Tổng quan về Cơ sở dữ liệu quan hệ

Thuật ngữ Cơ sở Dữ liệu (Database) không mấy xa lạ với những người làm tin học. Đây là một trong những lĩnh vực được tâp trung nghiên cứu và phát triển của Công nghệ thông tin, nhằm giải quyết các bài toán quản lí, tìm kiếm thông tin trên các hệ thống lớn, phức tạp, nhiều người sử dụng. Từ những năm 70, mô hình dữ liêu quan hệ do Codd đưa ra với cấu trúc hoàn chỉnh đã tạo cơ sở toán học cho các vấn đề nghiên cứu dữ liệu. Với cấu trúc đơn giản và khả năng hình thức hoá phong phú, CSDL quan hệ dễ dàng mô phỏng các hệ thống thông tin đa dạng trong thực tế. Lưu trữ thông tin tiết kiệm, có tính độc lập dữ liẹu cao, dễ sửa đổi, bổ sung cũng như khai thác dữ liệu là những ưu điểm nổi bật của CSDL quan hệ . Sau đây chúng ta sẽ đề cập tới nhưng khái niệm cơ bản của CSDL quan hệ

Giới thiệu chung về Hệ Điều Hành

Đậu Bích Thuỷ - Nhóm Kỹ Thuật Mạng

Ngày 20 tháng 8 năm 1998

I Khái niệm hệ điều hành

Để đánh giá về tài nguyên của một trung tâm máy tính, ngời ta thờng dựa trên ba yếu tố :

• Phần cứng ( số lợng, chủng loại, khả năng liên kết trong nội bộ cũng nh kết

nối ra ngoài ): Đây là yếu tố đợc quan tâm sớm nhất và cũng dễ nhận biết nhất

• Phần mềm: Đợc đánh giá thông qua hệ điều hành và các phần mềm ứng

dụng đang đợc sử dụng trong hệ thống ( Hiện nay, đối với những trung tâm máy tính lớn, kinh phí đầu t vào phần mềm còn lớn hơn rất nhiều so với phần cứng)

• Nhân lực: Nhân lực là yếu tố quan trọng nhất nhng cũng là yếu tố khó

đánh giá nhất

Nhng trong phần này, ta chỉ nghiên cứu sự phát huy năng lực của hệ thống phần cứng có sẵn cũng nh sự hỗ trợ mạnh mẽ của nó đối với ngời sử dụng- Đó chính là nhiệm vụ của hệ điều hành Để làm đợc việc đó, ta phải đánh giá đợc giá trị của mỗi thành phần trong

hệ thống phần cứng đó

Một hệ thống phần cứng thông thờng bao gồm 3 phần: Thiết bị xử lý trung tâm (CPU-Central Processing Unit), bộ nhớ trong (OM-Operative Memory) và hệ thống ngoại vi (I/O System) , trong đó CPU và OM là quan trọng nhất

• Thiết bị xử lý trung tâm - CPU (Central Processing Unit): Đặc trng để

đánh giá một CPU là độ dài từ máy và tốc độ xử lý Hai đặc trng này có quan hệ mật thiết với nhau bởi nếu một máy tính có độ dài từ máy 4 byte và tốc độ xử lý CPU thấp hơn một máy một máy có độ dài từ máy 2 byte tthì trên thực tế tốc độ của nó vẫn có thể nhanh hơn, bởi với độ dài từ máy 2 byte, máy sẽ phải tính toán qua một số bớc trung gian trong khi

• Bộ nhớ trong - OM (Operative Memory): Đặc trng để đánh giá bộ nhớ

trong là dung lợng bộ nhớ và khả năng địa chỉ hoá để truy nhập ( có thể địa chỉ hoá theo byte hoặc theo từ máy) Yêu cầu đối với bộ nhớ trong là thời gian truy cập đến mọi địa chỉ phải đồng nhất Do đó ngời ta đề ra cách thức tổ chức bộ nhớ theo khối rồi từ đó cục bộ dần

