Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Đặng Quang Hiển - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành

 tập tin 
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 35
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.1 Các thành phần của hệ điều hành (6/7)
1.4.1.6 Thành phần thông dịch lệnh: Đây là bộ phận quan trọng của 
HĐH, nó đóng vai trò giao tiếp giữa HĐH và người sử dụng. Một số 
HĐH chứa shell trong nhân (kernel) của nó, một số HĐH như 
MSDOS và UNIX xem hệ thống dịch lệnh như là một chương trình 
đặc biệt khi người dùng truy cập. Những chương trình như thế này gọi 
là hệ thống dịch lệnh theo dòng.
Một vài hệ thống dịch lệnh bằng giao diện đồ họa như Microsoft 
Windows, một số HĐH yêu cầu người dùng nhập lệnh từ bàn phím 
theo từng dòng lệnh như MSDOS, UNIX
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 36
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.1 Các thành phần của hệ điều hành (7/7)
1.4.1.7 Thành phần bảo vệ hệ thống
 - HĐH đa nhiệm có nhiều tiến trình hoạt động đồng thời, mỗi tiến phải 
có chế bảo vệ để không bị tác động. Nghĩa là các File, Memory, CPU 
và các tài nguyên khác mà HĐH đã cấp cho một chương trình, tiến 
trình thì chỉ có chương trình tiến trình đó được quyền tác động đến
- Đặc biệt với các tài nguyên dùng chung và các tiến trình hoạt động 
đồng thời, HĐH không cho xảy ra tranh chấp tài nguyên và không 
được truy xuất bất hợp lệ vùng nhớ của nhau. Hệ thống bảo vệ là một 
cơ chế kiểm soát quá trình truy xuất của chương trình, tiến trình hoặc 
người sử dụng với tài nguyên của hệ thống 
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 37
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.2 Các dịch vụ của hệ điều hành (1/4)
Hệ điều hành cung cấp một môi trường để thi hành các chương trình, 
bằng cách cung cấp các dịch vụ cho chương trình và cho người sử dụng 
- Thực thi chương trình: hệ thống có nhiệm vụ nạp chương trình của 
người sử dụng vào bộ nhớ, chuẩn bị đầy đủ các điều kiện về tài nguyên 
để chương trình có thể chạy và kết thúc được, có thể kết thúc bình 
thường hoặc bị lỗi. Khi chương trình kết thúc hệ điều hành phải thu hồi 
tài nguyên đã cấp cho chương trình. 
- Thao tác nhập xuất: Khi chương trình chạy nó có thể yêu cầu nhập 
xuất dữ liệu từ một tập tin hoặc từ một thiết bị nhập xuất. Để tăng hiệu 
quả, người sử dụng không truy xuất trực tiếp các thiết bị nhập xuất mà
thông qua cách thức do hệ điều hành cung cấp 
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 38
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.2 Các dịch vụ của hệ điều hành (2/4)
- Thao tác hệ thống tập tin: HĐH cần cung cấp các công cụ để chương 
trình dễ dàng thực hiện các thao tác đọc ghi trên các tập tin, các thao 
tác này phải thực sự an toàn, đặc biệt là trong môi trường đa nhiệm 
- Trao đổi thông tin giữa các tiến trình: Trong môi trường HĐH đa 
nhiệm, với nhiều tiến trình hoạt động đồng thời, một tiến trình có thể 
trao đổi thông tin với nhiều tiến trình khác. Trao đổi như thế có thể xảy 
ra trong hai cách chính. Một là thực hiện trên cùng máy tính; hai là thay 
thế tiến trình khác trên hệ thống mạng. 
