Báo cáo bài tập lớn hệ điều hành chủ đề 5 tìm hiểu chung về 2 họ hệ điều hành macos và ios

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA CNTT 1 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỆ ĐIỀU HÀNH Chủ Đề 5 Tìm hiểu chung về 2 họ hệ điều hành MacOS và iOS Nhóm lớp học 08 Nhóm BTL 20 Giảng viên giảng dạy ThS Đinh[.]

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA CNTT 1

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

HỆ ĐIỀU HÀNH Chủ Đề 5: Tìm hiểu chung về 2 họ hệ điều hành:

MacOS và iOS  

Nhóm lớp học: 08 Nhóm BTL:20 Giảng viên giảng dạy: ThS Đinh Xuân Trường  

Thành viên:

1 Phạm Văn Thạch - B20DCCN634

2 Trịnh Đức Hoàng - B20DCCN284

3 Lê Tuấn Thành - B20DCCN646

4 Lê Huy Phong- B20DCCN493

 Hà Nội – 2022

MỤC LỤC

Trang Bìa

Mục lục 1

Phần 1: Giới thiệu 2

1.1: Hệ điều hành IOS 2

a Lịch sử phát triển 2

 b Mục đích sử dụng 2

c Thống kê lượng người dùng 2

1.2: Hệ điều hành MacOS 3

a Lịch sử phát triển 3

 b Mục đích sử dụng 4

c Thống kê lượng người dùng 4

Phần 2: Nội dung chi tiết 5

2.1: Quản lý File 5

2.2: Quản lý bộ nhớ chính 8

2.3: Quản lý tiến trình 11

2.4: So sánh hai hệ điều hành iOS và MacOS 12

Phần 3: Kết luận 14

*Tài liệu tham khảo 14

Phần 1: giới thiệu

1 Hệ điều hành iOS

- Hệ điều hành iOS - iPhone Operating System là một hệ điều hành của điện thoại di động được phát triển bởi Apple, được sử dụng độc quyền cho phần cứng của hãng như iPhone, iPod touch và iPad Hệ điều hành iOS được xếp hạng là nền tảng điều hành thiết bị di động được sử dựng nhiều thứ 2 thế giới, sau Android Hện điều hành iOS có thiết kế trực quan lấy người dùng làm trung tâm và khả năng tạo ứng dụng cho các nhà phát triển ứng dụng, được  phân phối thông qua cửa hàng ứng dụng iOS

a Lịch sử phát triển:

- Chiếc iPhone 2G (iOS 1), chiếc Iphone đầu tiên được ra nắt tại Macworld Conference & Expo vào ngày 9/1/2007 cùng với “hệ điều hành X dành cho Iphone” tạo nên một cuộc cách mạng trên thế giới, với phần cứng và phần mềm đã vượt qua đối thủ

- 06/03/2008, bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK) ra mắt bản Beta, là tiền đề cho App Store sau này,điều này cho phép mọi người tải xuống các ứng dụng của bên thứ ba và các trò chơi mới, đồng thời cái tên Iphone OS được công bố

- iOS 4 là một sự thay đổi hoàn toàn so với các phiên bản trước, điện thoại có khả năng đa nhiệm thô sơ Siri xuất hiện lần đầu trên iOS 5, cùng với Trung tâm thông báo, iMessage và iCloud IPad đã được hỗ trợ cho các cử chỉ đa nhiệm

- Vài năm tiếp theo được đánh dấu bằng việc phát hành một chiếc iPhone mới, iOS mới với mỗi năm trôi qua Với mỗi bản phát hành đều có các bản cập nhật tinh chỉnh các tính năng Tính đến thời điểm hiện tại, iOS đã có 16 phiên bản

 b Mục đích sử dụng

- Hệ điều hành iOS hoạt động trên giao diện cho phép người dùng tương tác với thiết bị điện thoại bằng tay thông qua các thao tác như chạm, vuốt, thu, phóng

đa cảm ứng Các yếu tố giao diện của hệ điều hành bao gồm các thanh trượt, công tắc và các nút

- Hệ điều hành iOS ít rủi ro, bảo mật tốt nhờ vào Apple App Store độc quyền, hệ sinh thái khép kín và cập nhật nhanh chóng; Giao diện cực kỳ thân thiện với người dùng; Hệ sinh thái Apple được tích hợp liền mạch, ta có thể sử dụng các dịch vụ như iMessage, Apple Pay, FaceTime và iCloud trên tất cả các thiết bị Apple của mình

c Thống kê số lượng người dùng hệ điều hành iOS

- Số lượng người dùng iPhone và iPod Touch chênh lệch không đáng kể, với  phần nhỉnh hơn thuộc về iPhone, và cả 2 đều có số lượng người dùng gấp đôi sản phẩm iPad Điều này đã giúp Apple nắm giữ 16,2%thị phần người dùng di động