• Hệ thống ngoại vi - I/O (I/O System): Trong hệ thống ngoại vi lại tiếp tục

có sự phân cấp:

1 Kênh: (Kênh nhanh, kênh chậm ,kênh chậm theo khối) Có nhiệm vụ thay CPU đảm nhận trao đổi thông tin giữa bộ nhớ trong với thiêt bị ngoài Kênh truy nhập tới bộ nhớ trong song song và độc lập với CPU, thông qua một thiết bị truy nhập bộ nhớ trực tiếp DMA (Direct Memory Access), thiết bị này có bộ lệnh riêng và hoạt động theo chơng trình

2 Thiết bị điều khiển thiết bị ngoại vi: Thiết bị này sẽ nhận lệnh điều khiển từ kênh để lấy thông tin trên đờng truyền vào (hoặc đa thông tin ra đờng truyền)

3 Thiết bị ngoại vi: Trực tiếp đa thông tin ra vật dẫn ngoài (hoặc đa thông tin

ra vật dẫn ngoài )

Nh vậy, phần cứng không chỉ nhiều về số lợng, mà còn đa dạng về tính năng hoạt

động và giá thành Để giải quyết bài toán điều khiển và phân phối công việc trong hệ thống một cách tự động hoá hiệu quả phải cần đến sự ra đời của hệ điều hành

Định nghĩa hệ điều hành:

Hệ điều hành là một bộ chơng trình đợc cài đặt sẵn có chức năng:

• Điều phối, phân phối các công việc cho các thành phần chức năng trong máy tính điện tử để sử dụng hệ thống máy tính một cách hiệu quả nhất

• Thoả mãn mức cao nhất yêu cầu đa dạng của ngời dùng

Ngời dùng

Hệ điều hành

II Phân loại hệ điều hành

1 Các thành phần của hệ điều hành

Hệ điều hành là một tập hợp các chơng trình đợc cài đặt sẵn Mỗi chơng trình đảm nhiệm một chức năng trong hệ thống Nh vậy, dựa theo chức năng của các chơng trình trong hệ điều hành có thể chia hệ điều hành làm 3 thành phần cơ bản:

• Thành phần điều khiển: Điều khiển, phân phối công việc của hệ điều hành Thành phần này không cho ra sản phẩm mới (các file mới, các kết quả in ra ) mà cho tác

động đối với sự hoạt động của máy, ví dụ nh: chơng trình dẫn dắt (điều phối chính), điều khiển bài toán, điều khiển vào ra, chơng trình tải

• Thành phần ứng dụng: Tạo ra sản phẩm mới, ví dụ nh: các chơng trình tính toán, các bộ dịch, chơng trình soạn thảo giúp ngời dùng khai thác các phần mềm trên máy tính của mình

Nh vậy, nếu mục đích của thành phần điều khiển là hiệu quả của việc khai thác máy tính thì mục đích chính của thành phần ứnh dụng là thảo mãn ở mức cao nhất nhu cầu của ngời dùng, tăng hiệu suất của máy đối với từng lớp ngời dùng

• Các chơng trình tiện ích (utilities): Phần này thêm các thao tác để ngời user làm việc với hệ điều hành thuận tiện hơn, ví dụ nh: cách thức thâm nhập hệ thống, chơng trình sao chép, in ấn nội dung file

Phân loại hệ điều hành

MTĐT

Có nhiều cách phân loại hệ điều hành, nhng trong phần này ta phân loại hệ điều hành theo tính chất của thành phần điều khiển: Đó là cách đa chơng trình hệ điều hành vào

bộ nhớ trong chọn chơngtrình đã có để thực hiện: Đơn chơng trình, đa chơng trình, hệ điều hành thời gian thực

