Bài giảng Hệ điều hành - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành - Thoại Nam
Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa TP. Hoà Chí Minh
Khoa Coâng Ngheä Thoâng Tin
Heä Ñieàu Haønh
(OperatingSystems)
THOAÏI NAM
LEÂ NGOÏC MINH
-1.1-
Noäi dung moân Heä Ñieàu Haønh
Chöông 1: Toång quan veà Heä ñieàu haønh (Operating
System-OS)
Chöông 2: Khaùi nieäm veà quaù trình (process)
Chöông 3: Ñoàng boä vaø giaûi quyeát tranh chaáp
Chöông 4: Taéc ngheõn (Deadlock) vaø phöông phaùp giaûi
quyeát
C
Chöông 6: Phaân caáp boä nhôù -Boä nhôù thöïc
Chöông 7: Boä nhôù aûo
Chöông 8: Heä thoáng I/O
Chöông 9: Heä thoáng file
OÂn taäp
-1.2-
1
Thoâng tin veà moân hoïc
Saùch tham khaûo
1) “Operating System Concepts”, Silberschatz et al., 6thEd, 2003.
2) “An Introduction to Operating Systems”, Harvey M. Deitel. 1990.
Kieåm tra
– Thi traéc nghieäm cuoái hoïc kyø (10/10)
Thoâng tin khaùc
Ñòa chæ lieân laïc
– Thoaïi Nam – Boä Moân Phaàn Meàm Heä Thoáng – Khoa CNTT.
-1.3-
Chöông I
TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ ÑIEÀU HAØNH
-1.4-
2
Noäi dung
Giôùi thieäu toång quan
– Ñònh nghóa Heä Ñieàu Haønh (Operating System)
– Caáu truùc heä thoáng maùy tính
– Caùc chöùc naêng chính cuûa OS
Quaù trình phaùt trieån cuûa Heä Ñieàu Haønh
– Mainframe Systems
– Desktop Systems
– Multiprocessor Systems
– Distributed Systems
– Realtime Systems
– Handheld Systems
-1.5-
Giôùi thieäu toång quan
Heä ñieàu haønh (Operating
Users
System) laø gì?
– Chöông trình trung gian giöõa
phaàn cöùng maùy tính vaø ngöôøi
söû duïng, coù chöùc naêng ñieàu
khieån phaàn cöùng vaø cung caáp
caùc dòch vuï cô baûn cho caùc öùng
Chöông trình
Heä Ñieàu Haønh
Phaàn cöùng
Muïc tieâu (2 goùc nhìn)
– Phaân phoái, quaûn lyù taøi nguyeân
heä thoáng moät caùch hieäu quaû
– Giuùp ngöôøi söû duïng deã daøng
khai thaùc toái ña hieäu suaát heä
thoáng.
-1.6-
3
Caùc thaønh phaàn cuûa heä thoáng
-1.7-
Caùc thaønh phaàn cuûa heä thoáng (t.t)
Phaàn cöùng (hardware):
– Bao goàm caùc taøi nguyeân cô baûn cuûa maùy tính nhö CPU, boä nhôù,
caùc thieát bò I/O,...
Heä ñieàu haønh (Operating System)
– Phaân phoái taøi nguyeân, ñieàu khieån vaø phoái hôïp caùc hoaït ñoäng cuûa
caùc chöông trình trong heä thoáng.
C
– Söû duïng taøi nguyeân heä thoáng ñeå giaûi quyeát moät vaán ñeà tính toaùn
naøo ñoù cuûa ngöôøi söû duïng (ví duï: compilers, database systems,
video games, business programs).
Caùc users söû duïng heä thoáng
– Con ngöôøi, maùy moùc, heä thoáng maùy tính khaùc,...
-1.8-
4
Caùc chöùc naêng chính cuûa OS
Phaân chia thôøi gian xöû lyù vaø ñònh thôøi CPU
Phoái hôïp vaø ñoàng boä hoaït ñoäng giöõa caùc processes
(coordination & synchronization)
Quaûn lyù taøi nguyeân heä thoáng (thieát bò I/O, boä nhôù, file
chöùa döõ lieäu, ...)
Thöïc hieän vaø kieåm soaùt access control, protection.
