(Tiểu luận) báo cáo bài tập lớnchủ đề tìm hiểu về hệ điều hành di động

Nó là một phần của bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ tạm thời dữ liệu và tài nguyên để cải thiện hiệu suất của điện thoại thông qua việc truy cập nhanh hơn đối với dữ liệu đã được lưu trữ t

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Giảng viên: Ths Đỗ Tiến Dũng

Thành viên: 1 Lưu Ngọc Anh

2 Cao Việt Đức

3 Nguyễn Đức Anh

4 Nguyễn Anh Quân

5 Đỗ Hồng Phi

6 Nguyễn Quốc Việt

7 Lê Văn Duy

HÀ NỘI – 2023

MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH DI ĐỘNG

PHẦN 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH DI ĐỘNG

I. Kiến trúc hệ thống

1 Mô hình kiến trúc hệ điều hành di động

2 Các chức năng của hệ điều hành di động

3 Các thành phần của hệ điều hành di động

3.1. Nhân hệ điều hành (kernel)

3.2. Thực thi quy trình

3.3. Thư viện hệ thống

3.4. Thời gian chạy

3.5. Giao diện người dùng

4 So sánh với kiến trúc hệ thống của nguyên lý hệ điều hành

2 So sánh với tổ chức I/O của nguyên lý hệ điều hành

IV. Môi trường phát triển ứng dụng

1 Môi trường phát triển ứng dụng di động

1.1. Môi trường lập trình trên hệ điều hành Android

1.2. Môi trường lập trình trên hệ điều hành iOS

1.3. Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp

1.4. Cơ sở dữ liệu và các tài nguyên bên ngoài

1.5. Quyền và bảo mật

2

1.6. Ứng dụng đa nền tảng

2 So sánh với môi trường phát triển ứng dụng của máy tính cá nhân

PHẦN 3: THỬ NGHIỆM LẬP TRÌNH ĐỒ HỌA TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH DI ĐỘNG PHẦN 4: KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

3

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ điều hành di động, không thể phủ nhận, đã trở thành một phần không thểthiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta Trên mỗi thiết bị thông minh mà chúng

ta sử dụng - từ điện thoại di động cho đến máy tính bảng - hệ điều hành đang hoạtđộng ẩn sau màn hình cảm ứng và giao diện thân thiện với người dùng Mặc dù nóthường không xuất hiện trực tiếp trước mắt người dùng, tuy nhiên, hệ điều hành quản

lý và điều khiển tất cả hoạt động của thiết bị, đảm bảo tính ổn định và hiệu suất cao.Bài báo cáo này đặt ra nhiệm vụ quan trọng là tìm hiểu về hệ điều hành di động

và so sánh chúng với nguyên lý hoạt động của hệ điều hành tổng quát dựa trên 4 khíacạnh chính là kiến trúc hệ thống, tổ chức bộ nhớ, tổ chức I/O và môi trường phát triểnứng dụng Từ đó, hiểu rõ cách hệ điều hành tương tác với phần cứng và ứng dụng rasao, làm thế nào để hệ điều hành quản lý và tối ưu hóa sử dụng tài nguyên hiệu quảcũng như đối mặt với những thách thức ngày càng nghiêm trọng về bảo mật và quản lý

dữ liệu

4

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH DI ĐỘNG

Hệ điều hành di động (Mobile operating system) là thuật ngữ chỉ hệ điều hành được sử dụng trên các thiết bị di động như điện thoại, máy tính bảng và các thiết bị thông minh khác Ngày nay, trong thời đại Internet phát triển mạnh mẽ, chúng ta đã sử dụng hệ điều hành di động nhiều hơn so với các hệ điều hành máy tính như Window, MacOS, Ubuntu, Vậy bạn có thực sự hiểu rõ về các hệ điều hành di động này không?Trong nửa thế kỷ phát triển điện thoại di động, đã có những hệ điều hành di động nào xuất hiện? Và những hệ điều hành nào vẫn còn tồn tại xuyên suốt đến tận bây giờ hay

đã bị lạc hậu và rơi vào quên lãng bởi thời gian? Chúng ta sẽ cùng điểm qua một vài cột mốc quan trọng trong lịch sử phát triển của hệ điều hành

1980: Bước Đầu Của Microsoft với Windows CE

Lịch sử hệ điều hành di động bắt đầu vào thập kỷ 1980 bởi Microsoft với sự phát triển của Windows CE Windows CE 1.0 chính thức ra mắt vào năm 1996 Dựa trên nền tảng của Windows 95, nó được xem như một phiên bản đơn giản hóa và đơn sắc của hệ điều hành máy tính để bàn Tên đầy đủ của nó là "Windows Embedded Compact," nhưng việc viết tắt CE vẫn còn là một dấu hỏi

