Bài giảng Tin học Đại cương Chương 3 - PGS.TS. Lê Văn Năm

Ch Ư ơng 3HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ Chương này giới thiệu về hệ điều hành cho máy tính cá nhân, trong đó chủ yếu tập trung vào các vấn đề cơ bản của hệ điều hành Windows 7, qua đó

Ch Ư ơng 3

HỆ ĐIỀU HÀNH MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ

Chương này giới thiệu về hệ điều

hành cho máy tính cá nhân, trong đó chủ yếu tập trung vào các vấn đề cơ bản của hệ điều hành Windows 7,

qua đó giúp sinh viên có thể:

 - Hiểu rõ được khái niệm hệ điều hành,

bản chất của hệ điều hành là gì Biết

được một số hệ điều hành đang được sử dụng phổ biến hiện nay trên thế giới.

 - Nắm bắt được ưu, khuyết điểm của

hệ điều hành Windows nói chung và

Windows 7 nói riêng Nắm được các

nhiệm vụ chính của hệ điều hành

Windows, một số tính năng mới trong

Windows 7

…….

(2) Các chương trình ứng dụng

Application Programs: trình biên dịch Compiler, trình soạn thảo văn bản Text Editor, hệ cơ sở dữ liệu Database

system, trình duyệt Web, là những

cách sử dụng các tài nguyên cơ bản để giải quyết yêu cầu của người dùng.

(3) Người dùng User: là những người

dùng khác nhau, thực hiện những yêu cầu khác nhau bằng các ứng dụng

khác nhau.

 3.1.1 Khái niệm hệ điều hành

a Đối với người sử dụng

c Đối với người kỹ thuật.

Hệ điều hành là hệ thống các

chương trình bao trùm lên một máy vật lý hiện có để tạo ra

một máy lôgic với những tài

nguyên và khả năng mới.

d Đối với người lập trình hệ

thống

Hệ điều hành là hệ thống mô hình

hoá mô phỏng các hoạt động

của máy, của người sử dụng và của thao tác viên Hệ điều hành hoạt động trong chế độ hội

thoại, tạo môi trường để quản

lý chặt chẽ các tài nguyên của

hệ thống máy tính, tổ chức

khai thác chúng một cách

thuận tiện và tối ưu.

Thực chất hệ điều hành là hệ chuyên gia (mô tả trí tuệ của con người) chỉ

thực hiện được các công việc giản đơn Đây là một hệ chuyên gia ra đời sớm nhất và cũng là hoàn thiện nhất.

3.1.2.Nhiệm vụ của hệ điều

hành

Qua các định nghĩa đưa ra ở trên thì

hệ điều hành tồn tại trong hệ

thống máy tính để thực hiện các nhiệm vụ sau:

a Quản lý chương trình

Một chương trình sẽ không thực

hiện gì cả nếu nó không

được bộ xử lý thực hiện.

Để quản lý chương trình, hệ điều hành

phải có vai trò sau:

- Tạo hoặc hủy một chương trình

đang thực hiện của người sử dụng

- Thông tin giữa các chương trình

đang được thực hiện.

- Kiểm soát các tài nguyên hiện có

của hệ thống máy tính.

b Quản lý bộ nhớ chính

Để quản lý bộ nhớ chính, hệ điều hành phải có những vai trò sau:

- Nắm chắc được các chương trình đang ở trong bộ nhớ thì nằm ở vị trí

nào và người nào đang khai thác nó.

- Quyết định xem chương trình nào được nạp vào bộ nhớ chính khi bộ nhớ

đó có thể được sử dụng phục vụ cho

một chương trình mới.

- Cấp phát bộ nhớ cho các chương trình khi cần và thu hồi lại bộ nhớ đã cấp cho các chương trình khi không

cần thiết.

c Quản lý bộ nhớ phụ

Để quản lý đĩa, hệ điều hành phải có những vai trò sau:

- Quản lý được các vùng trống trên đĩa.

- Nắm và biết chắc được các tệp chương trình, dữ liệu được lưu trữ ở đâu trên đĩa.

- Lập lịch cho việc sử dụng và khai thác không gian trên đĩa.

- Giao tiếp với các điều khiển thiết bị device drivers tổng quát.

