Hướng dẫn đơn giản về Hệ điều hành - Trần Đại Dương

Mục lục

Lời giới thiệu

Thế nào là một Hệ Điều Hành?

Lịch sử Hệ Điều Hành

Hệ Điều Hành làm được những gì?

Định nghĩa các tiến trình

Kết luận

pdf29 trang | Chuyên mục: Hệ Điều Hành | Chia sẻ: dkS00TYs | Ngày: 22/10/2014 | Lượt xem: 1287 | Lượt tải: 1download
Tóm tắt nội dung Hướng dẫn đơn giản về Hệ điều hành - Trần Đại Dương, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
i đây chỉ là 
một vài ví dụ của nhiều mục sử dụng bộ nhớ: 
 Điện thoại di động 
 PDA(personal digital assistant) (máy trợ lý cá nhân dùng kỹ thuật số) 
 Trò chơi cầm tay 
 Đài radio trên xe hơi 
 VCR(video-cassette recorder ) ( máy ghi hình video) 
 TV 
Mỗi thiết bị này sử dụng các loại bộ nhớ khác nhau theo những cách khác nhau. 
Mặc dầu về mặt kỹ thuật, bộ nhớ là một dạng của lưu trữ điện tử, nó được sử dụng thường 
xuyên nhất để nhận dạng nhanh chóng hình thức lưu trữ tạm thời. Nếu CPU trong máy của 
bạn phải liên tục truy cập ổ cứng để lấy mỗi mẩu dữ liệu mà nó cần thì nó sẽ hoạt động rất 
chậm. Khi thông tin được lưu trong bộ nhớ, CPU có thể truy cập nó nhanh hơn rẩ nhiều. Hầu 
hết các dạng bộ nhớ là nhằm lưu trữ dữ liệu tạm thời. 
CPU truy cập bộ nhớ theo hệ thống cấp bậc rõ ràng. Cho dù dữ liệu được lưu trong ổ cứng 
hay được nhập từ bàn phím thì hầu hết dữ liệu đi vào RAM trước tiên. CPU sau đó lưu trữ 
các mẩu dữ liệu mà nó sẽ cần truy cập, thường là trong bộ nhớ đệm và duy trì các lệnh đặc 
biệt nào đó trong thanh ghi. 
Tất cả các thành phần trong máy tính của bạn, như CPU, ổ cứng và hệ điều hành, làm việc 
với nhau như một đội và bộ nhớ là một trong những bộ phận thiết yếu của đội này. Từ lúc 
bạn bật máy tính của bạn cho đến lúc bạn tắt nó, CPU của bạn liên tục sử dụng bộ nhớ, hãy 
xem xét một kịch bản điển hình: 
Bạn bật máy tính 
Máy tính nạp dữ liệu từ ROM và thực hiện power-on self-test (POST)( tự kiểm tra nguồn) để 
chắc chắn toàn bộ các thành phần chính được hoạt động tốt. Như một phần của kiểm tra 
này, trình kiểm soát bộ nhớ kiểm tra toàn bộ địa chỉ bộ nhớ với thao tác đọc/ghi nhanh 
chóng để đảm bảo không có lỗi trong các chip nhớ. Đọc/ghi nghĩa là dữ liệu được ghi vào 1 
bit rồi sau đó đọc từ bit đó. 
26 
Máy tính nạp Basic Input/Output system( BIOS) ( hệ thống nhập/xuất cơ bản) từ ROM. 
ROM cung cấp thông tin cơ bản nhất về các thiết bị lưu trữ, trình tự khởi động, bảo mật, 
Plug và Play( ghi nhận thiết bị tự động) và một số mục khác. 
Máy tính nạp hệ điều hành từ ổ cứng vào RAM của hệ thống. Nói chung, các phần quan 
trọng của hệ điều hành được duy trì trong bộ nhớ RAM miễn là máy tính đang bật. Điều này 