- Người dùng iPhone trên toàn thế giới:

2 Hệ điều hành MacOS

- Hệ điều hành MacOS là hệ điều hành của Apple được ra mắt vào năm 2001 và hiện nay vẫn đang được phát triển cũng như cập nhật thường niên MacOS là viết tắt của cụm từ Macintosh Operating System và được trang bị trên các dòng máy tính xách tay của nhà Apple.Sau nhiều năm phát triển và không ngừng cải tiến, MacOS đã nâng cao tên tuổi và thương hiệu trên thị trường công nghệ

a Lịch sử phát triển

- Hệ điều hành macOS đã trải qua một thời gian dài với nhiều tên gọi khác nhau trước khi được biết đến rộng rãi với cái tên hiện tại Thời điểm đầu ra mắt, hệ điều hành này được lấy tên là MacOS X Vào năm 2011, Apple đã tinh gọn lại thành OS X Tới năm 2016, Apple tiếp tục điều chỉnh thành tên macOS và sử dụng cho tới hiện tại Đây là một hệ điều hành giữ vị thế rất vững chắc trên thị trường và được Apple trang bị cho các dòng sản phẩm như laptop hoặc máy tính bàn (PC) chính hãng

- Giai đoạn đầu: MacOS hiện nay được bắt nguồn từ NeXT, một công ty do Steve Jobs thành lập sau khi ông rời khỏi Apple vào năm 1985 Cũng tại đây, một hệ điều hành đã được phát triển với tên gọi NeXTSTEP, dựa trên hạt nhân Mach vào năm 1989 Trong nửa đầu những năm 1990, Apple luôn cố gắng để tạo ra hệ điều hành tiếp theo cho Mac OS cổ điển Thế nhưng tất cả đều thất  bại Điều này buộc Apple phải mua lại NeXT vào năm 1996 Sau đó

 NeXTSTEP cũng được đổi tên thành OPENSTEP Hành động mua lại này cũng đồng nghĩa với việc Steve Jobs một lần nữa quay trở lại Apple

- MacOS X: Dự án đầu tiên có tên mã là Rhapsody, sau đó được đặt tên chính thức là MacOS X khi ra mắt vào năm 2001 Lúc ban đầu, Mac OS X được giới thiệu là phiên bản hệ điều hành thứ 10 của Apple dành cho máy Macintosh

- OS X: Đến năm 2012, hệ điều hành OS X chính thức được xuất hiện trên thị trường Theo đó, tiền tố “Mac” cũng không còn xuất hiện trong các tài liệu tiếp thị

- MacOS: Đây là tên hệ điều hành MacBook mới nhất được công bố vào năm

2016 Tên hệ điều hành được đổi thành macOS để hợp lý hóa với các thương hiệu hệ điều hành khác của Apple, ví dụ: iOS, watchOS, tvOS

 b Mục đích sử dụng:

- Mac OS được Apple thiết kế và cài đặt để hỗ trợ các dòng máy tính của hãng

- Hệ điều hành này đi kèm với một loạt ứng dụng có các chức năng thông minh như lưu giữ và bảo mật tối ưu

- Mac OS kết nối mở rộng giữa các thiết bị của Apple, giúp đồng bộ hóa nhanh giữa máy tính với các thiết bị khác của Apple

- Mac OS cung cấp các kỹ thuật tiên tiến hơn như bảo vệ bộ nhớ, ưu tiên sử dụng đa nhiệm cùng với trình duyệt tìm kiếm linh hoạt

c Thống kê số lượng người dùng

- Số lượng máy tính dùng Windows năm 2021 đạt tới 80.5% trên toàn cầu, vượt

xa MacOS tới gần 11 lần – chỉ đạt 7.5% Thậm chí xét số lượng máy tính và người dùng thì Chrome OS còn phổ biến hơn cả MacOs với 10.8%

Phần 2: Nội dung chi tiết

1 Quản lý file

 Khái niệm File: Tệp là một kiểu dữ liệu trừu tượng được định nghĩa và thực thi  bởi hệ điều hành Nó là một chuỗi các bản ghi logic Một bản ghi logic có thể

là một byte, một dòng (có độ dài cố định hoặc thay đổi) hoặc một mục dữ liệu  phức tạp hơn