- Liên lạc được với các bộ điều khiển của các thiết bị ngoại vi.

e Quản lý hệ thống tệp

Để quản lý hệ thống tệp tin, hệ điều hành phải có những vai trò sau:

- Tạo ra hoặc xóa một tệp tin.

- Tạo ra hoặc xóa một thư mục.

- Hỗ trợ các thao tác trên tệp tin và

thư mục.

- Ánh xạ tệp tin lên hệ thống lưu trữ

phụ.

- Sao chép dự phòng hoặc khôi phục

lại các tệp tin trên các thiết bị lưu trữ

f Bảo vệ hệ thống

Trong một hệ thống máy tính có

nhiều người sử dụng và cho phép

nhiều chương trình cũng thực hiện đồng thời, các chương trình phải

được bảo vệ đối với các hoạt động khác trong hệ thống Hệ điều hành cung cấp một cơ chế đảm bảo rằng tệp tin, bộ nhớ, bộ xử lý trung tâm cũng như những tài nguyên khác chỉ được truy nhập bởi những chương

trình được quyền

Bảo vệ hệ thống cũng làm tăng

độ an toàn khi kiểm soát lỗi trong quá trình thực hiện chương trình, phát hiện các lỗi, ngăn chặn và

sửa chữa lỗi xảy ra do vô tình hay

cố ý của người sử dụng để hệ

thống máy tính hoạt động có hiệu quả.

g Quản lý mạng

Mạng là tập hợp những hệ

thống vật lý riêng rẻ, có thể có kiến trúc không đồng nhất

nhưng lại liên kết thành một hệ thống chặt chẽ, cung cấp cho

người dùng nhưng khả năng

khác nhau, tới các tài nguyên

khác nhau mà hệ thống duy trì

Hệ điều hành có vai trò cho phép người sử dụng qua đó có thể truy xuất vào mạng như một dạng truy xuất tệp tin thông qua các chương trình điều khiển thiết bị của giao diện mạng.

h.Tạo môi trường giao tiếp

Một trong những phần quan trọng của một hệ điều hành là cơ chế giao tiếp giữa người sử dụng và hệ thống máy tinh Một số hệ điều hành đặt cơ chế là dòng lệnh (MS DOS hay Unix), một hệ điều hành có giao diện thân thiện

người dùng là hệ thống trình đơn - cửa

sổ trên cơ sở chuột (mouse-based

window and menu system) được dùng trong Macintosh và Microsoft Windows.

3.1.3 Phân loại hệ điều hành

Để có thể phân loạ hệ điều hành, cần phải dựa vào các tiêu thức khác nhau Có khá nhiều tiêu thức để phân loại các hệ điều hành.

a Hệ điều hành Lô (Batch Operating

Systems)

Hệ điều hành luôn được thường trú trong

bộ nhớ chính Tại một thời điểm, hệ điều hành này thực hiện một chương trình không phụ thuộc vào kích thước

của chương trình đó cũng như thời gian cần thiết để chạy nó.

Bảo vệ hệ thống cũng làm tăng

độ an toàn khi kiểm soát lỗi trong quá trình thực hiện chương trình, phát hiện các lỗi, ngăn chặn và

sửa chữa lỗi xảy ra do vô tình hay

cố ý của người sử dụng để hệ

thống máy tính hoạt động có hiệu quả.

Đây là hệ điều hành không thể can

thiệp được khi nó chạy, có thể lập trình được và có thể dùng cho

loại máy tính một người dùng hay nhiều người dùng cùng một lúc

Hệ điều hành này thường được sử dụng ở các trường đại học hay

trong các xí nghiệp sản xuất

trong những năm 1950-1960

b Hệ điều hành thời gian thực

(Real Time Operating Systems)

Hệ điều hành thời gian thực

được dùng khi các yêu cầu thời gian khắt khe của các thiết bị

có tài nguyên bộ nhớ hạn chế

và yêu cầu ngặt nghèo về thời gian đáp ứng tức thời, tính sẵn sàng cao và khả năng tự kiểm soát một cách chính xác.