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 39
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.2 Các dịch vụ của hệ điều hành (3/4)
- Phát hiện lỗi và xử lý lỗi: HĐH phải có các công cụ để giúp chương 
trình của người sử dụng phát hiện các lỗi do hệ thống (CPU, Memory, 
I/O device, Program) phát sinh. Đối với mỗi dạng lỗi HĐH có cách giải 
quyết tương ứng sao cho hiệu quả nhất 
- Cấp phát tài nguyên: Khi nhiều người dùng đăng nhập vào hệ thống 
hay nhiều công việc đang chạy cùng lúc, HĐH quản lý các tài nguyên 
và cung cấp tới mỗi người dùng nhiều loại tài nguyên khác nhau
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 40
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.2 Các dịch vụ của hệ điều hành (4/4)
- Tính toán: Chúng ta muốn giữ vết người dùng nào sử dụng bao nhiêu 
và loại tài nguyên máy tính nào. Giữ vết này có thể được dùng để tính 
toán (tính tiền người dùng) hay đơn giản thống kê sử dụng. 
- Bảo vệ : Khi nhiều quá trình riêng lẻ thực thi đồng hành, không thể
cho một quá trình can thiệp tới các quá trình khác hay tới chính HĐH. 
Bảo vệ đảm bảo rằng tất cả truy xuất tài nguyên của hệ thống được 
kiểm soát. An toàn hệ thống từ người dùng bên ngoài cũng là vấn đề
quan trọng. An toàn bắt đầu với mỗi người dùng có quyền đối với hệ
thống, thường bằng mật khẩu để được phép truy xuất tài nguyên. 
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 41
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.3 Cấu trúc của hệ điều hành (1/7)
- Hệ thống 
đơn khối 
M
ain
 m
em
o
ry 



Gọi Kernel
Thủ tục 
dịch vụ
Chương trình người sử dụng 1
Chương trình người sử dụng 2
Bảng mô tả
Hệ điều hành 
chạy trong
Kernel mode 
Chương trình người 
sử dụng chạy trong 
Uer mode
1. Chương trình của người sử dụng gởi yêu cầu đến Kernel.
2. Hệ điều hành kiểm tra yêu cầu dịch vụ.
3. Hệ điều hành xác định (vị trí) và gọi thủ tục dịch vụ tương ứng.
4. Hệ điều hành trả điều khiển lại cho chương trình người sử dụng.
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 42
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.3 Cấu trúc của hệ điều hành (2/7)
- Cấu trúc hệ thống đơn khối gồm các thủ tục chia thành 3 lớp
Thủ tục chính
Thủ tục dịch vụ
Thủ tục tiện ích
+ Một chương trình chính (chương trình của người sử dụng) gọi đến 
một thủ tục dịch vụ của hệ điều hành. Lời gọi này được gọi là lời gọi 
hệ thống.
+ Một tập các thủ tục dịch vụ (service) để đáp ứng những lời gọi hệ
thống từ các chương trình người sử dụng.
+ Một tập các thủ tục tiện ích (utility) hỗ trợ cho các thủ tục dịch trong 
việc thực hiện cho các lời gọi hệ thống 
Lời gọi hệ thống sẽ gọi thủ tục 
dịch vụ, tiện ích thực hiện các 
thủ tục dịch vụ cần, như nhận 
dữ liệu từ chương trình NSD
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 43
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.3 Cấu trúc của hệ điều hành (3/7)
- Hệ thống phân lớp: Hệ thống được chia thành các lớp, mỗi lớp được 
xây dựng dựa vào lớp bên trong. Lớp trong cùng thường là phần 
cứng, lớp ngoài cùng là giao diện với người sử dụng 
Giao diện lời 
gọi hệ thống
Giao diện 
người sử dụng
Người sử dụng
Chương trình tiện ích chuẩn
(Shell, Editor, compiler, ..)
Thư viện chuẩn
(Open, Close, Read, Write, ..)
Hệ diều hành Unix
(process management, memory 
management the file system, I/O, …)
Phần cứng
(CPU, memory, disks, I/O, ..)
Giao diện 
thư viện
Kernel Mode
Uesr Mode
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 44
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.3 Cấu trúc của hệ điều hành (4/7)
- Hệ thống phân lớp
Lớp 5: Chương trình ứng dụng
Lớp 4: Quản lý bộ đệm cho các thiết bị nhập xuất.
Lớp 3: Trình điều khiển thao tác console. 
Lớp 2: Quản lý bộ nhớ.
Lớp 1: Điều phối processor.