  Nhiệm vụ chính của hệ điều hành là ánh xạ khái niệm tệp logic lên các thiết bị lưu trữ vật lý như đĩa cứng hoặc thiết bị NVM

a IOS

- Vào năm 2017, Apple, Inc., đã phát hành một hệ thống tệp mới để thay thế hệ thống tệp HES+ đã 30 năm tuổi của mình Bắt đầu từ đầu trên một trang giấy trắng cho phép một thiết kế bắt đầu với các công nghệ và phương pháp hiện tại, đồng thời cung cấp bộ tính năng chính xác cần thiết

- Hệ thống tệp của Apple (APFS) là một ví dụ điển hình về thiết kế như vậy Mục tiêu của nó là chạy trên tất cả các thiết bị hiện tại của Apple, từ Apple Watch cho đến iPhone cho đến máy tính Mac Tạo một hệ thống tệp hoạt động trong watchOs, I/Os, tvOS và macOS chắc chắn là một thách thức

- APFS có nhiều tính năng, bao gồm con trỏ 64 bit, bản sao cho tệp và thư mục, ảnh chụp nhanh, chia sẻ không gian, định cỡ thư mục nhanh, nguyên mẫu lưu

an toàn nguyên tử, thiết kế sao chép khi ghi, mã hóa (một khóa và nhiều khóa)

và kết hợp I/O Nó hiểu NVM cũng như lưu trữ ổ cứng

- Chia sẻ không gian là một tính năng giống HFS trong đó lưu trữ có sẵn dưới dạng một hoặc nhiều không gian trống lớn (vùng chứa) mà từ đó các hệ thống tệp có thể rút ra các phân bổ (cho phép các ổ đĩa có định dạng APFS tăng và giảm) Kích thước thư mục nhanh cung cấp tính toán và cập nhật không gian

sử dụng nhanh chóng

- Atomic safe storage là một nguyên bản (có sẵn thông qua API, không phải thông qua các lệnh của hệ thống tệp) thực hiện đổi tên tệp, gói tệp và thư mục dưới dạng các thao tác nguyên tử đơn lẻ

- Hợp nhất I/O là một biện pháp tối ưu hóa cho các thiết bị NVM, trong đó một

số thao tác ghi nhỏ được tập hợp lại với nhau thành một thao tác ghi lớn để tối

ưu hóa hiệu suất ghi

- Hình bên dưới hiển thị một tệp có tên là “Tệp của tôi” và bản sao của nó “Bản sao tệp của tôi” có hai khối chung và một khối khác nhau giữa chúng Trên các

hệ thống tệp như HFS Plus, mỗi khối sẽ cần ba khối trên đĩa, nhưng trên ổ đĩa

Hệ thống tệp của Apple, hai khối chung được chia sẻ

 b MacOS

- Hệ thống quản lý file ở MacOS được đặc tả bởi : + Cấu trúc cấp bậc ( cây thư mục )

+ Cách xử lí nhất quán dữ liệu của file ( chuỗi các byte stream) + Khả năng tạo và hủy file ( tạo mới ,xóa)

+ Tính tăng trưởng động của tệp ( thêm bớt , cắt dán ) + Khả năng bảo vệ dữ liệu của tệp ( bởi các kiểu thuộc tính như quyền truy nhập)

+ Xử lí các thiết bị ngoại vi như xử lí các tệp ( cách nhìn thiết bị bởi mô tả kiểu tệp)

- Hệ thống File được tổ chức như một cây bắt đầu từ nút đơn gọi là root Từ đó

sẽ có các thư mục khác tạo thành nhánh của cây Trong các nhánh có thể có các nhánh ( con ) khác Dưới các nhánh sẽ là tệp Tệp có thể là tệp bình thường ( regural files) hay cũng có thể là tệp đặc biệt ( special files )

- Tệp được truy nhập qua đường dẫn ( path name ) mô tả cách thức định vị được tệp trong Files System Đường dẫn đầy đủ , hay đường dẫn tuyệt đối ( bắt đầu  bởi ‘/’) và nó xác định sẽ tìm tệp bằng cách đi từ root qua các cấu trúc cây thư mục theo các nhánh chỉ thị trong đường dẫn

- Đường dẫn không bắt đầu từ root gọi là đường dẫn tuyệt đối , chỉ tới thư mục hiện tại của tệp

