Đang tải... (xem toàn văn)
Cấu trúc hệ điều hành
CHƯƠNG 2:CấU TRÚC Hệ ĐIềU HÀNH 1 Trương Văn Quốc Trần Văn Quang Nguyễn Hồng Quân CHƯƠNG 2: CấU TRÚC Hệ ĐIềU HÀNH Các hệ thống thông tin dịch vụ Giao diện hệ điều hành của người sử dụng Lời gọi hệ thống Các lời gọi hệ thống Các chương trình hệ thống Hệ điều hành thiết kế và cài đặt Cấu trúc hệ điều hành Máy ảo Tổng quát hệ điều hành Khởi động hệ thống 2 MụC TIÊU Mô tả các dịch vụ hệ điều hành cung cấp cho người sử dụng, các quy trình và các hệ thống khác Thảo luận về sự khác nhau trong cấu trúc hệ điều hành Phương pháp để cài đặt , tuỳ chỉnh, cách khởi động hệ điều hành 3 CÁC Hệ THốNG THÔNG TIN DịCH Vụ Một hệ điều hành – dịch vụ cung cấp các chức năng hữu ích cho người sử dụng : Giao diện người sử dụng-Hầu hết các HĐH đều có giao diện người sử dụng(user interface –UI) Sự khác nhau giữa Command-Line (CLI), Graphics User Interface (GUI), Batch Thực hiện chương trình - Các hệ thống cần phải có khả năng tải một chương trình vào bộ nhớ và để chạy chương trình đó, kết thúc thực hiện, hoặc là bình thường hay khác thường (chỉ lỗi) Hoạt động vào ra(I/O)- Một chương trình chạy có thể yêu cầu vào ra, trong đó có thể bao gồm một tập tin hoặc một thiết bị vào ra (I/O device) Sử dụng file hệ thống - Các file hệ thống là đặc biệt quan trọng. Rõ ràng, các chương trình cần phải đọc và viết các file và thư mục, tạo và xóa chúng, họ tìm kiếm, danh sách tập tin Thông tin, cho phép quản lý 4 CÁC Hệ THốNG THÔNG TIN DịCH Vụ (TIếP) Một hệ điều hành – dịch vụ cung cấp các chức năng hữu ích cho người sử dụng (tiếp): Truyền thông – điều khiển quá trình trao đổi thông tin, trên cùng một máy tính hoặc giữa các máy tính trên một mạng lưới Truyền thông có thể được chia sẻ thông qua bộ nhớ hoặc thông qua tin nhắn (gói chuyển bởi các hệ điều hành) Phát hiện lỗi - Hệ điều hành cần phải được liên tục có thể nhận ra các lỗi Có thể xảy ra trong CPU và bộ nhớ vật lý, trong thiết bị vào ra, trong chương trinh của người sủ dụng Đối với mỗi loại hình báo lỗi, hệ điều hành nên dùng các hành động thích hợp để đảm bảo chính xác và tính toán phù hợp Các tiện ích gỡ lỗi có thể giúp người dùng và các lập trình viên tăng khả năng sử dụng hiệu quả các hệ thống 5 CÁC Hệ THốNG THÔNG TIN DịCH Vụ (TIếP) Một chức năng khác của hệ điều hành là bảo đảm sự tồn tại cho hiệu quả hoạt động của mình thông qua hệ thống chia sẻ tài nguyên Phân bổ nguồn lực - Khi có nhiều người dùng hoặc nhiều công việc làm đồng thời, nguồn tài nguyên phải được chia nhỏ ra Nhiều loại hình tài nguyên - Một số (như là chu kỳ CPU, bộ nhớ chính, và lưu trữ file) có thể được phân bổ mã đặc biệt, một số khác (chẳng hạn như thiết bị vào ra) có thể có yêu cầu nói chung và phát hành mã Thống kê- Để theo dõi trong đó có bao nhiêu người sử dụng và các loại tài nguyên của máy tính Bảo vệ và an ninh - Các chủ sở hữu của thông tin được lưu giữ trong một máy tính dùng chung hay hệ thống mạng máy tính có thể muốn kiểm soát việc sử dụng thông tin đó, các quy trình xảy ra đồng thời không nên can thiệp với nhau Bảo vệ bao gồm việc bảo đảm rằng tất cả các truy cập vào hệ thống tài nguyên phải được kiểm soát An ninh của hệ thống việc truy cập từ bên ngoài phải