Duy trì söï nhaát quaùn (integrity) cuûa heä thoáng, kieåm soaùt
loãi vaø phuïc hoài heä thoáng khi coù loãi (error recovery)
Cung caáp giao dieän laøm vieäc cho users
-1.9-
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh
Mainframe Systems
– Batch systems
– Multi-programmed systems
– Time-sharing systems
Batch System
– Thieát bò I/O : card reader, tape drives
– Caàn coù ngöôøi vaän haønh: operator (user ≠ operator)
Ví duï: gheùp 2 coâng vieäc cuøng duøng trình bieân dòch Fortran, →
tieát kieäm ñöôïc thôøi gian load trình bieân dòch Fortran.
– Laø heä ñieàu haønh sô khai nhaát chæ coù Resident Monitor, trong ñoù
chöùa caùc phaàn ñieàu khieån quaù trình xöû lyù, tính toaùn nhö:
» Loader, job sequencing, control card interpreter, device
drivers.
-1.10-
5
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Resident monitor
Loader
– Naém quyeàn ñieàu khieån ban ñaàu
JobSequencing
– Chuyeån quyeàn ñieàu khieån sang
cho coâng vieäc (job)
ControlCard
Interpreter
– Khi coâng vieäc keát thuùc, quyeàn
ñieàu khieån laïi trao veà cho
DeviceDrivers
resident monitor.
Resident monitor goàm coù
ResidentMonitor
– Control card interpreter
– Job sequencing
– Loader
– Device drivers
Toå chöùc boä nhôù trong Batch System
-1.11-
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Multi-programmed Systems
– Job pool: caáu truùc döõ lieäu cho pheùp OS löïa
choïn coâng vieäc ñöôïc thöïc thi keá tieáp
– Nhieàu coâng vieäc ñöôïc naïp vaøo boä nhôù
chính cuøng luùc, thôøi gian xöû lyù cuûa CPU
ñöôïc phaân chia giöõa caùc coâng vieäc ñoù
– Taän duøng ñöôïc thôøi gian raûnh, khi moät
coâng vieäc naøo ñoù phaûi chôø I/O thì phaûi
nhöôøng CPU cho coâng vieäc khaùc
Yeâu caàu ñoái vôùi OS
– Job Scheduling
– Memory management
– CPU scheduling
– Allocation of devices
– Protection
-1.12-
6
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
So saùnh multi-programming vaø uni-programming
-1.13-
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Time-Sharing (multitasking) Systems
– Multi-programmed systems khoâng cung caáp khaû naêng töông taùc
vôùi users
– CPU luaân phieân chuyeån ñoåi thöïc thi giöõa caùc coâng vieäc
» Quaù trình chuyeån ñoåi xaûy ra thöôøng xuyeân hôn, moãi coâng
vieäc chæ ñöôïc chia moät phaàn nhoû thôøi gian CPU
» Cung caáp söï töông taùc giöõa heä thoáng vôùi user
átöø
» Moät coâng vieäc chæ ñöôïc chieám CPU ñeå xöû lyù khi noù naèm trong
boä nhôù chính
» Khi caàn thieát, moät coâng vieäc naøo ñoù coù theå ñöôïc chuyeån töø boä
nhôù chính ra thieát bò löu tröõ, nhöôøng boä nhôù chính cho coâng
vieäc khaùc.
-1.14-
7
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Yeâu caàu ñoái vôùi OS trong Time-Sharing Systems
– Ñònh thôøi coâng vieäc (job scheduling)
– Quaûn lyù boä nhôù (Memory Management)
» Caùc coâng vieäc ñöôïc hoaùn chuyeån giöõa boä nhôù chính vaø ñóa
» Virtual memory: cho pheùp moät coâng vieäc coù theå ñöôïc thöïc thi
maø khoâng caàn phaûi naïp hoaøn toaøn vaøo boä nhôù chính
– Quaûn lyù caùc process (Process Management)
» Ñònh thôøi CPU (CPU scheduling)
» Ñoàng boä caùc coâng vieäc (synchronization)
» Töông taùc giöõa caùc coâng vieäc (process communication)
» Traùnh Deadlock
– Quaûn lyù heä thoáng file, heä thoáng löu tröõ (disk management)
– Phaân boå caùc thieát bò, taøi nguyeân
– Cô cheá baûo veä (protection)
-1.15-
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Desktop System (Personal Computer)
– Thöôøng phuïc vuï cho moät user ñôn leû.
