hình và bàn phím (thiết bị đầu cuối). Các phần mềm như bộ hợp ngữ 
(assembler), bộ nạp (loader), bộ liên kết (linkers) và các trình biên dịch (compiler) cải 
tiến sự tiện dụng của việc lập trình hệ thống nhưng cũng yêu cầu thời gian thiết lập 
đáng kể. Để giảm thời gian thiết lập, các phương tiện thuê người điều hành và các 
công việc tuơng tự được bó. 
Các hệ thống xử lý theo lô cho phép sắp xếp công việc tự động bởi hệ điều hành 
và cải tiến rất nhiều việc tận dụng toàn bộ máy tính. Máy tính không còn phải chờ các 
thao tác của người dùng. Tuy nhiên, việc tận dụng CPU vẫn còn thấp vì tốc độ của 
thiết bị xuất nhập thấp hơn nhiều so với tốc độ của CPU. Thao tác ngoại vi (off-line 
operation) của các thiết bị chậm cung cấp một phương tiện sử dụng nhiều hệ thống bộ 
đọc tới băng từ (reader-to-tape) và băng từ tới máy in (tape-to-printer) cho một CPU. 
Để cải tiến toàn bộ năng lực thực hiện của hệ thống máy tính, người phát triển giới 
thiệu khái niệm đa chương để mà nhiều công việc có thể được giữ cùng lúc trong bộ 
nhớ tại cùng một thời điểm. CPU được chuyển qua lại giữa chúng để gia tăng việc tận 
dụng CPU và giảm toàn bộ thời gian được yêu cầu để thực thi các công việc. 
Đa chương cũng cho phép chia sẻ thời gian. Hệ điều hành chia sẻ thời gian cho phép 
nhiều người dùng (từ một tới vài trăm) sử dụng hệ thống máy tính giao tiếp tại cùng 
một thời điểm. 
PC là máy vi tính; chúng xem như nhỏ hơn và rẻ hơn hệ thống mainframe. 
Các hệ điều hành cho các máy tính này lợi hơn việc phát triển hệ điều hành cho máy 
tính mainframe trong nhiều cách. Tuy nhiên, vì mỗi cá nhân là người dùng duy nhất 
sử dụng máy tính nên việc tận dụng CPU không còn là mối quan tâm chủ yếu. Do đó, 
một vài quyết định thiết kế được thực hiện cho hệ điều hành cho máy mainframe có 
thể không phù hợp cho cả hệ thống nhỏ và lớn, hiện nay khi các PCs có thể được nối 
kết tới các máy tính khác và người dùng thông qua mạng và Web. 
Các hệ song song có nhiều hơn một CPU trong giao tiếp gần; các CPU chia sẻ bus 
máy tính và đôi khi chia sẻ bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi. Những hệ thống như thế có 
thế cung cấp thông lượng và khả năng tin cậy tăng. Các hệ thống phân tán cho phép 
chia sẻ tài nguyên trên những máy chủ được phân tán về mặt địa lý. Các hệ thống 
được nhóm cho phép nhiều máy thực hiện việc tính toán trên dữ liệu được chứa trên 
Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 14 
Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 
thiết bị lưu trữ chia sẻ và để việc tính toán tiếp tục trong trường hợp lỗi của tập hợp 
con các thành viên nhóm. 
Một hệ thời thực cứng thường được dùng như một thiết bị điều khiển trong 
một ứng dụng tận hiến. Một hệ điều hành thời thực cứng có ràng buộc hoàn toàn xác 
định và thời gian cố định. Xử lý phải được thực hiện trong các ràng buộc được xác 
định hoặc hệ thống sẽ bị lỗi. Các hệ thống thời thực mềm có ràng buộc thời gian ít 
nghiêm khắc hơn và không hỗ trợ thời biểu tới hạn. 
Gần đây sự tác động của Internet và World Wide Web khuyến khích sự phát 
triển của các hệ điều hành hiện đại. Các hệ điều hành này chứa các trình duyệt Web, 
mạng và phần mềm truyền thông như là các đặc điểm tích hợp. 
Chúng ta đã thể hiện tiến trình luận lý của sự phát hệ điều hành, được định 
hướng bởi sự bao gồm các đặc điểm trong phần cứng CPU được yêu cầu cho chức 
năng tiên tiến. Xu hướng này có thể được thấy ngày nay trong cuộc cách mạng của 
PC, với phần cứng ngày một rẻ hơn và đang được cải tiến đủ để cho phép cải tiến các 
đặc điểm. 
Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 15