Hệ điều hành HỆ ĐIỀU HÀNH Phạm Đăng Hải haipd-fit@mail.hut.edu.vn Bộ môn Khoa học Máy tính Viện Công nghệ Thông tin & Truyền Thông Ngày 12 tháng năm 2011 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Chương Tổng quan Hệ Điều Hành / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành Lịch sử phát triển Hệ điều hành Các khái niệm hệ điều hành Định nghĩa phân loại Hệ điều hành Tính chất Hệ điều hành Cấu trúc hệ điều hành Vấn đề xây dựng Hệ điều hành / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành Khái niệm Hệ điều hành Lịch sử phát triển Hệ điều hành Các khái niệm hệ điều hành Định nghĩa phân loại Hệ điều hành Tính chất Hệ điều hành Cấu trúc hệ điều hành Vấn đề xây dựng Hệ điều hành / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành 1.1 Cấu trúc phân lớp hệ thống Khái niệm Hệ điều hành Cấu trúc phân lớp hệ thống Khái niệm Hệ điều hành Chức Hệ điều hành / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành 1.1 Cấu trúc phân lớp hệ thống Kiến trúc hệ thống máy tính Một/ nhiều CPUs, thiết bị điều khiển liên kết hệ thống bus chung để truy nhập tới nhớ phân chia Các thiết bị điều khiển CPU thực đồng thời, cạnh tranh với / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành 1.1 Cấu trúc phân lớp hệ thống Các thành phần hệ thống máy tính Thường chia làm bốn phần Phần cứng (Hardware) Cung cấp tài nguyên tính toán (CPU, nhớ, thiết bị vào ra) Hệ điều hành (Operating system) điều khiển phối hợp việc sử dụng phần cứng cho ứng dụng khác nhiều người sử dụng khác Chương trình ứng dụng(Application programs) (chương trình dịch, hệ sở liệu, game, ) sử dụng tài nguyên máy tính để giải yêu cầu người sử dụng Người dùng (Users) Người sử dụng, máy móc hay máy tính khác / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành 1.1 Cấu trúc phân lớp hệ thống Các thành phần hệ thống máy tính (Silberschatz 2002) / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành 1.2 Khái niệm Hệ điều hành Khái niệm Hệ điều hành Cấu trúc phân lớp hệ thống Khái niệm Hệ điều hành Chức Hệ điều hành / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành 1.2 Khái niệm Hệ điều hành Mục tiêu Vị trí: Nằm phần cứng hệ thống chương trình ứng dụng Mục tiêu: Cung cấp môi trường để người sử dụng thực chương trình ứng dụng làm cho máy tính dễ sử dụng hơn, thuận lợi hiệu Chuẩn hóa giao diện người dùng hệ thống phần cứng khác Sử dụng hiệu tài nguyên phần cứng khai thác tối đa hiệu suất phần cứng 10 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.2 Dịch vụ Hệ điều Hành Dịch vụ phụ trợ Không nhằm trợ giúp người dùng mà dùng để vận hành hệ thống hiệu Cung cấp tài nguyên Phân phối tài nguyên cho nhiều người dùng nhiều công việc thực diện tròng thời điểm Thống kê báo cáo Lưu giữ thông tin loại số lượng tài nguyên sử dụng, nhằm sử dụng cho tính toán (giá thành sử dung ), nghiên cứu (cải tiến hệ thống ) Bảo vệ Đảm bảo truy nhập tới tài nguyên hệ thống kiểm soát 78 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.3 Lời gọi hệ thống Cấu trúc hệ điều hành Những thành phần hệ thống Dịch vụ Hệ điều Hành Lời gọi hệ thống Các cấu trúc hệ thống 79 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.3 Lời gọi hệ thống Lời gọi hệ thống Lời gọi hệ thống cung cấp giao tiếp tiến trình hệ điều hành 80 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.3 Lời gọi hệ thống Phân loại lời gọi hệ thống Quản lý tiến trình: khởi tạo tiến trình, huỷ tiến trình Quản lý nhớ: cấp phát giải phóng nhớ Quản lý file: tạo mới, xoá, đọc ghi file Quản lý thiết bị vào ra: thực trao đổi vào/ra Trao đổi thông tin với hệ thống lấy/đặt ngày Truyền thông liên tiến trình 81 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.4 