- Thư mục cũng là một loại tệp , hệ thống xử lý dữ liệu trong thư mục cũng bằng  byte system , nhưng dữ liệu ở đây chứa tên các tệp trong thư mục có khuân dạng dự đoán được , sao cho OS và các chương trình có thể nhận ra các tệp trong thu mục

- Việc truy nhập tệp được kiểm soát bởi quyền truy nhập ( access permission) kết hợp với tệp Quyền truy nhập được lập ra một cách độc lập để kiểm soát truy nhập đọc ( read ) , ghi ( write ) , và thực hiện (execute ) cho ba lớp người

sử dụng : người sở hũu tệp ( u-user), nhóm người được truy nhập ( g-group) , những người khác ( o-other ) Người dung có thể tạo tệp nếu họ được phép và các tệp mới sẽ là các nhánh lá của các trúc thư mục hệ thống

- Đối với người dung , MacOS xử lí các thiết bị như thể đó là các tệp Các thiết

 bị được mô tả bởi các tệp thiết bị đặc biệt và nằm ở một nhánh trong cấu trúc

hệ thống thư mục (/dev) Các chương trình truy nhập các thiết bị bằng cú pháp giống như đã dùng để truy nhập tệp bình thường , các thiết bị cũng được bảo vệ cùng phương thức như các các tệp, qua việc ấn định quyền truy nhập Bởi vì tên các thiết bị cũng giống như tên các tệp bình thường và các thao tác trên chúng là giống nhau , nên hầu hết các chương trình đều không biết điều khiển  bên trong của tệp mà chúng thao tác

2 Quản lý bộ nhớ chính

a iOS

- Hệ điều hành iOS sử dụng Automatic Reference Counting (ARC) để quản lý

 bộ nhớ 

- Cách ARC hoạt động: Trong iOS, khi object được khởi tạo, nó sẽ được quản lý  bởi ARC Dựa vào số lượng reference đến mà object đó được gán một số được gọi là Reference counting Mỗi khi object được reference bởi object khác, số reference counting sẽ tăng thêm, và giảm khi nó không còn được reference đến nữa Một object sẽ được xoá bỏ và trả lại bộ nhớ cho hệ thống khi nó không còn được reference bởi bất kỳ object nào khác, hay reference counting bằng 0

- Lưu giữ chu kì: Một chu kỳ lưu giữ được tạo ra khi hai hoặc nhiều đối tượng đang tham khảo nhau theo kiểu tròn Ví dụ: khi chúng ta có mối quan hệ Cha

-Con giữa hai đối tượng, cả hai trường hợp sẽ tham chiếu lẫn nhau cho đến khi

cả hai đều vượt ra khỏi phạm vi Điều này tạo ra một tham chiếu vòng tròn và ARC không thể tìm ra thời điểm giải phóng các đối tượng này vì nó không thực hiện hành trình ngăn xếp mà GC sẽ thực hiện để tìm các tham chiếu bên ngoài đến các đối tượng này, thay vào đó ARC chỉ theo dõi số lượng các tham chiếu đến một đối tượng cụ thể Để giải quyết vấn đề này, Apple đã đưa ra các tham chiếu Mạnh và Yếu Đối tượng Parent tạo ra một tham chiếu Mạnh đến đối tượng Child, có nghĩa là cho đến khi đối tượng Parent được phân bổ, đối tượng Child cần vẫn tồn tại Và đối tượng Con tạo ra một tham chiếu Yếu cho đối tượng Cha, điều này phá vỡ chu kỳ tham chiếu vòng, và bây giờ đối tượng Cha có thể bị xóa bất cứ khi nào nó vượt ra khỏi phạm vi, điều này cũng sẽ xóa đối tượng Con Tuy nhiên, đối với tình huống trên, các nhà phát triển cần phải

xử lý các đối tượng Gốc bị thiếu hoặc không có trong quá trình triển khai đối tượng Con, vì khi đối tượng Cha được phân bổ và trước khi đối tượng Con bị xóa, mã đối tượng Con có thể được thực thi

- Bộ quản lý bộ nhớ của Kernel tại mức quá cao quản lý tất cả các vùng nhớ có sẵn của iOS, bao gồm bộ nhớ chứa iOS của nó Bộ quản lý bộ nhớ ba thành  phần riêng biệt, với những nhiệm vụ riêng

 b MacOS

- Trình quản lý hệ thống cung cấp một số lượng lớn các quy trình để thực hiện các hoạt động khác nhau trên các khối trong phân vùng ứng dụng của mình : + Phân bổ và giải phóng cả các khối có thể định vị và không thể định vị trong heap