2000-2006: Thế kỷ 21 và sự thay đổi đột phá

Thế kỷ 21 chứng kiến sự phát triển rộng rãi của

điện thoại di động, biến chúng thành thiết bị

thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày Trong thời

kỳ thịnh vượng của PDA vào thập kỷ 2000, hệ

điều hành di động Palm OS đã chiếm 90% thị

phần PDA Tuy nhiên, với sự gia tăng nhanh

chóng của điện thoại di động, PDA đã dần trở

nên lỗi thời

*PDA: một loại thiết bị di động được thiết kế cho việc quản lý thông tin cá nhân bao gồm các chức năng quản lý lịch, ghi chú, quản lý danh bạ, thậm chí lướt web và gửi email, thường có màn hình cảm ứng và bút đi kèm để nhập liệu.

5

Vào quý 2 năm 2000, Windows CE không còn phụ thuộc vào Windows 95 trở thành

hệ thống mới hỗ trợ nhiều loại bộ xử lý như x86, PowerPC, ARM, MIPS phù hợp với điện thoại di động và đã đổi tên thành Windows Pocket PC (PPC) Trong giai đoạn này, Microsoft phát triển các hệ điều hành Pocket Phone Edition và Windows Powered SmartPhone, và hợp nhất chúng vào Windows Mobile 2003, dựa trên kernelcủa Windows CE 4.x Windows Mobile trởthành một hệ điều hành cạnh tranh trên thị trường di động, sử dụng trên nhiều loại thiết bị di động, bao gồm điện thoại thông minh và PDA

Trong khi đó, Hệ điều hành BlackBerry OS ra đời vào tháng 3 năm 2002 đánh dấu sự ra đời của dòng điện thoại thông minh BlackBerry, được yêu thích bởi sự bảo mật và thiết kế bàn phím QWERTY độc đáo Sau đó, nhiều phiên bản khác của BlackBerry OS đã được phát triển và giới thiệu, đặc biệt là trong thập kỷ 2000

Điện thoại BlackBerry sử dụng hệ điều hành BlackBerry OS

6

- ngân hàng câu hỏi

67

thong-Quan-ly-…

22

HDH N09 Nhóm 11 Đề tài 7 - ABC

SymbianOS, ra đời vào tháng 6 năm

2001, ban đầu được thành lập để tích hợp

hệ điều hành PDA và điện thoại di động, trở thành hệ điều hành phát triển bởi mộtliên minh của các nhà sản xuất châu

Âu, đại diện cho lợi ích của các nhà sản xuất như Nokia, Ericsson Nokia 9210 Communicator được coi là chiếc điện thoại thông minh đầu tiên sử dụng Symbian OS Đến năm 2007, Symbian đạt đỉnh cao với hơn 200 triệu chiếc điệnthoại xuất xưởng

Trong giai đoạn này, có thể thấy rằng Symbian là hệ điều hành di động dẫn dầu tuyệt đối, Windows Mobile và BlackBerry OS cạnh tranh vị trí thứ 2 Trong khi đó Palm OS đang bắt đầu suy giảm Tuy nhiên, một cuộc cách mạng đang chớm nở, sẽ hoàn toàn thay đổi cảnh quan của thị trường điện thoại di động và đưa con người vào một thời đại mới của liên lạc di động

2007 – nay: Cuộc cách mạng với iOS và Android

iOS là hệ điều hành di động đầu tiên được giới thiệu

bởi Apple vào năm 2007 cùng với việc ra mắt chiếc

iPhone đầu tiên Với một giao diện người dùng đơn

giản, dễ sử dụng và cùng với các tính năng tiên tiến,

iOS đã mang lại một sự cách mạng trong lĩnh vực

điện thoại di động

Phiên bản đầu tiên, iOS 1.0, ra đời với các ứng dụng

như Mail, Safari, Music, Photos, và Phone, đặc biệt

là App Store - cửa hàng ứng dụng đầu tiên trên thị

trường di động Điều này đã mở ra một cánh cửa cho

sự phát triển của nhiều ứng dụng độc đáo và thú vị

Lúc đó, iOS đã làm nổi bật sự kết hợp giữa phần

cứng và phần mềm độc đáo của Apple

Hình ảnh chiếc iPhone đầu tiên

Hình ảnh về T-Mobile G1

Android, phát triển bởi Google, được giới thiệu vào năm 2008 Android là một hệ điều hành di động mã nguồn mở, cho phép sự linh hoạt trong phát triển và tùy chỉnh Phiên bản đầu tiên của Android, Android 1.0, không có tên mã cụ thể, nhưng đã cung cấp các tính năng cơ bản cho điệnthoại di động Điều đặc biệt là Android 1.0 đã giới thiệu tích hợp tính năng Google Search và tích hợp dịch vụ Gmail, thúc đẩy sự kết hợp chặt chẽ với các sản phẩm và dịch vụ Google Android 1.0 đã được cài đặt trên chiếc điện thoạiđầu tiên sử dụng hệ điều hành này, T-Mobile G1 (còn gọi là HTC Dream), và đã tạo ra nền tảng cho sự phát triển đáng kể của hệ điều hành di động này