cho phép CPU truy cập hệ điều hành ngay lập tức để nâng cao hiệu suất và tính năng của 
tổng thể hệ thống. 
Khi bạn mở một ứng dụng, nó được nạp vào RAM. Để tiết kiệm sử dụng RAM, nhiều ứng 
dụng chỉ nạp các phần thiết yếu của chương trình ban đầu và sau đó nạp các mẩu khác khi 
cần. 
Sau khi một ứng dụng được nạp vào, bất kỳ tập tin nào được mở để dùng cho ứng dụng đó 
thì được nạp vào RAM. 
Khi bạn lưu một tập tin và đóng ứng dụng, tập tin được ghi vào các thiết bị lưu trữ xác định 
và sau đó nó và ứng dụng được xoá hẳn khỏi RAM. 
Trong danh sách trên, mỗi khi có cái gì đó được nạp hoặc được mở, nó được đặt vào RAM. 
Điều này đơn giản có nghĩa là nó đã được đặt trong vùng lưu trữ tạm thời của máy tính sao 
cho CPU có thể truy cập thông tin dễ dàng hơn. 
CPU yêu cầu dữ liệu nó cần từ RAM, xử lý nó và ghi dữ liệu mới trở lại RAM trong một chu 
kỳ liên tục. Trong hầu hết máy tính, Xáo trộn dữ liệu giữa CPU và RAM diễn ra hàng triệu lần 
mỗi giây. 
Khi một ứng dụng được đóng, nó và bất kỳ tập tin đi kèm thường được xoá hẳn khỏi RAM 
để dành chỗ cho dữ liệu mới. Nếu các tập tin được thay đổi không được lưu vào một thiết bị 
lưu trữ thường trực trước khi bị xoá hẳn thì chúng sẽ mất. 
Nhanh, một CPU mạnh mẽ cần nhanh chóng và dễ dàng truy cập tới lượng lớn dữ liệu theo 
thứ tự để tối ưu hoá hiệu năng của chúng. Nếu CPU không thể có được dữ liệu mà nó cần thì 
nó sẽ dừng và chờ dữ liệu. 
Các CPU hiện đại chạy ở tốc độ khoảng 1GHz có thể xử lý một lượng lớn dữ liệu – có thể 
hàng tỉ byte mỗi giây. Vấn đề mà người thiết kế máy tính đối mặt là bộ nhớ có thể theo kịp 
một CPU 1 GHz là cực kỳ tốn kém – tốn kém hơn nhiều so với bất cứ thứ gì có thể có với số 
lượng lớn. 
Những người thiết kế máy tính đã giải quyết được vấn đề chi phí bằng bộ nhớ “xếp thành 
bật” – sử dụng bộ nhớ đắt tiền với số lượng nhỏ và sau đó trả lại nó với lượng lớn hơn của 
bộ nhớ rẻ hơn. 
Các dạng rẻ nhất của bộ nhớ đọc/ghi được sử dụng rộng rãi hiện nay là đĩa cứng. Đĩa cứng 
cung cấp lượng lớn bộ lưu trữ thường trực và rẻ. Bạn có thể mua không gian đĩa cứng bằng 
tiền cho mỗi MB, nhưng nó có thể mất một chút thời gian tốt( gần 1 giây) để đọc một MB ra 
một đĩa cứng. Vì không gian lưu trữ trên một đĩa cứng là vô cùng rẻ và dư thừa, nó hình 
thành giai đoạn cuối cùng của một hệ thống phân cấp bộ nhớ các CPU, được gọi là bộ nhớ 
ảo. 
27 
Mức kế tiếp của phân cấp là RAM. Kích thước bit của CPU cho bạn biết có bao nhiêu byte 
thông tin mà nó có thể truy cập từ RAM cùng một lúc. Ví dụ, một CPU 16 bit có thể truy cập 
2 byte cùng một lúc( 1 byte = 8 bit nên 2 byte = 16 bit) và một CPU 64 bit có thể truy cập 8 
