Tiểu luận môn cơ sở công nghệ thông tin đề tài hệ điều hành

HỆ ĐIỀU HÀNH LÀ GÌ Các thông tin về hệ điều hành phổ biến hiện nay 1 ĐẠI HỌC UEH TRƯỜNG CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ Bài tiểu luận kết thúc học phần môn Cơ sở công nghệ thông tin ĐỀ TÀI HỆ ĐIỀU HÀNH Mã lớp h[.]

ĐẠI HỌC UEH TRƯỜNG CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ

Bài ti ểu luận kết thúc học phần môn

Cơ sở công nghệ thông tin

ĐỀ TÀI: HỆ ĐIỀU HÀNH

MSSV: 31201021612

M ục lục

I H Ệ ĐIỀU HÀNH LÀ GÌ? 3

II L ỊCH SỬ CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 3

III T ẠI SAO PHẢI SỬ DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH? 4

IV CH ỨC NĂNG CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 6

1 H ệ điều hành cung cấp ba khả năng thiết yếu: 6

2 Giao di ện người dùng: 6

3 Qu ản lý ứng dụng: 6

4 Qu ản lý thiết bị: 8

V CÁC LO ẠI HỆ ĐIỀU HÀNH THÔNG DỤNG HIỆN NAY 8

1 H ệ điều hành mục đích chung: 8

• Hệ điều hành Windows: 9

• Hệ điều hành Mac OS: 9

• Hệ điều hành Unix: 10

• Hệ điều hành Linux: 10

2 H ệ điều hành di động: 11

• Hệ điều hành Android: 11

• Hệ điều hành iOS: 11

3 H ệ điều hành nhúng: 12

4 H ệ điều hành mạng: 12

5 H ệ điều hành thời gian thực: 13

VI PH Ụ LỤC 13

I H Ệ ĐIỀU HÀNH LÀ GÌ?

Máy tính đã trải qua một chặng đường dài trong một thời gian tương đối ngắn và phần lớn tiến trình này là nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ hệ điều hành (OS) Suốt

30 năm qua, sự tiến hoá trong hệ điều hành làm cho các máy tính dễ sử dụng, dễ hiểu hơn, linh hoạt hơn và đáng tin cậy hơn

Hệ điều hành (OS) là chương trình sau khi được tải vào máy tính, quản lý tất cả các chương trình ứng dụng khác trong máy tính Các chương trình ứng dụng sử dụng hệ điều hành bằng cách đưa ra các yêu cầu cho các dịch vụ thông qua một giao diện chương trình ứng dụng (API) được xác định Ngoài ra, người dùng có thể tương tác trực tiếp với

hệ điều hành thông qua giao diện người dùng, chẳng hạn như giao diện dòng lệnh (CLI) hoặc giao diện người dùng đồ họa (GUI)

-Máy tính đầu tiên, Z1, được sản xuất vào năm 1936 - 1938 Và máy tính này chạy mà không có hệ điều hành

-Hai mươi năm sau, hệ điều hành đầu tiên được tạo ra vào năm 1956

-Vào những năm 1960, Bell Labs bắt đầu xây dựng UNIX, hệ điều hành đa nhiệm đầu tiên

-Năm 1977, dòng Apple ra đời Apple Dos 3.3 là hệ điều hành đĩa đầu tiên

-Năm 1981, Microsoft xây dựng hệ điều hành đầu tiên gọi là DOS bằng cách mua phần mềm 86-DOS từ một công ty ở Seattle

-Microsoft Windows nổi tiếng ra đời vào năm 1985 khi MS-DOS được ghép nối với GUI, một môi trường đồ họa

S ự phát triển của các nền tảng điều hành hiện đại

III T ẠI SAO PHẢI SỬ DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH?

Một hệ điều hành mang lại những lợi ích mạnh mẽ cho phần mềm máy tính và phát triển phần mềm Nếu không có hệ điều hành, mọi ứng dụng sẽ cần giao diện người dùng của riêng nó, cũng như mã hóa toàn diện những thôngtin cần thiết để xử lý tất cả các chức năng cấp thấp của máy tính bên dưới Chẳng hạn như lưu trữ đĩa, giao diện mạng, v.v Xem xét một loạt các phần cứng cơ bản có sẵn, điều này sẽ làm tăng kích thước của mọi ứng dụng và làm cho việc phát triển phần mềm trở nên không thực tế