Từ năm 2010 trở đi, cuộc cách mạng thực sự đã bùng nổ với sự cạnh tranh giữa hai hệ điều hành chủ đạo: iOS và Android Cả hai đã không ngừng cải tiến và giới thiệu hàng triệu ứng dụng và tính năng mới Trong cuộc cạnh tranh này, iOS của Apple

và Android của Google trở thành hai hệ điều hành phổ biến nhất trên thị trường hệ điều hành di động

Hiện nay, iOS và Android đã mở rộng hiện diện của họ từ điện thoại di động sangnhiều lĩnh vực khác, bao gồm đồng hồ thông minh, máy tính bảng, và thiết bị Internet

of Things (IoT) Điều này chứng tỏ sự uyển chuyển và khả năng thích nghi của hệ điềuhành di động trong một thế giới liên lạc di động ngày càng đa dạng

Vậy thì hệ điều hành di động có kiến trúc như thế nào, cách thức hoạt động, tổ chức quản lý dữ liệu và tài nguyên ra sao, sẽ được trình bày ở phần 2: Tìm hiểu về hệ điều hành di động của phần báo cáo

PHẦN 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH DI ĐỘNG

I Kiến trúc hệ thống

1 Mô hình kiến trúc hệ điều hành di động

Thiết kế hệ điều hành di động đã trải qua quá trình gồm 3 giai đoạn: từ hệ điều hành dựa trên PC sang hệ điều hành nhúng và đến hệ điều hành hướng tới điện thoại thông minh(Smart-phone) trong suốt những thập kỷ qua Trong suốt quá trình này, kiếntrúc hệ thống của hệ điều hành di động đã đi từ phức tạp đến đơn giản rồi đến 1 mức

độ nào đó trung bình Quá trình phát triển này được thúc đẩy một cách tự nhiên bởi những tiến bộ công nghệ về phần cứng, phần mềm và mạng Internet

Về cơ bản, hệ điều hành di động có hai mô hình kiến trúc chính là mô hình truyền thống và mô hình mới

8

Mô hình kiến trúc hệ điều hành di động

 Mô hình truyền thống

Trong mô hình kiến trúc truyền thống, hệ điều hành di động được chia thành hai lớp chính: lớp phần cứng và lớp phần mềm Lớp phần cứng bao gồm tất cả các thành phần vật lý của thiết bị di động như CPU, RAM, ROM và các thiết bị ngoại vi Lớp phần mềm, trong khi đó, bao gồm nhân hệ điều hành, thư viện hệ thống, thời gian chạy, giaodiện người dùng và ứng dụng hệ thống

Trong mô hình này, nhân hệ điều hành là trái tim của hệ thống, đảm bảo quản lý hiệuquả tài nguyên phần cứng như CPU và RAM Nó cũng cung cấp các dịch vụ quan trọng cho các ứng dụng, như quản lý tiến trình và quản lý bộ nhớ

Thư viện hệ thống chứa các hàm và chức năng chung được sử dụng bởi các ứng dụng để thực hiện các nhiệm vụ thông thường như xử lý văn bản và đồ họa Thời gian chạy chuyển mã nguồn của ứng dụng thành mã máy có thể thực thi bởi CPU.Giao diện người dùng cung cấp cách tương tác với hệ điều hành thông qua các thànhphần như màn hình cảm ứng, bàn phím và chuột Cuối cùng, ứng dụng hệ thống là các ứng dụng được tích hợp sẵn với hệ điều hành như trình duyệt web và trình quản lý tập tin

 Mô hình mới

Mô hình mới đem lại sự thay đổi trong cách chúng ta hiểu kiến trúc hệ điều hành di động Trong mô hình này, có ba lớp chính: lớp phần cứng, lớp hệ thống và lớp ứng dụng

9

Lớp phần cứng tiếp tục bao gồm các thành phần vật lý của thiết bị di động, trong khilớp hệ thống chứa nhân hệ điều hành, thư viện hệ thống và thời gian chạy Lớp ứng dụng bao gồm các ứng dụng được người dùng cài đặt.