– Muïc tieâu chính cuûa caùc heä thoáng PC laø höôùng ñeán söï
tieän lôïi (convinience) cho user vaø khaû naêng ñaùp öùng
(reponsiveness) cao.
– Coù nhieàu thieát bò I/O nhö keyboards, mouse, maøn
– Khoâng yeâu caàu cao caáp veà baûo maät vaø toái öu hieäu
suaát CPU nhö caùc heä thoáng khaùc.
– Coù theå vaän haønh nhieàu heä ñieàu haønh khaùc nhau
(Windows, MacOS, Solaris, Linux,...)
-1.16-
8
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Heä thoáng ña xöû lyù (multiprocessor systems)
– Heä thoáng coù nhieàu hôn 1 CPU vaø ñöôïc keát noái chaët (tightly
coupled) i.e. caùc processors chia seû boä nhôù chung vaø clock,
giao tieáp qua boä nhôù chia seû.
Öu ñieåm
– Taêng system throughput vaø ñoä tin caäy (reliability)
– Multiprocessor vs. multiple single-processor → economy
scale
Symmetric multiprocessing (SMP)
– Caùc processor vaän haønh cuøng moät heä ñieàu haønh duy nhaát.
– Nhieàu öùng duïng thöïc thi cuøng luùc vôùi performance cao.
– Ña soá caùc heä ñieàu haønh hoã trôï SMP.
Asymmetric multiprocessing
– Moãi processor thöïc thi moät coâng vieäc khaùc nhau, master
processor ñònh thôøi vaø phaân coâng vieäc cho caùc slave
processors.
-1.17-
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Heä thoáng phaân boá (Distributed Systems)
– Phaân boå coâng vieäc treân nhieàu processors.
– Loosely coupled: moãi processor coù boä nhôù rieâng, caùc
processors giao tieáp qua caùc keânh noái nhö bus toác ñoä cao
hoaëc ñöôøng ñieän thoaïi.
– Trong goùc nhìn cuûa user, DS ñöôïc vaän haønh bôûi moät heä ñieàu
haønh duy nhaát.
Öu ñieåm
– Chia seû coâng vieäc tính toaùn (computational sharing)
– Ñoä tin caäy cao (high reliability)
Yeâu caàu cô sôû haï taàng maïng maùy tính
– LAN,WAN
Döïa treân moâ hình client-server hoaëc peer-to-peer
-1.18-
9
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Heä thoáng thôøi gian thöïc (Real-Time Systems)
– Thöôøng duøng trong caùc thieát bò chuyeân duïng nhö ñieàu khieån
caùc thöû nghieäm khoa hoïc, ñieàu khieån trong y khoa, daây chuyeàn
coâng nghieäp.
– Raøng buoäc töông ñoái chaët cheõ veà thôøi gian: hard vaø soft real-
time.
Hard real-time:
– Haïn cheá (hoaëc khoâng coù) boä nhôù phuï, taát caû döõ lieäu naèm trong
boä nhôù chính (RAM) hoaëc ROM
– Yeâu caàu thôøi gian ñaùp öùng, xöû lyù raát nghieâm ngaët, thöôøng söû
duïng trong ñieàu khieån coâng nghieäp, coâng ngheä robotics.
Soft real-time
– Thöôøng xuaát hieän trong lónh vöïc multimedia, thöïc teá aûo (virtual
reality) vôùi yeâu caàu meàm deûo hôn veà thôøi gian.
-1.19-
Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (t.t)
Handheld Systems
– Personal Digital Assistants (PDAs), Mobile Phone
– Cellular telephones
– Ñaëc ñieåm
» Boä nhôù cöïc kyø nhoû
» Toác ñoä processor khoâng cao (vì phaûi tieâu thuï ít
» Maøn hình hieån thò coù kích thöôùc nhoû, ñoä phaân giaûi
thaáp.
– Portability, convenience
-1.20-
10
10 trang
19580
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Hệ điều hành - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành - Thoại Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_he_dieu_hanh_chuong_i_tong_quan_ve_he_dieu_hanh_th.pdf
