PHẦN II: HỆ ĐIỀU HÀNH

Một hệ thống máy tính thường được gồm bốn phần chính : phần cứng, hệ điều hành, các chương trình ứng dụng và người sử dụng.... Hệ điều hành Hệ điều hành là một chương trình hay một hệ

Phần II: Hệ điều hành

Một hệ thống máy tính thường được gồm bốn phần chính : phần cứng, hệ điều hành, các chương trình ứng dụng và người sử dụng.

Hệ điều hành

 Hệ điều hành là một chương trình hay

một hệ chương trình hoạt động giữa

người sử dụng (user) và phần cứng

của máy tính.

 Hệ điều hành đảm bảo các chức năng

giao tiếp giữa người dùng và máy tính đồng thời quản lý tài nguyên của hệ

thống tính toán.

Chương 3: Tổng quan về hệ điều

hành

3.1 Các giai đoạn phát triển và phân loại hệ

điều hành

3.1.1 Các giai đoạn phát triển

3.1.2 Phân loại hệ điều hành

3.2 Hoạt động của hệ điều hành

3.2.1 Khởi động phần cứng và nạp hệ điều hành

3.2.2 Giao tiếp hệ điều hành/người dùng

3.1.Các giai đoạn phát triển và

phần loại HĐH

3.1.1 Các giai đoạn phát triển

 Giai đoạn 1(1940-1955):

 Mỗi máy được một nhóm kỹ sư xây dựng từ

phần cứng tới phần mềm: Thiết kế, xây dựng,

lập trình, thao tác đến quản lý Lập trình bằng

ngôn ngữ máy tuyệt đối (bảng điều khiển).Chưa

có khái niệm về ngôn ngữ lập trình và hệ điềuhành

 Đầu thập niên 1950, phiếu đục lổ ra đời và có

thể viết chương trình trên phiếu thay cho dùngbảng điều khiển

Giai đoạn 2(1955- 1965):

 Máy tính dùng transitor tin cậy và được sản xuất cho

khách hàng, có sự phân chia rõ ràng người thiết kế, xây dựng, vận hành, lập trình, bảo trì.

 Chương trình được biểu diễn bằng ngôn ngữ lập trình

trên giấy, đục lỗ trên phiếu, đọc bằng máy, thực thi

và xuất kết quả ra máy in.

 Hệ thống xử lý theo lô ra đời: Yêu cầu cần thực hiện

lưu lên băng từ nhập, được đọc và thi hành lần lượt Kết quả được ghi lên băng từ xuất Người sử dụng sẽ đem băng từ xuất đi in.

 Hệ thống xử lý theo lô hoạt động dưới sự điều khiển

của một chương trình đặc biệt là tiền thân của hệ điều hành sau này

Giai đoạn 3 (Giữa thập niên

60-Thập niên 80)

 Máy tính được sử dụng rộng rãi trong khoa học cũng

như trong thương mại, Các thiết bị ngoại vi xuất hiện ngày càng nhiều và thao tác điều khiển bắt đầu phức tạp.

 Hệ điều hành ra đời nhằm điều phối, kiểm soát hoạt

động và giải quyết các yêu cầu tranh chấp thiết bị

 Ra đời khái niệm đa chương CPU không phải chờ

thực hiện các thao tác nhập xuất Bộ nhớ được chia làm nhiều phần, mỗi phần có một công việc (job)

khác nhau, khi một công việc chờ thực hiện nhập xuất CPU sẽ xử lý các công việc còn lại.

 Ra đời của hệ điều hành chia xẻ thời gian

Giai đoạn 4 (Thập niên 80 nay):

 Máy tính cá nhân ra đời

 Hệ điều hành dành cho máy tính cá

3.1.2 Phân loại hệ điều hành

 Dưới góc độ loại máy tính

 HĐH dành cho Mainframe, Server, PC, PDA…

 Dưới góc độ số chương trình được sử dụng

cùng lúc

 HĐH đơn nhiệm, đa nhiệm

 Dưới góc độ người dùng (truy xuất tài

nguyên cùng lúc)

 Một người dùng, đa người dùng (ngang hàng,

khách-chủ)

 Dưới góc độ hình thức xử lý

Phân loại HĐH dưới hình thức xử lý

Hệ thống xử lý theo lô

 Giám sát, thực hiện một dãy các công

việc nối tiếp nhau theo những chỉ thị định trước

 Đa chương trình (multiprogram): Gia

tăng khai thác CPU bằng cách tổ chức các công việc sao cho CPU luôn luôn phải trong tình trạng làm việc.