Lớp hệ thống tiếp tục đảm bảo rằng tất cả ứng dụng có quyền truy cập đến tài nguyên và dịch vụ cơ bản, như quản lý tiến trình và quản lý bộ nhớ Lớp ứng dụng trở nên quan trọng hơn trong mô hình mới, với các ứng dụng có khả năng tương tác với lớp hệ thống thông qua các giao diện lập trình ứng dụng (API)

 So sánh 2 mô hình

Cả 2 mô hình đều có những ưu và nhược điểm riêng, cụ thể ở bảng dưới đây:

Mô hình Mô hình truyền thống Mô hình mới

Ưu điểm + Đơn giản, dễ hiểu

+ Dễ dàng triển khai và quản lý

+ Hỗ trợ nhiều loại ứng dụng

+ Hiệu quá hơn cho các thiết bị di động có phần cứng hạn chế + An toàn và bảo mật + Dễ dàng cập nhật và nâng cấp Nhược điểm + Không hiệu quả cho các thiết bị

có phần cứng hạn chế

+ Có thể không an toàn và bảo

mật

+ Phức tạp và khó hiểu hơn + Khó triển khai và quản lý hơn+ Hỗ trợ ít loại ứng dụng hơn

Ngày nay, đa phần các thiết bị di động sử dụng mô hình kiến trúc mới vì tính an toàn, bảo mật cũng như sự dễ dàng cập nhật và nâng cấp của mô hình này Tuy nhiên, việc đánh giá mô hình nào tốt hơn còn phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của hệ thống Mô hình truyền thống là một lựa chọn tốt cho các thiết bị di động có phần cứng mạnh mẽ

và cần hỗ trợ nhiều loại ứng dụng Mô hình mới là một lựa chọn tốt cho các thiết bị di động có phần cứng hạn chế và cần hiệu năng, bảo mật và khả năng cập nhật cao

2 Các chức năng của hệ điều hành di động

Hệ điều hành di động cung cấp nhiều chức năng tiện ích cơ bản phục vụ cho việc quản

lý hoạt động và sử dụng thiết bị di động một cách hiệu quả

2.1. Quản lý bộ nhớ

Hệ điều hành di động đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý bộ nhớ của thiết

bị Hệ thống này không chỉ cấp phát tài nguyên bộ nhớ cho các ứng dụng và tiến trình một cách hiệu quả mà còn theo dõi việc sử dụng bộ nhớ bởi chúng Điều này giúp tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên khi có nhiều tác vụ chạy đồng thời trên thiết

bị, đảm bảo rằng mọi ứng dụng hoạt động mượt mà và không gây hiệu năng kém

10

và không gây gián đoạn.

2.3. Quản lý thiết bị

Hệ điều hành đảm bảo rằng tất cả các thiết bị vật lý trên thiết bị di động, chẳnghạn như máy ảnh, cảm biến, loa, v.v., được quản lý một cách hiệu quả Nó phân phối và giải phóng thiết bị cho các ứng dụng và tiến trình khác nhau, đồng thời theodõi trạng thái và vị trí của từng thiết bị Điều này đảm bảo rằng mọi ứng dụng có thểtương tác với các thiết bị một cách chính xác và không gây xung đột

2.4. Quản lý file và thư mục

Hệ thống tập tin của Mobile OS lưu trữ tất cả các tập tin và dữ liệu của bạn, vàHĐH chịu trách nhiệm quản lý chúng Nó lưu trữ thông tin về trạng thái và vị trí của các tập tin, giúp bạn dễ dàng truy cập và quản lý tài liệu của mình Hệ điều hànhcũng phân bổ và giải phóng tài nguyên để đảm bảo rằng việc quản lý tập tin và thư mục diễn ra một cách hiệu quả

11

2.5 An ninh và bảo mật

Hệ điều hành chịu trách nhiệm bảo vệ an toàn và bảo mật của hệ thống và dữ liệu Bằng cách sử dụng các biện pháp xác thực như ID và mật khẩu, nó đảm bảo rằng chỉ người dùng được ủy quyền mới có thể truy cập và sử dụng thiết bị Điều này đặt lên hàng đầu tính riêng tư và bảo mật cho dữ liệu cá nhân và quan trọng của bạn