•Hệ điều hành đơn chơng trình: phục vụ một chơng trình từ lúc bắt đầu cho đến lúc kết thúc Trong bộ nhớ trong tại một thời điểm chỉ có một chơng trình ngời dùng Chơng trình đó chiếm giữ mọi tài nguyên hệ thống Để tăng hiệu suất làm việc hệ điều hành sử dụng cách thức Spooling( Simultaneous Peripheral Operations Online- Tất cả việc vào ra

đ-ợc chuẩn bị trên đĩa cứng, do đó tốc độ của toàn bộ hẹ thống tăng lên đáng kể)

•Hệ điều hành đa chơng trình: Trong máy tính tại mỗi thời điểm có nhiều chơng trình ngời dùng ở bộ nhớ trong Các chơng trình này đều đợc phân phối bộ nhớ và CPU để thực hiện, tài nguyên đợc chia sẻ cho tất cả các chơng trình này hay nói cách khác, các chơng trình này bình đẳng khi đòi hỏi các tài nguyên

Nh vậy, trong chế độ đơn chơng trình thì chơng trình kết thúc nhanh hơn còn trong chế độ

đa chơng trình hoàn thiện đợc nhiều bài toán hơn và hiệu quả sử dụng máy tính cao hơn

Có thể chia thành các lớp:

- Hệ điều hành hoạt động theo chế độ mẻ MFT (Multiprogammimg with Fixed number of Task) và MVT (Multiprogramming with Variable number of Task)

- Hệ điều hành hoạt động theo chế độ phân chia thời gian TSS (Time Shared System) hay còn gọi là Multi_user (ngời dùng làm việc với máy tính thông qua một Terminal Hệ điều hành phân phối CPU lần lợt cho từng ngời trong một lợng tử thời gian) Trong chế độ này phát sinh một vấn đề là bộ nhớ trong luôn phải chứa chơng trình của mọi ngời dùng nên không đủ chỗ nên phải dùng bộ nhớ ảo (là sử dụng đĩa từ nh vùng nhớ mở rộng của bộ nhớ trong)

•Hệ điều hành thời gian thực: Giải quyết những bài toán trớc một thời điểm cho trớc

Nh vậy, hệ điều hành là một bộ chơng trình đồ sộ, nên không thể cùng một lúc đa cả vào bộ nhớ trong Từ đó xuất hiện khái niệm nhân (Kernal) Vấn đề đặt ra với nhân là:

-Nhân lớn thì đỡ phải tải nhiều, nhng tốn bộ nhớ và làm cho tốc độ chung của máy chậm

-Nhân nhỏ thì phải tải nhiều dẫn đến hiệu suất thấp

Để giải quyết đợc vấn đề đó, ta có “vi nhân” Vi nhân là những modul chơng trình nhỏ,

nh-ng thờnh-ng hay sử dụnh-ng do việc tải nó đợc dễ dành-ng và ít tốn thời gian hơn

III Lịch sử phát triển của hệ điều hành

• Các thế hệ máy tính I và II cha có hệ điều hành

• Xuất hiện đầu tiên là hệ điều hành đơn chơng trình: Có một dòng đợi cho chơng trình vào bộ nhớ trong (MS-DOS)

• Sau đó chế độ đa chơng trình xuất hiện nhằm tăng số lợng chơng trình đợc giải quyết trong một khoảng thời gian (MFT, MVT)

• Theo hớng đa ngời dùng: phân phối bộ nhớ gián đoạn, sử dụng bộ nhớ ảo

• Theo hớng điêu khiển tự động hoá: hệ điều hành thời gian thực

• Với hệ thống máy tính tính toán chung: hệ điều hành phân tán

Tài liệu tham khảo

1 Mạng máy tính và các hệ thống mở - Nguyễn Thúc Hải, 1997 (TV CSE)

2 Commer, D.E , Internetworking with TCP/IP, Vol I, Vol II, Vol III, Prentice Hall, 1995 (TV CSE)

3 Các tài liệu về Internetworking Technology & Internetworking Design trên mạng CSE