Hệ điều hành thời gian thực cũng

phổ biến như những hệ điều hành

Windows, Mac OS và Unix, chúng

tồn tại trong các bộ định tuyến và

chuyển mạch trên mạng, động cơ

xe, máy nhắn tin, điện thoại di

động, thiết bị y tế, thiết bị đo lường

và điều khiển công nghiệp cũng như trong vô số các ứng dụng khác

c Hệ điều hành cơ sở dữ liệu (Data

base Operating Systems)

Hệ điều hành này được đặc trưng

bởi cơ sở dữ liệu được cập nhật

thường xuyên Nó chỉ chuyên dùng

để xử lý cơ sở dữ liệu mà không làm được việc gì khác Hệ điều hành này được dùng nhiều trong ngân hàng, thư viện, đăng ký giữ chỗ cho các

đường bay,

Đặc tính của nó là phải duy trì tính thời sự của hệ cơ sở dữ liệu,

rõ ràng hệ thống sẽ không hiệu quả nếu các giao dịch được tiến hành trên các dữ liệu sai Đây là

hệ điều hành nhiều người dùng,

có thể can thiệp được và không thể lập trình được

d Hệ điều hành đa nhiệm

(MultiTasking Operating Systems)

Trong hệ điều hành này, thiết bị

xử lý trung tâm (CPU) phân chia

đều về thời gian sử dụng cho các

chương trình nhưng có tính cấp ưu tiên Chương trình nào được ưu tiên hơn sẽ được chiếm nhiều thời gian

sử dụng CPU hơn Hệ điều hành này còn được gọi là hệ điều hành đa

chương trình, tức là cùng một lúc,

nó có thể thực hiện được nhiều

chương trình khác nhau

Khả năng đa chương trình cũng

rất có lợi khi một hệ máy tính

phải tiến hành đồng thời nhiều công việc phức tạp.

Hệ thống phân chia thời gian

sử dụng đồng đều và cố định

cho mọi người như nhau.

Hầu hết các hệ thống máy tính từ trước đến nay đều là các

hệ thống đơn xử lý; nghĩa là chỉ

có một CPU chính

e Hệ điều hành tính toán cá nhân

(Personal computing Operating Systems)

Hệ điều hành này chỉ cho phép một người sử dụng, một người đang chiếm máy và đang làm một việc gì đó thì không cho phép ai và cũng không thể làm được việc gì khác Hệ

điều hành này dễ sử dụng, dễ cài đặt, có thể lập trình được tuy vậy nó cũng có một số

hạn chế nhất định Hệ điều hành loại này

còn chia ra:

Hệ điều hành cho máy để bàn

-Desktop Operating Systems

Đây là hệ điều hành một người

dùng, có thể can thiệp được và cóthể thể lập trình được và đa nhiệm, cho phép một người sử dụng có thểthực hiện nhiều nhiệm vụ tại một

thời điểm (Single User, ultitasking)

Hệ điều hành cho máy di động Mobile Operating Systems

-Đây là hệ điều hành một người

dùng, có thể can thiệp được và cóthể thể lập trình được và đơn

nhiệm hoặc đa nhiệm, tại một

thời điểm có thể thực hiện đượcmột hay nhiều nhiệm vụ

f Hệ điều hành mạng (Network Operating

Systems)

Hệ điều hành loại này được dùng để điều

khiển sự hoạt động của mạng máy tính do các mạng đa dạng về giao thức được

dùng, về khoảng cách giữa các nút và

phương tiện truyền Hầu hết các hệ

điều hành hỗ trợ giao thức TCP/IP,

gồm Windows và MacOS, UNIX Một số hệ điều hành khác hỗ trợ các giao thức riêng phù hợp với yêu cầu của chúng.