Thay vào đó, nhiều tác vụ phổ biến, chẳng hạn như gửi gói mạng hoặc hiển thị văn bản trên thiết bị đầu ra tiêu chuẩn (như màn hình) có thể được tải xuống phần mềm hệ thống đóng vai trò trung gian giữa các ứng dụng và phần cứng Phần mềm hệ thống cung cấp một cách nhất quán và có thể lặp lại để các ứng dụng tương tác với phần cứng mà ứng dụng không cần biết bất kỳ chi tiết nào về phần cứng

Miễn là mỗi ứng dụng truy cập cùng một tài nguyên và dịch vụ theo cùng một cách, phần mềm hệ thống đó - hệ điều hành - có thể phục vụ hầu hết mọi ứng dụng Điều này giúp giảm đáng kể thời gian và mã hóa cần thiết để phát triển, gỡ lỗi một ứng dụng Đồng thời đảm bảo rằng người dùng có thể kiểm soát, cấu hình và quản lý phần cứng hệ thống thông qua một giao diện chung và dễ hiểu

Sau khi được cài đặt, hệ điều hành dựa vào một thư viện lớn các trình điều khiển thiết bị để điều chỉnh các dịch vụ hệ điều hành cho phù hợp với môi trường phần cứng cụ thể Do đó, mọi ứng dụng có thể thực hiện một cuộc gọi chung đến thiết bị lưu trữ Hệ điều hành nhận cuộc gọi đó và sử dụng trình điều khiển tương ứng để chuyển cuộc gọi thành các hành động (lệnh) cần thiết cho phần cứng cơ bản trên máy tính cụ thể đó Ngày nay, hệ điều hành cung cấp một nền tảng toàn diện xác định, cấu hình và quản lý một loạt

phần cứng, bao gồm cả bộ xử lý, thiết bị bộ nhớ và quản lý bộ nhớ, chipset, kho, kết nối mạng, giao tiếp cổng, chẳng hạn như Mảng đồ họa video (VGA), Giao diện đa phương tiện độ nét cao (HDMI) và Chuẩn nối tiếp đa năng (USB) và các giao diện hệ thống con,

chẳng hạn như tốc độ kết nối thành phần ngoại vi (PCIe)

IV CH ỨC NĂNG CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH

1 Hệ điều hành cung cấp ba khả năng thiết yếu:

- Cung cấp giao diện người dùng thông qua CLI hoặc GUI

- Khởi chạy và quản lý việc thực thi ứng dụng

- Xác định và hiển thị các tài nguyên phần cứng của hệ thống cho các ứng dụng đó Thông thường sẽ thông qua một API được tiêu chuẩn hóa

2 Giao diện người dùng:

Mọi hệ điều hành đều yêu cầu giao diện người dùng, cho phép người dùng và quản

trị viên tương tác với hệ điều hành để thiết lập, cấu hình và thậm chí khắc phục sự cố hệ điều hành và phần cứng cơ bản của nó Có hai loại giao diện người dùng chính có sẵn: CLI và GUI

- CLI hoặc Terminal Mode Window, cung cấp giao diện dựa trên văn bản, nơi người

dùng dựa vào bàn phím truyền thống để nhập các lệnh, tham số và đối số cụ thể liên quan đến các tác vụ cụ thể GUI hay máy tính để bàn, cung cấp một giao diện trực quan dựa trên các biểu tượng và biểu tượng nơi người dùng dựa vào các cử chỉ được cung cấp bởi các thiết bị giao diện của con người, chẳng hạn như

touchpads, màn hình cảm ứng và thiết bị chuột

- GUI được sử dụng thường xuyên nhất bởi người dùng bình thường hoặc người dùng cuối, những người chủ yếu quan tâm đến việc thao tác các tệp và ứng dụng

Chẳng hạn như nhấp đúp vào biểu tượng tệp để mở tệp trong ứng dụng mặc định của nó CLI vẫn phổ biến trong số những người dùng nâng cao và quản trị viên hệ thống, những người phải xử lý một loạt các lệnh lặp đi lặp lại và chi tiết cao một cách thường xuyên Chẳng hạn như tạo và chạy các tập lệnh để thiết lập máy tính

cá nhân (PC) mới cho nhân viên

3 Quản lý ứng dụng:

Một hệ điều hành xử lý việc khởi chạy và quản lý mọi ứng dụng Điều này thường

hỗ trợ một loạt các hành vi, bao gồm chia sẻ thời gian nhiều quy trình hoặc các luồng để các tác vụ khác nhau có thể chia sẻ thời gian có sẵn của bộ xử lý, xử lý các gián đoạn mà ứng dụng tạo ra để thu hút sự chú ý ngay lập tức của bộ xử lý Đảm bảo có đủ bộ nhớ để thực thi ứng dụng và dữ liệu tương ứng của nó mà không can thiệp vào các quy trình khác Thực hiện xử lý lỗi có thể xóa các quy trình của ứng dụng một cách mượt mà; và thực hiện quản lý bộ nhớ mà không làm gián đoạn các ứng dụng khác hoặc hệ điều hành