Các cấu trúc hệ thống Cấu trúc hệ điều hành Những thành phần hệ thống Dịch vụ Hệ điều Hành Lời gọi hệ thống Các cấu trúc hệ thống 82 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.4 Các cấu trúc hệ thống Các cấu trúc hệ thống Cấu trúc đơn giản (MSDOS; phiên UNIX đầu tiên) Cấu trúc theo lớp (UNIX, OS2 ) Máy ảo (MS-DOS chạy Windows, Máy ảo Java) Mô hình Client-Server (WINNT ) 83 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.4 Các cấu trúc hệ thống Cấu trúc MS-DOS (Silberschatz 2002) 84 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.4 Các cấu trúc hệ thống Cấu trúc UNIX (Silberschatz 2002) 85 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.4 Các cấu trúc hệ thống Cấu trúc OS/2 (Silberschatz 2002) 86 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.4 Các cấu trúc hệ thống Máy ảo (Silberschatz 2002) 87 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.4 Các cấu trúc hệ thống Mô hình Client-Server (Tanenbaum 2001) 88 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Cấu trúc hệ điều hành 6.4 Các cấu trúc hệ thống Mô hình Client-Server hệ phân tán (Tanenbaum 2001) 89 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành 7.Vấn đề xây dựng Hệ điều hành Khái niệm Hệ điều hành Lịch sử phát triển Hệ điều hành Các khái niệm hệ điều hành Định nghĩa phân loại Hệ điều hành Tính chất Hệ điều hành Cấu trúc hệ điều hành Vấn đề xây dựng Hệ điều hành 90 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành 7.Vấn đề xây dựng Hệ điều hành Nguyên tắc xây dựng hệ điều hành Nguyên tắc modul Nguyên tắc tương đối định vị Nguyên tắc macroprocessor Nguyên tắc khởi tạo cài đặt Nguyên tắc lặp chức Nguyên tắc giá trị chuẩn Nguyên bảo vệ nhiều mức 91 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Tóm tắt Khái niệm Hệ điều hành Cấu trúc phân lớp hệ thống Khái niệm Hệ điều hành Chức Hệ điều hành Lịch sử phát triển Hệ điều hành Lịch sử phát triển máy tính điện tử Lịch sử phát triển Hệ điều hành Các khái niệm hệ điều hành Tiến trình tiểu trình Tài nguyên hệ thống Bộ xử lý lệnh (Shell) Lời gọi hệ thống (System calls) Định nghĩa phân loại Hệ điều hành Định nghĩa Phân loại Hệ điều hành 92 / 92 Tính chất Hệ điều hành Độ tin cậy cao An toàn Hiệu Tổng quát theo thời gian Thuận tiện Cấu trúc hệ điều hành Những thành phần hệ thống Dịch vụ Hệ điều Hành Lời gọi hệ thống Các cấu trúc hệ thống Vấn đề xây dựng Hệ điều hành [...].. .Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 1 Khái niệm Hệ điều hành 1. 3 Chức năng Hệ điều hành 1 Khái niệm Hệ điều hành Cấu trúc phân lớp của hệ thống Khái niệm Hệ điều hành Chức năng Hệ điều hành 11 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 1 Khái niệm Hệ điều hành 1. 3 Chức năng Hệ điều hành Chức năng Hệ điều hành 1 Giả lập một máy tính ảo 2 Quản lý tài nguyên của hệ thống 12 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ. .. triển Hệ điều hành 1 Khái niệm Hệ điều hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành 3 Các khái niệm trong hệ điều hành 4 Định nghĩa và phân loại Hệ điều hành 5 Tính chất cơ bản của Hệ điều hành 6 Cấu trúc hệ điều hành 7 Vấn đề xây dựng Hệ điều hành 16 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành 2 .1 Lịch sử phát triển của máy tính điện tử 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành Lịch... 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành 2.2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành Lịch sử phát triển của máy tính điện tử Lịch sử phát triển Hệ điều hành 19 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành 2.2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành Lịch sử phát triển Hệ điều hành 19 48 -19 70 : Phần cứng đắt; nhân công rẻ 19 70 -19 85... 