được xác nhận, kéo dài để bảo vệ bên ngoài thiết bị vào ra truy cập từ các nỗ lực không hợp lệ Nếu là một hệ thống được bảo vệ và an toàn, nghĩa là phải được đặt nền móng cho chính nó. Một chuỗi chỉ như mạnh mẽ nhờ các yếu liên kết 6 GIAO DIệN Hệ ĐIềU HÀNH CủA NGƯờI Sử DụNG (USER OPERATING SYSTEM INTERFACE – CLI) CLI(Command-line) cho phép trực tiếp nhập lệnh Đôi khi triển khai thực hiện trong kernel, đôi khi do hệ thống chương trình Đôi khi nhiều mùi vị triển khai thực hiện – Vỏ Chủ yếu tìm nạp một lệnh từ người dùng và thực thi nó Đôi khi xây dựng lệnh, đôi khi chỉ cần tên của các chương trình Nếu sau, việc thêm các tính năng mới không cần sửa đổi, bổ sung thêm 7 USER OPERATING SYSTEM INTERFACE – GUI(GRAPHICS USER INTERFACE) Thân thiện với người dùng máy tính để bàn giao diện ẩn Thông thường chuột, bàn phím, và màn hình Icon đại diện cho file, chương trình, hành động, vv Dùng con chuột tác động đến các đối tượng khác nhau trong giao diện gây ra nhiều hoạt động (cung cấp thông tin, lựa chọn, thực hiện chức năng, mở thư mục ) Được phát minh tại Xerox PARC Nhiều hệ thống hiện nay bao gồm cả hai CLI và giao diện GUI Microsoft Windows là GUI với CLI “command" shell Apple Mac OS X như là "Aqua" GUI giao diện với UNIX kernel bên dưới và hệ vỏ có sẵn Solaris là CLI với tùy chọn giao diện GUI (Java Desktop, KDE) 8 LờI GọI Hệ THốNG Lập trình giao diện cho các dịch vụ được cung cấp bởi các hệ điều hành Thường được viết trong một ngôn ngữ cấp độ cao (C hoặc C + +) Phần lớn các truy cập thông qua một chương trình cao cấp-Lập trình Ứng dụng (API) hơn là trực tiếp sử dụng hệ thống gọi Ba API phổ biến nhất là Win32 API cho Windows, posix API cho posix dựa trên hệ thống (bao gồm hầu như tất cả các phiên bản của UNIX, Linux, và hệ điều hành Mac OS X), và Java API cho các máy ảo Java (JVM) Tại sao phải sử dụng các API hơn là các lời gọi hệ thống? (Lưu ý rằng lời gọi hệ thống là tên được sử dụng trong suốt văn bản này là chung) 9 VÍ Dụ Về LờI GọI Hệ THốNG Lời gọi hệ thống được dùng để sao chép nội dung của 1 file vào 1 file khác 10 File nguồn File đích [...]... TầNG CủA Hệ ĐIềU HÀNH 29 Hệ ĐIềU HÀNH UNIX UNIX – được giới hạn bởi những chức năng phần cứng, nguyên bản hệ điều hành UNIX đã có cấu trúc bị giới hạn hệ điều hành UNIX bao gồm 2 thành phần Hệ thống chương trình Kernel(nhân) Bao gồm cả những thứ trên giao diện hệ thống cuộc gọi và trên phần cứng vật lý Cung cấp hệ thống dữ liệu, điều khiển CPU, quản lý bộ nhớ, và những chức năng hệ điều hành khác;... và thực hiện của hệ điều hành không “solvable”, nhưng một số cách thức được cải tiến thành công Cấu trúc bên trong của những hệ điều hành khác nhau có thể thay đổi rất nhiều Bắt đầu bởi những mục đích xác định và quy cách kỹ thuật Bị ảnh hưởng bởi sự lựa chọn của phần cứng, thể loại hệ thống Mục đích của người sử dụng và mục đích của hệ thống Mục đích của người sử dụng - hệ điều hành nên tiện lợi... HÀNH CUA LờI GọI Hệ THốNG Thông thường, một số liên kết với mỗi hệ thống gọi Hệ thống-gọi giao diện duy trì một bảng mục theo những con số Hệ thống giao diện gọi dẫn ra hệ thống gọi trong hệ điều hành kernel và trở về tình trạng của hệ thống gọi và trả về giá trị Người gọi cần