byte cùng một lúc. 
MHz là đơn vị đo tốc độ xử lý của CPU hoặc chu kỳ CLOCK, hàng triệu mỗi giây. Vì vậy một 
Pentium III 32 bit – 800 MHz có thể có khả năng xử lý đồng thời 4 byte, 800 triệu lần mỗi 
giây( có thể nhiều hơn dựa trên kỹ thuật ống dẫn). Mục tiêu của hệ thống bộ nhớ là để đáp 
ứng các yêu cầu. 
Một mình RAM hệ thống của máy tính thì không đủ nhanh để phù hợp với tốc độ của CPU. 
Đó là lý do tại sao bạn cần một bộ nhớ đệm( được thảo luận sau). Tuy nhiên, RAM nhanh 
hơn thì tốt hơn. Hầu hết các chip ngày nay thao tác với tốc độ một chu kỳ là 50 đến 70 nano 
giây. Tốc độ đọc/ghi thường là một chức năng của các loại RAM được sử dụng như là DRAM, 
SDRAM, RAMBUS. 
Tốc độ RAM hệ thống được kiểm soát bởi độ rộng bus và tốc độ bus. Độ rộng bus đề cập đến 
số lượng bit có thể được gửi đồng thời tới CPU, tốc độ bus đề cập tới số lần một nhóm các 
bit có thể được gửi mỗi giây, chu kỳ bus xảy ra mỗi khi dữ liệu truyền từ bộ nhớ tới CPU. 
Ví dụ, một bus 32 bit - 100 MHz trên lý thuyết có khả năng gửi 4 byte( 32 bit chia 8 được 4 
byte) dữ liệu tới CPU 100 triệu lần mỗi giây, trong khi một bus 16 bit – 66 MHz có thể gửi 2 
byte dữ liệu 66 triệu lần mỗi giây. Nếu bạn làm toán, bạn sẽ thấy rằng chỉ đơn giản là thay 
đổi độ rộng bus từ 16 sang 32 bit và tốc độ từ 66 sang 100 MHz trong ví dụ của chúng ta cho 
phép nhiều gấp 3 lần dữ liệu( 400 triệu byte so với 132 triệu byte) đi qua tới CPU mỗi giây. 
Trong thực tế, RAM không thường hoạt động ở tốc độ tối ưu. Độ trễ thay đổi các phương 
trình hoàn toàn. Độ trễ đề cập tới số lượng chu kỳ CLOCK cần để đọc một bit thông tin. Ví 
dụ, RAM có tốc độ 100 MHz có khả năng gửi một bit trong 0,00000001 giây nhưng nó cần 
0.00000005 giây để bắt đầu tiến trình đọc cho bit đầu tiên. Để bù đắp cho độ trễ, CPU sử 
dụng một kỹ thuật đặc biệt gọi là chế độ truyền từng đợt. 
Chế độ truyền từng đợt phụ thuộc vào kỳ vọng dữ liệu được yêu cầu bởi CPU sẽ được lưu 
trữ trong các ô nhớ tuần tự. Trình kiểm soát bộ nhớ dự đoán dù CPU đang làm việc trên sẽ 
tiếp tục đến từ cùng một loạt các địa chỉ bộ nhớ giống nhau, vì thế nó đọc một vài bit dữ liệu 
liên tục với nhau. 
Điều này có nghĩa là chỉ có bit đầu tiên bị chi phối bởi toàn bộ ảnh hưởng của độ trễ; đọc các 
bit liên tiếp cần ít thời gian hơn đáng kể. Tốc độ chế độ truyền từng đợt của bộ nhớ thường 
thể hiện như 4 số cách nhau bởi dấu gạch ngang. 
Số đầu tiên cho bạn biết số lượng các chu kỳ CLOCK cần thiết để bắt đầu thao tác đọc; các số 
thứ 2, thứ 3, thứ 4 cho bạn biết có bao nhiêu chu kỳ được cần để đọc mỗi bit liên tiếp trong 