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành Kết luận Sự ra đời và phát triển của hệ điều hành gắn liền với sự phát triển của máy tính Sự phát triển của máy tính kéo theo sự phát triển của hệ điều hành 28 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 3 Các khái niệm trong hệ điều hành 1 Khái niệm Hệ điều hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành 3 Các khái niệm trong hệ điều hành. .. phân loại Hệ điều hành 5 Tính chất cơ bản của Hệ điều hành 6 Cấu trúc hệ điều hành 7 Vấn đề xây dựng Hệ điều hành 29 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 3 Các khái niệm trong hệ điều hành 3 .1 Tiến trình và tiểu trình 3 Các khái niệm trong hệ điều hành Tiến trình và tiểu trình Tài nguyên hệ thống Bộ xử lý lệnh (Shell) Lời gọi hệ thống (System calls) 30 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 3 Các... 1. 3 Chức năng Hệ điều hành Giả lập một máy tính ảo 14 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 1 Khái niệm Hệ điều hành 1. 3 Chức năng Hệ điều hành Quản lý tài nguyên của hệ thống Tài nguyên hệ thống (Vi xử lý, bộ nhớ, thiết bị vào ra, file ) được chương trình sử dụng để thực hiện công việc xác định Các chương trình đòi hỏi tài nguyên về mặt thời gian (sử dụng ) và không gian (nhớ ) Hệ điều hành phải quản... Hệ điều hành 19 48 -19 70 : Phần cứng đắt; nhân công rẻ 19 70 -19 85 : Phần cứng rẻ; nhân công đắt 19 81- : Phần cứng rất rẻ, nhân công rất đắt 19 81- : Các hệ thống phân tán 19 95- : Các thiết bị di động 20 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành 2.2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành Phần cứng đắt, nhân công rẻ Máy tính 1M$ : Tài sản quốc gia và sử dụng chủ yếu trong quân sự... Hệ điều hành 17 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 2 Lịch sử phát triển Hệ điều hành 2 .1 Lịch sử phát triển của máy tính điện tử Lịch sử phát triển của máy tính điện tử 19 36 A Turing & Church đưa ra mô hình tính toán hình thức và chứng minh sự tồn tại của máy tính vạn năng: Máy Turing 19 41 Konzard Zuse (Đức) Xây dựng máy tính Rơle: Máy tính nhị phân lập trình được dựa trên công nghệ cơ điện 19 46... Hành 3 Các khái niệm trong hệ điều hành 3 .1 Tiến trình và tiểu trình Tiến trình (process) Tiến trình (tt): một chương trình đang thực hiện Mã lệnh chương trình có thể thực thi Dữ liệu của chương trình Ngăn xếp, con trỏ ngăn xếp, các thanh ghi Các thông tin cần thiết cho việc thực thi chương trình 31 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 3 Các khái niệm trong hệ điều hành 3 .1 Tiến trình và tiểu trình... cho hệ thống dường như có những đặc trưng mong muốn (bộ nhớ ảo, máy in ảo ) Các tiến trình không ảnh hưởng trực tiếp đến tiến trình khác → lỗi ở một tiến trình không làm hỏng toàn bộ hệ thống Hữu ích cho phát triển hệ điều hành Nếu HĐH thử nghiệm bị lỗi, chỉ giới hạn trong máy ảo Trợ giúp kểm tra các chương trình trên các HĐH khác 13 / 92 Chương 1: Tổng quan về Hệ Điều Hành 1 Khái niệm Hệ điều hành 1. 3 .. .Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Chương Tổng quan Hệ Điều Hành / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành Lịch sử phát triển Hệ điều hành Các khái niệm hệ điều hành Định... niệm Hệ điều hành Cấu trúc phân lớp hệ thống Khái niệm Hệ điều hành Chức Hệ điều hành 11 / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành 1. 3 Chức Hệ điều hành Chức Hệ điều hành Giả... Hệ điều hành 1. 2 Khái niệm Hệ điều hành Khái niệm Hệ điều hành Cấu trúc phân lớp hệ thống Khái niệm Hệ điều hành Chức Hệ điều hành / 92 Chương 1: Tổng quan Hệ Điều Hành Khái niệm Hệ điều hành 1. 2