Hệ điều hành cũng có thể hỗ trợ các API cho phép các ứng dụng sử dụng các chức năng và phần cứng mà không cần biết bất cứ điều gì về hệ điều hành cấp thấp hoặc trạng thái phần cứng Ví dụ, một API Windows có thể cho phép một chương trình lấy đầu vào

từ bàn phím hoặc chuột; tạo các phần tử GUI, chẳng hạn như các cửa sổ hộp thoại và các nút; đọc và ghi tệp vào thiết bị lưu trữ và hơn thế nữa Các ứng dụng hầu như luôn được điều chỉnh để sử dụng hệ điều hành mà ứng dụng dự định chạy

Ngoài ra, hệ điều hành có thể thực hiện các dịch vụ sau cho các ứng dụng:

- Trong một hệ điều hành đa nhiệm, nơi nhiều chương trình có thể chạy cùng một lúc, hệ điều hành sẽ xác định ứng dụng nào sẽ chạy theo thứ tự và lượng thời gian cần cho phép cho mỗi ứng dụng trước khi lần lượt cho ứng dụng khác

- Xử lý Input/Output (I/O) đến và đi từ các thiết bị phần cứng kèm theo, chẳng hạn như đĩa cứng, máy in và cổng quay số

- Gửi tín hiệu đến từng ứng dụng hoặc người dùng tương tác - hoặc đến nhà điều hành hệ thống - về trạng thái hoạt động và bất kỳ lỗi nào có thể đã xảy ra

- Có thể giảm tải việc quản lý các công việc hàng loạt - ví dụ, in ấn - để ứng dụng khởi tạo được giải phóng khỏi công việc này

- Trên các máy tính có thể cung cấp quá trình xử lý song song, hệ điều hành có thể quản lý cách phân chia chương trình để nó chạy trên nhiều bộ xử lý cùng một lúc

Tất cả các nền tảng máy tính chính (phần cứng và phần mềm) đều yêu cầu, và đôi khi bao gồm một hệ điều hành và hệ điều hành phải được phát triển với các tính năng khác nhau để đáp ứng các nhu cầu cụ thể của các hệ số dạng khác nhau

4 Quản lý thiết bị:

Hệ điều hành chịu trách nhiệm xác định, cấu hình và cung cấp cho các ứng dụng quyền truy cập chung vào các thiết bị phần cứng máy tính bên dưới Khi hệ điều hành nhận dạng và xác định phần cứng, nó sẽ cài đặt trình điều khiển thiết bị tương ứng cho phép hệ điều hành và các ứng dụng chạy trên hệ điều hành sử dụng thiết bị mà không cần bất kỳ kiến thức cụ thể nào về phần cứng hoặc thiết bị

Hệ điều hành chịu trách nhiệm xác định đúng máy in và cài đặt trình điều khiển thích hợp để ứng dụng chỉ cần thực hiện lệnh gọi đến máy in mà không cần phải sử dụng mã hoặc lệnh dành riêng cho máy in đó - đó là công việc của hệ điều hành Tình hình cũng tương tự đối với các thiết bị khác, chẳng hạn như cổng USB; các cổng kết nối mạng; thiết

bị đồ họa, chẳng hạn như đơn vị xử lý đồ họa (GPU); chipset bo mạch chủ và các thiết bị lưu trữ, chẳng hạn như bộ điều hợp đĩa SCSI (SAS) được đính kèm nối tiếp và các đĩa được định dạng bằng hệ thống tệp phù hợp

Hệ điều hành xác định và cấu hình các thiết bị vật lý và logic cho dịch vụ và thường ghi lại chúng trong một cấu trúc tiêu chuẩn hóa chẳng hạn như Windows Registry Các nhà sản xuất thiết bị định kỳ vá và cập nhật trình điều khiển Hệ điều hành nên cập nhật chúng để đảm bảo hiệu suất và bảo mật thiết bị tốt nhất Khi thiết bị được thay thế, hệ điều hành cũng cài đặt và cấu hình trình điều khiển mới