Lớp 0: Phần cứng hệ thống 
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 45
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.3 Cấu trúc của hệ điều hành (5/7)
- Máy ảo: các chương trình của người sử dụng có thể gọi dễ dàng các 
chương trình hệ thống và xem mọi thành phần dưới chương trình hệ
thống đều là phần cứng máy tính. Lớp các ứng dụng này sử dụng khái 
niệm máy ảo 
Tiến trình Tiến trình
Tiến trình
Tiến trình
OS OS OS
Giao diện 
lập trình
OS
Phần cứng Phần cứng
Máy ảo
a b
Máy ảo 1 Máy ảo 2 Máy ảo 3
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 46
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.3 Cấu trúc của hệ điều hành (6/7)
+ Ở đây cần phân biệt sự khác nhau giữa máy ảo và máy tính mở rộng, 
máy ảo là bản sao chính xác các đặc tính phần cứng của máy tính thực 
sự và cho phép HĐH hoạt động trên nó, sau đó HĐH xây dựng máy 
tính mở rộng để cung cấp cho người sử dụng.
+ Với cấu trúc này mỗi tiến trình hoạt động trên một máy ảo độc lập và
nó có cảm giác như đang sở hữu một máy tính thực sự
+ Bảo vệ tài nguyên hệ thống và tài nguyên đã cấp phát cho các tiến 
trình, sẽ trở nên đơn giản hơn vì mỗi tiến trình thực hiện trên một máy 
tính(ảo) độc lập với nhau nên việc tranh chấp tài nguyên không xảy ra 
+ Nhờ hệ thống máy ảo mà một ứng dụng được xây dựng trên HĐH có
thể hoạt động được trên HĐH khác 
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 47
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
1.4.3 Cấu trúc của hệ điều hành (7/7)
- Mô hình Client/server: Để yêu cầu một dịch vụ, như đọc một khối từ
tập tin, một xử lý của người sử dụng (còn gọi là tiến trình client) sẽ
gởi những yêu cầu đó cho một xử lý của bộ phận dịch vụ (còn gọi là
tiến trình server) sau đó nó sẽ thực hiện và gởi kết quả trở lại 
Tiến 
trình 
client
Tiến 
trình 
client
Tiến 
trình 
servert
Tiến 
terminal ….
Server 
tập tin
Server 
bộ nhớ
Kernel (hạt nhân)
User mode
Kernel mode Client nhận những dịch vụ
bằng cách gởi những 
thông điệp đến các tiến 
trình của server
Khi cần thực hiện một 
chức năng hệ thống các 
tiến trình Client sẽ gởi 
yêu cầu tới tiến trình 
server tương ứng, tiến 
trình server sẽ xử lý và
trả lời kết quả cho tiến 
trình Client 
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 48
TỔNG KẾT
Trong chương này, chúng ta đã học:
 Chức năng: Giả lập máy tính mở rộng và quản lý tài nguyên hệ
thống
 Quá trình phát triển của HĐH qua 4 giai đoạn
 Một số khái niệm của HĐH: tiến trình, tiểu trình, shell, sự phân lớp, 
tài nguyên và lời gọi hệ thống
 Khái niệm và phân loại: HĐH xử lý theo lô đơn giản, đa chương, 
chia sẻ thời gian, đa vi xử lý, mạng và t/g thực
 Các thành phần của HĐH: thành phần quản lý tiến trình, bộ nhớ
chính, phụ, nhập xuất, quản lý tập tin, dòng lệnh và bảo vệ hệ thống
 Các dịch vụ của HĐH:
 Cấu trúc HĐH: đơn khối, phân lớp, máy ảo và client/server
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 49
CÂU HỎI
 Trả lời các câu hỏi :
Chức năng của HĐH
Lịch sử phát triển của HĐH
Chương trình, tiến trình, tiểu trình
Bộ xử lý lệnh shell
Phân lớp
Tài nguyên của hệ thống
Lời gọi hệ thống
Khái niệm HĐH và phân loại
6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 50
CÂU HỎI
 Trả lời các câu hỏi trong giáo trình trang 27
 Xem trước phần giáo trình chương 2: Quản lý tiến trình