3.2 Ổ ĐĨA, TỆP TIN, THƯ MỤC VÀ QUẢN

LÝ TỆP TIN, THƯ MỤC TRONG HỆ ĐIỀU HÀNH

 b Thuộc tính tệp tin

Một tệp tin có một số thuộc tính tệp (attributes), các thuộc tính này có

thể khác nhau tùy thuộc vào hệ điều hành nhưng điển hình gồm các

thuộc tính cơ bản sau:

Tên tệp (File name): Để tiện cho

người dùng, một tệp tin được đặt

tên và được quản lý bằng tên của nó

Định danh (identifier): Những đặc

tính và giới hạn của tệp tin

Lưu ý: Các thuộc tính của một tệp

tin thường không ảnh hưởng đến nội dung thông tin của tệp tin đó nhưng lại ảnh hưởng rất nhiều

đến chức năng và việc sử dụng

tệp tin

Kiểu tệp (type): thông tin này

được yêu cầu cho hệ thống hỗ trợ các kiểu khác nhau

Vị trí l ƣu trữ (location): thông

tin này là một con trỏ chỉ tới một thiết bị nhớ ngoài và tới vị trí tệp tin trên thiết bị đó

Kích th ƣớc tệp (size): kích thước

hiện hành của tệp tin (tính bằng byte, word hay khối) và kích thước cho phép tối đa chứa trong thuộc tính này.

Giờ (time), Ngày (date), Định danh

ng ƣời dùng (user identification):

thông tin này có thể được lưu cho việc tạo, sửa đổi gần nhất, dùng gần nhất

Dữ liệu này có ích cho việc bảo vệ, bảo mật và kiểm soát việc sử dụng tệp tin.

3.2.2.Thao tác tệp tin

Tạo lập tệp (create): Tệp mới

được tạo sẽ chưa có dữ liệu, mục đích thao tác này là thông báo

cho hệ thống tính toán biêt rằng tệp đã có và thiết lập một vài

thuộc tính ban đầu cho nó.

Xóa tệp tin (delete): Khi tệp

không còn cần dùng nữa thì phải xóa nó để giải phóng không gian trên bộ nhớ ngoài.

Mở tệp tin (open): Trước khi sử

dụng một tệp, một thao tác phải

mở tệp này.

 Đóng tệp tin (close):

3.2.3 Các phương pháp truy

xuất tệp tin

a Truy xuất tuần tự

Đay là phương pháp đơn giản nhất Thông tin trong tệp được xử lý có thứ tự, một bản ghi này sau một

bản ghi kia.

b Truy xuất trực tiếp

Phương pháp này giữa trên mô hình đĩa của tệp tin, vì đĩa cho phép truy xuất ngẫu nhiên tới bất kỳ khối tệp tin nào Để xuất trực tiếp, tệp tin

được hiển thị như một chuỗi các

khối tin được đánh số Tệp tin truy xuất trực tiếp cho phép các khối bất

kỳ được đọc hay viết

3.2.4 Ổ đĩa và thư mục

Các ổ đĩa cũng có tên gọi của

nó, một số hệ điều hành như MS-DOS và Windows các ổ đĩa

có tên gọi bằng các chữ cái

trong bảng chữ cái bắt đầu từ A:, B:, C:, D:…

a Hệ thống cây thư mục

Một thư mục điển hình là một

bảng danh sách chứa một số lối

vào entry Mỗi lối vào tương ứng

với một tệp Hình 3.9 minh họabiểu tượng một thư mục trong

Windows

Hình 3.10 mô tả cách thiết kế hệ thống tệp đơn giản nhất

Hình 3.11 mô tả cách thiết kế khác để khắc phục nhược điểm của cách thiết kế trên

c Các hoạt động của thư mục

một thư mục thì cần phải mở nó tương tự như việc mở và đọc một tệp

Đóng thư mục: Khi một thư mục

đã được đọc xong, nó phải được đóng lại để giải phóng bộ nhớ

trong của hệ thống tính toán.

Đọc thư mục: Thao tác này cho

phép đọc các thư mục đang được mở.

Đổi tên: Trong nhiều trường hợp,

các thư mục có thể được

- Đọc thư mục: Thao tác này

cho phép đọc các thư mục đang được mở.

hợp, các thư mục có thể được coi như tệp và có thể được đổi tên

theo cách đổi tên tệp.

-Liên kết: Cho phép một tệp

xuất hiện trong nhiều thư mục khác nhau.

- Hủy liên kết: Thực hiện hủy

một lối vào thư mục.