Màn hình khóa của hệ điều hành iOS Màn hình khóa của hệ điều hành Android

2.6. Các chương trình tiện ích và chương trình ứng dụng khác

Hệ điều hành quản lý việc cài đặt, cập nhật và gỡ bỏ ứng dụng và tiện ích trênthiết bị di động Nó đảm bảo rằng việc tương tác giữa các ứng dụng và hệ thống diễn ra một cách mượt mà và không gây xung đột Điều này đồng nghĩa với việc kiểm tra tính tương thích, đảm bảo rằng các ứng dụng hoạt động tốt trên nền tảng

cụ thể và không gây rủi ro cho hệ thống

3 Các thành phần của hệ điều hành di động

12

3.1 Nhân hệ điều hành (kernel)

Nhân hệ điều hành là trái tim của hệ thống, quản lý tất cả các tài nguyên phần cứng như CPU, RAM, bộ nhớ lưu trữ, và thiết bị ngoại vi Nó chịu trách nhiệm quản

lý cách mà các ứng dụng và tiến trình tương tác với các tài nguyên này Nhân cung cấp các dịch vụ cơ bản cho các ứng dụng, bao gồm việc tạo và quản lý tiến trình, quản lý bộ nhớ, và truy cập thiết bị ngoại vi

3.2 Thực thi quy trình

Hệ điều hành thực hiện và quản lý nhiều quy trình khác nhau Mỗi quy trình đại diện cho một tác vụ hoặc ứng dụng cụ thể Khi một quy trình thực thi, nó sử dụng bộnhớ, không gian, và tài nguyên khác của hệ thống HĐH đảm bảo rằng các quy trình không gây xung đột với nhau và hoạt động một cách hiệu quả

3.3 Thư viện hệ thống (System Libraries)

Thư viện hệ thống cung cấp các hàm và chức năng chung cho các ứng dụng Điều này bao gồm xử lý chuỗi, xử lý số học, đồ họa, và nhiều tác vụ khác Nhà phát triển ứng dụng có thể sử dụng các hàm này để phát triển ứng dụng một cách nhanh chóng và hiệu quả mà không cần phải viết lại mã từ đầu

Ví dụ về thư viện hệ thống trong hệ điều hành Android

13

3.4 Thời gian chạy (Runtime)

Thời gian chạy là một phần của hệ điều hành cho phép các ứng dụng được viết bằng ngôn ngữ lập trình bậc cao chạy trên hệ thống Nó dịch mã nguồn của ứng dụng thành mã máy có thể được thực thi bởi CPU Điều này cho phép các ứng dụng chạy trên nền tảng của thiết bị di động

Ví dụ, khi bạn mở ứng dụng đọc tin tức, thời gian chạy chuyển mã nguồn của ứng dụng thành các lệnh CPU để hiển thị tin tức trên màn hình

3.5 Giao diện người dùng (User Interface – UI)

Giao diện đồ họa người dùng (UI) cung cấp môi trường tương tác giữa người dùng và thiết bị di động Nó sử dụng các thành phần như biểu tượng, menu, và nút

để tạo ra giao diện thân thiện dễ sử dụng UI giúp người dùng tương tác với thiết bị

và các ứng dụng một cách dễ dàng mà không cần phải ghi nhớ câu lệnh phức tạp

Ví dụ, màn hình chính của điện thoại hiển thị biểu tượng ứng dụng và menu để bạn có thể chọn ứng dụng bạn muốn sử dụng Khi bạn chạm vào biểu tượng ứng dụng, UI mở ứng dụng để bạn có thể tương tác với nó

Những thành phần kể trên sẽ cùng phối hợp hoạt động để đảm bảo rằng thiết bị di động hoạt động mượt mà, an toàn và dễ sử dụng

4 So sánh với kiến trúc hệ thống của nguyên lý hệ điều hành

IV.1 Giống nhau

14

Quản lý tài nguyên: Cả hai hệ điều hành đều có trách nhiệm quản lý tài nguyên

phần cứng, bao gồm bộ nhớ, bộ xử lý, thiết bị ngoại vi và mạng Quản lý tài nguyên đảm bảo sự phân chia, sử dụng và ưu tiên tài nguyên một cách hiệu quả chocác ứng dụng và quá trình trong hệ thống

Tương tác giữa các thành phần: Cả hai hệ điều hành đều cung cấp giao diện và

giao thức tương tác cho các thành phần trong hệ thống Điều này cho phép các ứng dụng và quá trình trao đổi thông tin, chia sẻ tài nguyên và tương tác với nhau để thực hiện các nhiệm vụ và cung cấp các dịch vụ

Quản lý đa nhiệm: Cả hệ điều hành di động và nguyên lý hệ điều hành đều hỗ trợ

quản lý đa nhiệm, cho phép chạy đồng thời nhiều ứng dụng và quá trình trên hệ thống Quản lý đa nhiệm đảm bảo sự chia sẻ và tối ưu hóa tài nguyên, kiểm soát quá trình thực hiện và cung cấp trải nghiệm người dùng mượt mà