biết gì về cách lời gọi hệ thống được thực hiện Chỉ cần phải tuân theo các API và hiểu rõ những gì sẽ làm hệ điều hành. .. cấp độ 30 CấU TRÚC Hệ UNIX 31 Hệ THốNG CấU TRÚC MICROKERNEL (KERNEL) Chuyển nhiều thứ từ hạt nhân vào trong khoảng sử dụng Thông tin lấy từ trong đơn vị sử dụng được sử dụng để kết thúc thông điệp Ưu điểm: Dễ dàng mở rộng hạt nhân Dễ dang tạo kiến trúc cho cổng của hệ điều hành Đáng tin cậy hơn (ít mã được chạy trong phương thức hạt nhân) Bảo đảm hơn Nhược điểm: Sự thi hành lệnh được... dàng để học, đáng tin cậy, an toàn và nhanh Mục đích của hệ thống - hệ điều hành nên dễ dàng thiết kế, thực hiện, và bảo trì, cũng linh hoạt, đáng tin cậy, không bị mắc lỗi và công hiệu 24 Hệ ĐIềU HÀNH, THIếT Kế VÀ THựC HIệN (TIếP) Nguyên tắc chung quan trọng để phân biệt Chính sách: Sẽ được làm gì? Cơ cấu: Thực hiện bằng cách nào? Cơ cấu quyết định cách để thực hiện một số việc, chính sách quyết... và Solaris Các tham số được đặt, hoặc đưa vào stack bởi các chương trình và lấy ra khỏi stack do hệ điều hành Khối và stack các phương thức không giới hạn số lượng hay chiều dài của tham số được truyền vào 15 TRUYềN THAM Số VÀO BảNG Thanh ghi Người dùng 16 Hệ Điều hành CÁC LờI HọI Hệ THốNG: Quá trình điều khiển Quản lý dữ liệu Quản lý thiết bị Sự duy trì thông tin Sự giao tiếp 17 Sự THựC... cơ cấu là một nguyên lý rất quan trọng, nó cho phép linh hoạt một cách tối đa nếu những quyết định của khế ước được thay đổi sau đó 25 CấU TRÚC ĐƠN GIảN MS-DOS – được viết để cung cấp những chức năng trong những dấu cách tối thiểu Không phân chia thành những bộ phận độc lập Mặc dù MS-DOS có một số cấu trúc nhưng những cấp độ của chức năng và giao diện của nó không được phân chia tốt 26 CấU TRÚC... biến CấU TRÚC MAC OS X Nhân của môi trường Nhân của HĐH BSD & MACH 33 MODULE Sử dụng cách tiếp cận hướng đối tượng Mỗi thành phần nhân là độc lập Mỗi thành phần giao tiếp với nhau bằng một giao thức định trước Mỗi thành phần có thể được tải khi cần trong nhân(kernel) Nói chung là như phân lớp nhưng phức tạp hơn 34 Trình điều khiển Bus và thiết bị Các cấp thiết lập Hệ thống file Lời gọi hệ thống... THAM Số CHO CÁC LờI GọI Hệ THốNG Bình thường, nhiều thông tin được yêu cầu nhận dạng một cách đơn giản hơn mong muốn của hệ thống gọi Loại và số lượng của thông tin khác nhau tùy thuộc vào hệ điều hành và cách gọi Ba phương pháp chính được sử dụng để gửi tham số cho các hệ điều hành Đơn giản nhất: truyền tham số vào các thanh ghi Các tham số được lưu giữ trong một khối, hoặc bảng, trong bộ... TIếP CậN SOLARIS MODULAR 35 MÁY ảO Một máy ảo tạo nên một cách tiếp cận phân tầng tới phần kết thúc logic của nó Nó xem phần cứng và nhân hệ điều hành như thể chúng là tất cả phần cứng vậy Một máy ảo cung cấp một giao diện y hệt như các phần cứng cơ sở hệ điều hành tạo nên một bộ đa xử lí ảo (đa tiến trình ảo) mà mỗi cái thực hiện trên bộ xử lí và bộ nhớ (ảo) của chúng 36 . hệ điều hành của người sử dụng Lời gọi hệ thống Các lời gọi hệ thống Các chương trình hệ thống Hệ điều hành thiết kế và cài đặt Cấu trúc hệ điều. CHƯƠNG 2 :CấU TRÚC Hệ ĐIềU HÀNH 1 Trương Văn Quốc Trần Văn Quang Nguyễn Hồng Quân CHƯƠNG 2: CấU TRÚC Hệ ĐIềU HÀNH Các hệ thống thông tin