3.2.5 Khởi tạo, chia sẻ và bảo vệ tệp tin

a Khởi tạo hệ thống tệp tin

Giống như tệp tin, hệ thống tệp tin phải được khởi tạo trước khi nó sẵn sàng phục vụ hệ

thống Đặc biệt cấu trúc thư mục được tạo

trên nhiều phân khu, vì vậy nó phải được

khởi tạo để sẵn sàng phục vụ trong không

gian tên hệ thống tệp tin.

Thủ tục khởi tạo không phức tạp, vì HĐH

nhận biết được tên thiết bị và vị trí cấu trúc tệp tin tại nơi nó được gán vào hệ thống tệp tin.

b Chia sẻ tệp tin

Với hệ điều hành nhiều người

dùng, vấn đề chia sẻ tệp tin, đặt tên tệp tin và bảo vệ tệp tin trở nên rất quan trọng Với một thư mục cho phép các tệp tin được chia sẻ bởi nhiều người dùng, hệ thống phải dàn xếp việc chia sẻ tệp tin

Mặc định, hệ thống có thể cho phép một người dùng truy xuất các tệp

tin của người dùng khác hay nó yêu cầu rằng một người dùng gán quyền truy xuất cụ thể tới các tệp tin.

c Bảo vệ tệp tin

3.2.6 Một số ví dụ về tệp và

thư mục trong hệ điều hành

MS-DOS và Windows

a Cách đặt tên tệp trong MS-DOS

Tên tệp tin theo quy cách của DOS bao

gồm hai phần:

<Phần tên>.<Phần mở rộng>

- Phần tên (name): bắt buộc phải

có, nói lên nội dung của tệp tin Độ dài tối

đa của phần tên là 8 ký tự Các ký tự có thể dùng để đặt tên là các chữ cái, các

chữ số, dấu gạch dưới và một số kí hiệu khác.

b Đường dẫn trong MS-DOS

Đường dẫn là một dãy các thư mục cách nhau bởi dấu chéo ngược ‘\’

Ví dụ :

\TM1\TM12\TM13

Hoặc TM1\TM12\TM13

3.3 SỬ DỤNG CƠ BẢN HỆ ĐIỀU HÀNH

WINDOWS

3.3.1 Tại sao lại là hệ điều hành

Windows

a Lựa chọn hệ điều hành Windows

- Là hệ điều hành mạnh, đa nhiệm, đa

xử lý, nhiều người dùng, không bị trục

trặc khi chạy một chương trình ứng dụng

vô tình đụng chạm tới hệ thống Cung

cấp tính năng bảo mật cho người dùng

giúp ngăn chặn những xâm nhập bất hợp pháp vào hệ thống Nếu người sử dụng

thao tác vào một số tài nguyên nhạy cảm

nó sẽ yêu cầu mật khẩu

Là hệ điều hành rất dễ cài đặt cũng như sao chép dự phòng và khôi phục dữ

liệu, tạo điều kiện thuận lợi khi cài đặt thêm thiết bị mới, tăng cường tuổi thọ pin và giảm tiêu hao năng lượng, giao diện đồ hoạ đẹp, rất dễ dàng liên kết

và lồng ghép đối tượng (OLE), dễ sửa

đổi hệ thống cho phù hợp với cách

của người sử dụng, dò tìm lỗi

nhanh chóng

- Sử dụng quản lý tệp theo hệ

thống NTFS do đó tên tệp có thể dài đến 256 ký tự, đường dẫn có thể

dài đến 32767 ký tự Quản lý vào ra đĩa cứng rất tốt, có thể quản lý

được đĩa cứng tối đa lên đến 128TB

Là hệ điều hành liên kết tốt mạng cục bộ - LAN, rất an toàn giúp cho việc gửi E-mail, chia sẻ tệp tin

thuận tiện Hỗ trợ tối đa khả năng

đa phương tiện Điều quan trọng là cho phép người dùng truy nhập vào mạng Internet dễ dàng

- Giao diện người dùng đơn giản

thông qua thanh tác vụ Taskbar dễ

dùng với nhiều hiệu ứng tiện dụng

- Có thể Windows và các hệ điều hành

khác như Mac OSX hay Linux không có sự chênh lệch nhau quá nhiều về giá, nhưng chắc chắn các thiết bị phần cứng, trình

điều khiển hay các ứng dụng chạy trên

nền Windows phong phú hơn hẳn