Bảo mật: Cả hai hệ điều hành đều quan tâm đến bảo mật hệ thống và dữ liệu Họ

cung cấp các cơ chế bảo mật như quyền truy cập, phân quyền người dùng và cơ chếxác thực để đảm bảo rằng chỉ có những người được ủy quyền mới có thể truy cập

và sử dụng các tài nguyên và dữ liệu quan trọng

Tối ưu hiệu suất: Cả hai hệ điều hành đều được thiết kế để đạt hiệu suất cao và

cung cấp trải nghiệm người dùng tốt Họ tối ưu hóa quá trình xử lý, quản lý bộ nhớ

và tài nguyên để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng và quá trình trong hệ thống.IV.2 Khác nhau

Mặc dù được phát triển từ nguyên lý hệ điều hành nhưng hệ điều hành di động cũng có những điểm khác biệt với nguyên lý hệ điều hành, cụ thể ở bảng dưới đây:

Nguyên lý hệ điều hành Hệ điều hành di động

Quy mô

và

phạm vi

Áp dụng cho hệ thống máy tính chủ

yếu, bao gồm máy tính cá nhân, máy

chủ và máy trạm Nguyên lý hệ điều

hành có quy mô lớn hơn và đảm

nhận nhiều chức năng phức tạp hơn,

bao gồm quản lý tài nguyên phần

cứng, bảo mật, mạng và đa nhiệm

Thường được thiết kế cho các thiết

bị di động như điện thoại thông minh và máy tính bảng Các hệ điều hành di động có quy mô nhỏ hơn, tập trung vào tính di động, tiếtkiệm năng lượng và tương tác người dùng thông qua giao diện cảm ứng

Tương tác người dùng thông qua

giao diện đồ họa hoặc dòng lệnh trên

máy tính cá nhân Tính di động

không phải là ưu tiên hàng đầu và hệ

điều hành chủ yếu tập trung vào

quản lý tài nguyên phần cứng, cung

Đặc trưng bởi tính di động cao và tương tác người dùng thông qua giao diện cảm ứng Cung cấp các tính năng như điều khiển đa chạm, cảm biến vị trí và tích hợp với các dịch vụ di động như điện thoại, tin

15

cấp hỗ trợ đa nhiệm và quản lý

thiết bị ngoại vi Hệ điều hành

nguyên lý cung cấp cơ chế phân

phối tài nguyên, quản lý bộ nhớ ảo

và cung cấp các tính năng bảo mật

như quyền truy cập và phân quyền

người dùng

Đặc trưng bởi quản lý tài nguyên

và bảo mật trong môi trường có tài nguyên hạn chế Các hệ điều hành

di động thường sử dụng các cơ chế như quản lý bộ nhớ động và phân quyền ứng dụng để đảm bảo an toàn và hiệu suất

 ROM

Bộ nhớ ROM (Read-Only Memory) trên thiết bị di động là một thành phần quan trọng đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của hệ điều hành và ứng dụng ROM chứa các chương trình và dữ liệu quan trọng đã được thiết lập từ trước, đặc biệt là các chương trình hệ thống cần để khởi động và quản lý thiết bị di động

ROM đảm bảo rằng các chương trình quan trọng như hệ điều hành, chương trình khởi động, và các dịch vụ cơ bản có sẵn ngay khi bạn bật thiết bị Ví dụ, nó chứa các phần mềm cần thiết để điều khiển màn hình cảm ứng, kết nối mạng, và quản lý tài nguyên phần cứng

16

Dữ liệu trong ROM chỉ được đọc, không thể thay đổi hoặc ghi thêm Điều này đảm bảo tính ổn định và an toàn của hệ thống, vì bạn không thể tình cờ xóa hoặc sửa đổi các chương trình quan trọng trong ROM Nó cũng giúp ngăn chặn các tấn công độc hại từ việc thay đổi chương trình hệ thống.

ROM gồm các thành phần chính là:

- Bộ giải mã hàng và cột (Bộ giải mã địa chỉ): Bộ giải mã địa chỉ quyết định thanh

ghi nào trong dãy được chọn dựa trên dữ liệu 8 bit của nó và đặt dữ liệu này vào đường truyền

- Bộ đệm đầu ra: Bộ đệm đầu ra sử dụng mạch đệm với 3 trạng thái Khi ở trạng

thái cao, nó sẽ ở trạng thái trở kháng cao Ngược lại, ở trạng thái thấp, bộ đệm đầu

ra sẽ truyền dữ liệu ra ngoài

- Mảng thanh ghi: Đây là nơi lưu trữ dữ liệu đã được lập trình sẵn trong ROM,

được sắp xếp theo một ma trận vuông Mỗi thanh ghi chứa một từ dữ liệu 8 bit, và người dùng không thể thay đổi nội dung của những thanh ghi này

 NAND Flash Memory

Bộ nhớ NAND Flash là loại bộ nhớ không cần nguồn điện để duy trì dữ liệu với tốc độ đọc ghi nhanh Bộ nhớ flash cũng có khả năng xóa và ghi lại dữ liệu mới Đây là loại bộ nhớ tiên tiến nhất