+ Sao chép dữ liệu từ các khối không định vị được sang các khối có thể định vị và ngược lại

+ Xác định dung lượng trống trong heap

+ Xác định vị trí của trên cùng của ngăn xếp

+ Xác định kích thước của một khối bộ nhớ và (nếu cần) thay đổi kích thước đó

+ Thay đổi các thuộc tính của các khối có thể định vị

+ Cài đặt hoặc loại bỏ một hàm vùng phát triển cho heap

+ Lấy mã kết quả của quy trình

- Cung cấp các quy trình có thể sử dụng để truy cập các vùng bộ nhớ bên ngoài phân vùng ứng dụng: Cấp phát bộ nhớ bên ngoài phân vùng hiện không được sử dụng bởi bất kỳ ứng dụng đang mở nào hoặc bởi Hệ điều

hành cấp phát bộ nhớ trong heap hệ thống Phần này mô tả các vùng bộ nhớ nằm bên ngoài phân vùng ứng dụng của bạn

Không gian trong heap ứng dụng được phân bổ và phát hành theo yêu cầu Khi các khối trong heap của bạn được tự do di chuyển, Trình quản lý bộ nhớ thường có thể tổ chức lại heap để giải phóng dung lượng khi cần thiết để thực hiện yêu cầu cấp phát bộ nhớ Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các khối trong heap của bạn không thể di chuyển Trong những trường hợp này, bạn cần hết sức lưu ý trong việc cấp phát và quản lý bộ nhớ để tránh phân mảnh heap

và hết bộ nhớ 

- Bộ nhớ tạm thời: Trong môi trường đa nhiệm Macintosh, ứng dụng của bạn bị giới hạn trong một phân vùng bộ nhớ cụ thể (có kích thước được xác định bởi thông tin trong tài nguyên 'SIZE' của ứng dụng của bạn) Kích thước của phân vùng ứng dụng của bạn đặt ra các giới hạn nhất định đối với kích thước của đống ứng dụng của bạn và do đó đối với kích thước của bộ đệm và cấu trúc dữ liệu khác mà ứng dụng của bạn có thể sử dụng, bạn có thể yêu cầu Hệ điều hành cho phép bạn sử dụng bất kỳ bộ nhớ khả dụng nào chưa được cấp phát cho bất kỳ ứng dụng nào khác Bộ nhớ này, được gọi là bộ nhớ tạm thời, được cấp phát từ RAM chưa sử dụng có sẵn; nói chung, bộ nhớ đó không tiếp giáp với bộ nhớ trong vùng ứng dụng của bạn Ứng dụng của bạn chỉ nên sử dụng

 bộ nhớ tạm thời cho các mục đích ngắn hạn không thường xuyên có thể được thực hiện trong không gian ít hơn, mặc dù có lẽ kém hiệu quả hơn

- Bộ nhớ ảo: Người dùng có thể chọn (trong bảng điều khiển Bộ nhớ) bật không gian địa chỉ lớn hơn hay "ảo" này Hầu hết các ứng dụng hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi hoạt động của Trình quản lý bộ nhớ ảo và không cần biết liệu

có bộ nhớ ảo nào hay không Tuy nhiên, bạn có thể cần phải can thiệp vào các hoạt động tự động khác của Trình quản lý bộ nhớ ảo nếu ứng dụng của bạn có các yêu cầu về thời gian quan trọng, thực thi mã tại thời điểm gián đoạn hoặc thực hiện các hoạt động gỡ lỗi bộ nhớ thứ cấp có sẵn (chẳng hạn như đĩa cứng) để chứa các phần của ứng dụng và dữ liệu hiện không được sử dụng trong bộ nhớ vật lý Khi một ứng dụng cần hoạt động trên các phần bộ nhớ đã được chuyển vào đĩa, Trình quản lý bộ nhớ ảo sẽ tải các phần đó trở lại bộ nhớ vật lý bằng cách đặt chúng đổi chỗ với các phần bộ nhớ khác, không được sử dụng Quá trình di chuyển các phần (hoặc trang) của bộ nhớ giữa RAM vật lý

và đĩa cứng được gọi là phân trang Người dùng kiểm soát và cấu hình bộ nhớ

ảo thông qua bảng điều khiển Bộ nhớ Các điều khiển trong bảng điều khiển này cho phép người dùng bật hoặc tắt bộ nhớ ảo, đặt kích thước của bộ nhớ ảo