Mặc dù các vai trò cơ bản của hệ điều hành là phổ biến, nhưng có vô số hệ điều hành phục vụ nhiều loại phần cứng và nhu cầu của người dùng

1 Hệ điều hành mục đích chung:

Hệ điều hành có mục đích chung đại diện cho một loạt các hệ điều hành nhằm chạy

vô số ứng dụng trên nhiều lựa chọn phần cứng cho phép người dùng chạy một, nhiều ứng dụng hoặc tác vụ đồng thời Một hệ điều hành có mục đích chung có thể được cài đặt trên nhiều kiểu máy tính để bàn, máy tính xách tay khác nhau và chạy các ứng dụng từ hệ thống kế toán đến cơ sở dữ liệu, đến trình duyệt web, đến trò chơi Các hệ điều hành có

mục đích chung thường tập trung vào quản lý quy trình (luồng) và phần cứng để đảm bảo rằng các ứng dụng có thể chia sẻ một cách đáng tin cậy nhiều loại phần cứng máy tính hiện có

Các hệ điều hành máy tính để bàn phổ biến bao gồm:

• Hệ điều hành Windows:

Là hệ điều hành hàng đầu của Microsoft, là tiêu chuẩn thực tế cho máy tính gia đình và máy tính doanh nghiệp Được giới thiệu vào năm 1985, hệ điều hành dựa trên GUI đã được phát hành trong nhiều phiên bản kể từ đó Windows 95 thân thiện với người dùng đã chịu trách nhiệm phần lớn cho sự phát triển nhanh chóng của máy tính cá nhân Sau đó hệ điều hành Windows đã giành được vị thế gần như độc tôn trong thị trường với hàng loạt các phiên bản tiếp theo có những cải tiến và tính năng vượt trội

- Ưu điểm: Phổ biến, dễ sử dụng, tính ổn định cao và có đầy đủ tính năng để phục

vụ cho công việc cũng như giải trí

- Nhược điểm: Không phải miễn phí, bạn cần phải mua bản quyền để sử dụng

• Hệ điều hành Mac OS:

Macintosh Operating System (còn có tên là OS X) là một hệ điều hành có giao diện cửa sổ được phát triển bởi công ty Apple OS là hệ điều hành độc quyền, được phát triển và phân phối bởi Apple trên các sản phẩm máy tính xách tay Macbook Pro và

Macbook Air Qua nhiều năm phát triển hệ điều hành Mac OS đã và đang khẳng định tên tuổi và thương hiệu trên thị trường

- Ưu điểm: Giao diện đẹp, được cài sẵn ở những chiếc máy tính được Apple bán ra

và không tốn phí So với Windows không ai hoàn hảo hơn ai nhưng theo nhiều người nhận xét, Mac hoạt động một cách mượt mà hơn và có một độ bảo mật đáng tin hơn

-Nhược điểm: Vì số người sử dụng Mac OS không nhiều bằng Windows nên có nhiều phần mềm chưa được phát hành cho hệ điều hành này Ngoài ra, giá thành của Mac

OS cũng là khá cao nếu so sánh với các hệ điều hành khác

• Hệ điều hành Unix:

Là một hệ điều hành đa người dùng được thiết kế để có tính linh hoạt và khả năng thích ứng Được phát triển ban đầu vào những năm 1970, Unix là một trong những hệ điều hành được viết bằng ngôn ngữ C

-Ưu điểm:Unix rất linh hoạt và bạn có thể cài đặt nó trên tất cả các loại máy tính, bao gồm cả máy tính lớn , siêu máy tính và máy vi tính Unix cũng truyền cảm hứng cho các phương pháp tiếp cận mới trong thiết kế phần mềm, chẳng hạn như giải quyết các vấn

đề bằng cách kết nối các công cụ đơn giản hơn thay vì tạo ra các ứng dụng lớn, nguyên khối

- Nhược điểm: Khó sử dụng

• Hệ điều hành Linux:

Là một hệ điều hành giống Unix được thiết kế để cung cấp cho người dùng PC một giải pháp thay thế miễn phí hoặc chi phí thấp Linux nổi tiếng là một hệ thống hoạt động hiệu quả và nhanh chóng.