17

Hiện nay, về cấu trúc NAND Flash, nó được chia thành mô hình lưới, về cơ bản

là cell (ô nhớ), pages (trang) và block (khối) Nhiều ô tạo thành một trang, thường

có kích thước từ 2 - 16KB Tương tự, nhiều trang sẽ tạo thành một khối, gồm 128 đến 256 trang có kích thước từ 256KB – 4MB Trong xu hướng hiện nay, nhiều nhàsản xuất thường lựa chọn mở rộng kích thước trang và khối để tăng tốc độ ghi bộ nhớ

Có 3 công nghệ flash NAND thường được sử dụng: SLC (single-level cell), MLC (multi-level cell), TLC (triple-level cell) Sự khác biệt giữa các công nghệ này là mật độ bit của dữ liệu chứa trong đó Trong chip nhớ, độ trễ và độ bền dựa trên chu kỳ ghi/xóa (chu kỳ P/E) Và điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất chung của thiết bị bộ nhớ SLC NAND chỉ chứa 1 bit dữ liệu (0 hoặc 1) nhưng có

độ trễ và độ bền thấp nhất lên tới 100.000 chu kỳ ghi và xóa MLC chứa 2 bit dữ liệu và chu kỳ ghi và xóa khoảng 10.000 lần Trong khi đó, NAND TLC (triple Level Cell) chứa tới 3 bit dữ liệu, nhưng vấn đề lớn nhất với công nghệ chip nhớ này là độ tin cậy thấp, chỉ có chu kỳ P/E 5.000 và độ trễ cao hơn nhiều so với 2 loạitrên

1.2 Bộ nhớ Ram

RAM (Random Access Memory) là một loại bộ nhớ khả biến cho phép đọc - ghi ngẫu nhiên dữ liệu đến bất kỳ vị trí nào trong bộ nhớ dựa theo địa chỉ của bộ nhớ Tất cả mọi thông tin lưu trên RAM chỉ là tạm thời và chúng sẽ mất đi khi không còn nguồn điện cung cấp

RAM được tìm thấy ở bất kỳ đâu trong các thiết bị điện tử như máy chủ, PC, máytính bảng, điện thoại thông minh hay máy in

18

Trong điện thoại, máy tính, bộ nhớ RAM dùng để phối hợp với bộ nhớ điều khiển, truy cập, và sử dụng dữ liệu Lúc này CPU chuyển dữ liệu từ ổ đĩa vào RAM để lưu trữ tạm thời, các vùng nhớ đã chiếm chỗ trên RAM sẽ được trả lại khi người dùng tắt ứng dụng hoặc tắt máy.

Dựa vào chức năng mà RAM được chia làm 2 loại, SRAM và DRAM SRAM hay còn gọi là RAM tĩnh (Static RAM) loại RAM này không bị mất nội dung sau khi nạp trừ khi khởi động thiết bị, nó được ứng dụng vào lưu trữ dữ liệu khởi động.Khác với SRAM, DRAM được sử dụng để lưu trữ dữ liệu tạm thời khi chạy ứng dụng và có thể bị trả lại vùng nhớ khi đóng ứng dụng hoặc shutdown hoặc turn off điện thoại

1.3 Thẻ nhớ ngoài

19

Đây là bộ nhớ mở rộng có thể được thêm vào thiết bị di động thông qua khe cắm thẻ nhớ Thẻ nhớ ngoài thường có các định dạng như microSD hoặc SD Nó được

sử dụng để lưu trữ dữ liệu người dùng như ảnh, video, âm nhạc và các tập tin khác Thẻ nhớ ngoài cung cấp khả năng mở rộng lưu trữ và cho phép người dùng dễ dàng

di chuyển dữ liệu giữa các thiết bị

1.4 Bộ nhớ cache

Bộ nhớ cache trên điện thoại hoạt động tương tự như trên máy tính Nó là một phần của bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ tạm thời dữ liệu và tài nguyên để cải thiện hiệu suất của điện thoại thông qua việc truy cập nhanh hơn đối với dữ liệu đã được lưu trữ trước đó hoặc được sử dụng thường xuyên

Dưới đây là cách bộ nhớ cache hoạt động trên điện thoại:

- Lưu trữ tạm thời dữ liệu và tài nguyên:

Bộ nhớ cache trên điện thoại lưu trữ tạm thời các loại dữ liệu như ảnh, video,tệp đính kèm, và tài nguyên khác mà ứng dụng và hệ thống điện thoại có thể cần truy cập thường xuyên

- Cải thiện hiệu suất ứng dụng:

Khi bạn mở một ứng dụng hoặc trình duyệt web trên điện thoại, bộ nhớ cachecho phép nhanh chóng truy cập các tài nguyên cần thiết mà đã được lưu trữ trongcache thay vì phải tải lại từ nguồn gốc Điều này làm giảm thời gian chờ đợi và cải thiện trải nghiệm người dùng

- Tiết kiệm băng thông và năng lượng:

Việc sử dụng bộ nhớ cache giúp giảm lưu lượng mạng và tiêu thụ ít năng lượng hơn, vì bạn không cần tải lại dữ liệu từ xa mỗi khi truy cập trang web hoặcứng dụng

- Quản lý bộ nhớ cache:

Để đảm bảo hiệu suất tốt và tránh quá tải bộ nhớ, điện thoại sẽ tự động quản

lý bộ nhớ cache bằng cách xóa các dữ liệu cũ và không còn cần thiết hoặc theo cách được quy định bởi các cài đặt của hệ điều hành hoặc ứng dụng cụ thể

20

Bộ nhớ cache trên điện thoại có thể bao gồm bộ nhớ cache ứng dụng (cho các ứng dụng cụ thể) và bộ nhớ cache hệ thống (cho hệ điều hành) Điều này giúp đảm bảo rằng ứng dụng và hệ thống hoạt động mượt mà và nhanh chóng trên điện thoại di động của bạn.

dữ liệu của mỗi ứng dụng không bị xung đột với ứng dụng khác

Bộ nhớ hệ thống: Bộ nhớ này dành cho hệ thống điện thoại di động bao gồm hạt nhân (kernel) của hệ điều hành và các dịch vụ hệ thống cốt lõi Hệ thống sử dụng nó

để quản lý và điều phối tài nguyên, quản lý các tiến trình nền và dịch vụ hệ thống như kết nối mạng và quản lý nguồn năng lượng

2.2 Phân chương bộ nhớ

Hệ điều hành di động chia bộ nhớ thành các phần không gian riêng biệt gọi là

"chương" hoặc "phân vùng." Mỗi chương có mục đích cụ thể và được sử dụng để lưu trữ các loại dữ liệu khác nhau, như ứng dụng, hình ảnh, video, âm thanh và tài liệu

Hệ điều hành di động thường phân chương bộ nhớ thành các phần: Bộ nhớ hệ thống và Bộ nhớ ứng dụng (đã tìm hiểu ở 2.1), Bộ nhớ hình ảnh và video, Bộ nhớ

âm thanh, Bộ nhớ tài liệu

Bộ nhớ hình ảnh và video: Nơi lưu trữ hình ảnh và video được chụp hoặc ghi từ máy ảnh và máy quay của thiết bị Chương này được sử dụng để lưu trữ các tệp phương tiện, đảm bảo rằng hình ảnh và video có thể được truy cập và quản lý một cách dễ dàng

Bộ nhớ âm thanh: Chương này dành cho tệp âm thanh như nhạc và file âm thanh ghi âm Nó giúp phân tách và quản lý dữ liệu âm thanh để người dùng có thể dễ dàng truy cập và phát các tệp này

Bộ nhớ tài liệu: Chương này dành cho các tài liệu, hồ sơ và tệp tin khác mà người dùng lưu trữ trên thiết bị di động Điều này giúp họ quản lý tài liệu cá nhân và làm việc với tệp tin liên quan đến công việc hoặc học tập

2.3 Phân trang bộ nhớ

21

Bộ nhớ trong hệ điều hành di động được chia thành các phần nhỏ cố định về kíchthước, gọi là "trang." Mỗi trang có một kích thước cố định, thường là một số nguyên lẻ, và được sử dụng để lưu trữ dữ liệu Quá trình này được gọi là "phân trang," và nó có một số lợi ích quan trọng trong quản lý bộ nhớ của hệ thống di động.

Phân trang giúp quản lý bộ nhớ hiệu quả bằng cách tách dữ liệu thành các trang nhỏ Điều này giúp quản lý và cung cấp bộ nhớ cho từng ứng dụng hoặc quá trình một cách tối ưu Thay vì cung cấp toàn bộ không gian bộ nhớ cho một ứng dụng,

hệ thống có thể cung cấp chỉ các trang cần thiết, tiết kiệm không gian và tài nguyên

bộ nhớ

Phân trang cũng giúp tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ bằng cách đảm bảo rằng các trang dữ liệu không cần thiết có thể được loại bỏ khỏi bộ nhớ để giải phóng không gian cho các tác vụ khác Điều này đồng nghĩa với việc tiết kiệm bộ nhớ và đảm bảo rằng hệ thống di động hoạt động mượt mà và hiệu quả

22