hàng, cũng cong gọi là tuyến word. Ví dụ, 5-1-1-1 cho bạn biết nó phải mất 5 chu kỳ để đọc 
bit đầu tiên và 1 chu kỳ cho mỗi bit còn lại. Rõ ràng, các số càng nhỏ thì càng tốt cho hiệu 
suất bộ nhớ. 
Chế độ truyền từng đợi thường được sử dụng kết hợp với kỹ thuật ống dẫn, một phương 
tiện khác để giảm thiểu ảnh hưởng của độ trễ. Kỹ thuật ống dẫn tổ chức phục hồi dữ liệu 
28 
vào trong một sắp xếp tiến trình dây chuyền lắp ráp. Trình kiểm soát bộ nhớ đọc đồng thời 
một hay nhiều word từ bộ nhớ, gửi word hiện tại hoặc word tới CPU và ghi một hay nhiều 
word tới ô nhớ. Được dùng chung với nhau, chế độ truyền từng đợt và kỹ thuật ống dẫn có 
thể làm giảm đáng kể lag gây bởi độ trễ. 
Vì vậy, tại sao bạn sẽ không mua bộ nhớ nhanh nhất, rộng nhất mà bạn có thể mua? Tốc độ 
và độ rộng của bus bộ nhớ nên trùng khớp với bus hệ thống. Bạn có thể dùng bộ nhớ được 
thiết kế để làm việc ở 100 MHz trong một hệ thống 66 MHz, nhưng nó sẽ chạy ở tốc độ 66 
MHz vì thế không có ưu việt gì và bộ nhớ 32 bit không phù hợp trên bus 16 bit. 
Ngay cả với một bus rộng và nhanh, nó vẫn mất thời gian lâu hơn cho dữ liệu gửi từ card 
nhớ tới CPU so với thời gian để CPU thực sự xử lý dữ liệu. Đó là nơi lưu trữ tạm vào. 
29 
Kết luận 
Hệ điều hành máy tính là các khối cấu trúc cơ bản dành cho người dùng máy tính. Nó là bộ 
não cho phép máy tính hoạt động và có thể khá quan trọng. 
Như chúng ta đã thấy, có rất nhiều loại hệ điều hành và lựa chọn chúng là một quyết định cá 
nhân. Mỗi hệ điều hành có ưu và nhược điểm riêng của nó. 
Những gì bạn cần là nhìn vào các đặc điểm và sau đó chọn loại phù hợp nhất với bạn. Bạn 
không phải mắc kẹt với Windows nữa nếu bạn không muốn có nó. Bây giờ lựa chọn là của 
bạn. Khi bạn hiểu biết hơn về hệ điều hành, nó sẽ cung cấp cho bạn những thông tin để chọn 
lựa một hệ điều hành tốt hơn đối với bạn. Trong khi các thuật ngữ có thể phức tạp, nhưng 
chúng tôi hy vọng bạn hiểu mỗi hệ thống thực sự được xây dựng với người dùng trong 
trong tâm trí là thành phần quan trọng nhất đối với người thiết hệ điều hành. 
Lần sau, khi bạn đăng nhập vào máy tính của bạn, hãy nhớ rằng đằng sau nó là rất nhiều 
điều mà bạn không thể nhìn thấy. Hãy tưởng tượng việc sử dụng máy tính mà không có 
những điều này. Đó thực sự là điều kỳ diệu để sống trong kỷ nguyên máy tính. Hệ điều hành 
của bạn làm cho nó dễ dàng hơn và thú vị hơn. 
Không có bí mật lớn nào cho một hệ điều hành, nhưng bây giờ, hy vọng bạn biết nhiều hơn 
những gì bạn đã làm trước đây – vì bây giờ hệ điều hành đã không còn là bí ẩn! 

File đính kèm:

  • pdfHướng dẫn đơn giản về Hệ điều hành - Trần Đại Dương.pdf