-Ưu điểm: Miễn phí, ta có thể thay đổi thậm chí là phân phối nó

-Nhược điểm: Rất ít người sử dụng, tính bảo mật không cao, giao diện có phần cổ điển

2 Hệ điều hành di động:

Hệ điều hành di động được thiết kế để đáp ứng các nhu cầu riêng của điện toán di động và các thiết bị tập trung vào giao tiếp, chẳng hạn như điện thoại thông minh và máy tính bảng Thiết bị di động thường cung cấp tài nguyên máy tính hạn chế so với PC truyền thống và hệ điều hành phải được thu nhỏ lại về kích thước và độ phức tạp để giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên của chính nó, đồng thời đảm bảo đủ tài nguyên cho một hoặc nhiều ứng dụng đang chạy trên thiết bị Các hệ điều hành di động có xu hướng nhấn mạnh vào hiệu suất hiệu quả, khả năng phản hồi của người dùng và chú ý nhiều đến các tác vụ xử lý dữ liệu, chẳng hạn như hỗ trợ phát trực tuyến phương tiện Apple iOS và Google Android là những ví dụ về hệ điều hành di động

• Hệ điều hành Android:

Hệ điều hành Android được phát triển bởi công ty Android Inc và được Google mua lại vào năm 2005, Android là hệ điều hành trên thiết bị di dộng có số người được sử dụng đông đảo nhất trên thế giới (chiếm 87,7% thị phần) năm 2017

- Ưu điểm: Hệ điều hành mở, vì hầu hết cách thiết bị di động điều sử dụng nên

Android sở hữu kho ứng dụng khổng lồ, khả năng tùy biến cao, dễ dàng đặt lại thiết bị nếu như quên mật khẩu

- Nhược điểm: Hiện tại độ bảo mật của Android là khá cao nhưng sẽ không bằng

nếu so sánh với iOS

• Hệ điều hành iOS:

iOS là hệ điều hành được sử dụng duy nhất trên các thiết bị di động của Apple Được ra mắt vào năm 2007, iOS đã tạo ra một cuộc cách mạng về công nghệ phần mềm Được

- Ưu điểm: Tính bảo mật cao, khả năng tối ưu phần mềm tốt, hiệu năng ổn định

mà không cần đòi hỏi nhiều về cấu hình so với Android

- Nhược điểm: Hệ điều hành chỉ độc quyền cho các dòng điện thoại của Apple và

không thể sử dụng trên các điện thoại khác, kho ứng dụng ít hơn so với Android

3 Hệ điều hành nhúng:

Không phải tất cả các thiết bị máy tính đều có mục đích chung Một loạt các thiết

bị chuyên dụng - bao gồm trợ lý kỹ thuật số tại nhà, máy rút tiền tự động (ATM), hệ thống máy bay, thiết bị đầu cuối điểm bán lẻ (POS) và thiết bị kết nối Internet vạn vật (IoT) - bao gồm máy tính yêu cầu hệ điều hành Sự khác biệt cơ bản là thiết bị tính toán liên quan chỉ làm một việc chính, vì vậy hệ điều hành được lược bỏ và dành riêng cho cả hiệu suất và khả năng phục hồi Hệ điều hành phải chạy nhanh, không bị treo và xử lý tất

cả các lỗi một cách linh hoạt để có thể tiếp tục hoạt động trong mọi trường hợp Trong hầu hết các trường hợp, hệ điều hành được cung cấp trên một con chip được tích hợp vào thiết bị thực tế Ví dụ, một thiết bị y tế được sử dụng trong thiết bị hỗ trợ sự sống của bệnh nhân sẽ sử dụng một hệ điều hành nhúng phải chạy đáng tin cậy để giữ cho bệnh nhân sống sót Embedded Linux là một ví dụ về hệ điều hành nhúng

4 Hệ điều hành mạng:

Hệ điều hành mạng (NOS) là một hệ điều hành chuyên dụng khác nhằm tạo điều kiện giao tiếp giữa các thiết bị hoạt động trên mạng cục bộ (LAN) Một NOS cung cấp ngăn xếp giao tiếp cần thiết để hiểu các giao thức mạng nhằm tạo, trao đổi và phân rã các gói mạng Ngày nay, khái niệm về một NOS chuyên biệt phần lớn đã lỗi thời vì các loại

hệ điều hành khác phần lớn xử lý giao tiếp mạng Ví dụ: Windows 10 và Windows Server 2019 bao gồm khả năng kết nối mạng toàn diện Khái niệm NOS vẫn được sử dụng cho một số thiết bị mạng, chẳng hạn như bộ định tuyến, thiết bị chuyển mạch và tường lửa, và các nhà sản xuất có thể sử dụng các NOS độc quyền, bao gồm Hệ điều hành Cisco Internetwork (IOS), RouterOS và ZyNOS