Hệ thống chia sẻ (thời gian)

 Hệ thống chia xẻ thời gian còn được

gọi là hệ thống đa nhiệm

(multitasking): Nhiều công việc

cùng được thực hiện thông qua cơ chế chuyển đổi của CPU, thời gian mỗi lần chuyển đổi diễn ra rất nhanh để có

cảm giác các chương trình được thi

hành đồng thời

 Mỗi bộ xử lý chạy với một bản sao của hệ điều hành,

những bản sao này liên lạc với nhau khi cần thiết

 Đa xử lý bất đối xứng

 Mỗi bộ xử lý được giao một công việc riêng biệt.Một bộ

xử lý chính kiểm soát toàn bộ hệ thống, các bộ xử lý khác thực hiện theo lệnh của bộ xử lý chính hoặc theo những chỉ thị đã được định nghĩa trước.

Hệ thống thời gian thực

 Hệ điều hành xử lý thời gian thực phải

được định nghĩa tốt, thời gian xử lý

nhanh, cho kết quả chính xác trong

khoảng thời gian ngắn nhất

 Bước 2: Tải BIOS

 Bước 3: Tự mồi (bootstrap), nạp hệ điều

hành

Khởi động phần cứng

 Một loạt các thao tác liên quan tới phần

cứng cho tới khi tiến trình tự mồi bắt đầu

 Mở máy, một tín hiệu điện sẽ theo một đường

dẫn được lập trình cố định đi tới CPU, thiết lập

PC một địa chỉ trỏ tới phần đầu của chương trìnhPOST (Power-on selft test) trong ROM

 POST gồm một dãy các lệnh kiểm tra các thành

phần hệ thống máy tính: CPU, bus, Mạch điềukhiển màn hình (cạc màn hình), RAM, bàn phím,

ổ đĩa v v để chắc chắn các thành phần này hoạtđộng tốt

 Kết quả kiểm tra của POST được so sánh với dữ

liệu trong CMOS, xác nhận sự thay đổi của cấu

Tải BIOS

 Mã của chương trình BIOS trong ROM

và các mạch điều khiển được tải vào RAM

Bootstrap, nạp hệ điều hành

 Quá trình tự mồi (bootstrap) chủ yếu được sử dụng

trong các hệ điều hành dựa ổ đĩa (drive-based) để tải

hệ điều hành vào quản lý hệ thống.

 Chương trình BIOS (được tải từ ROM) lần lượt tìm

kiếm tập tin hệ thống của hệ điều hành trên các ổ đĩa khởi động, nó sẽ báo lỗi nếu không tìm thấy.

 Tải bản ghi khởi động vào RAM , BIOS nhường quyền

điều khiển cho bản ghi khởi động để chương trình này tải các tập tin hệ thống của hệ điều hành vào trong RAM

 Tập tin hệ thống điều khiển phần còn lại của quá

trình tải hệ điều hành và và cho phép hệ điều hành bắt đầu hoạt động

Lý do nạp hệ điều hành

 Dễ dàng cho việc nâng cấp hệ điều

hành: Thêm những đặc điểm mới

hoặc sửa chữa những lỗi trong hệ

điều hành thông qua việc ra những

phiên bản mới, thay đổi một tập tin của hệ điều hành

 Tạo ra nhiều lựa chọn khác nhau cho

người dùng

Tương tác HĐH và các thành

phần của hệ thống

3.2.2 Giao tiếp người dùng/HĐH

 Giao di ện dòng lệnh (CLI_Command

Line Interface): L à cơ chế cho phép người dùng tương tác với hệ điều hành bằng việc gõ vào các lệnh Hệ điều hành sẽ thực hiện các tác vụ theo các lệnh đó.

 Bao gồm: từ khóa lệnh (+ tham số lệnh)

 Window: Xem thông tin hệ thống, hiện thị dưới

dạng danh sách

 >SystemInfo /FO List

 Linux: Hiển thị danh sách các tập tin trong thư

mục hiện hành, gồm cả các tập tin ẩn

Command Interpreter

 Là chương trình thông dịch ngôn ngữ dòng lệnh –

thông dịch các lệnh đọc từ các thiết bị nhập (bàn

phím) hoặc từ một tập tin (file)

 MS-DOS/Windows: COMMAND.COM/cmd exe

 Linux: BASH (Bourne-Again Shell), CSH (C

Shell)…

 Để thực hiện nhiều lệnh chỉ bằng một lệnh, có thể

lưu chuỗi lệnh vào tập tin văn bản không định dạng(plain text) và ra lệnh cho CI thực thi tập tin này

 MS-DOS/Windows: Batch file (.bat)

 Linux: Shell script

 Batch file/Shell script có thể nhận

lệnh từ giao diện dòng lệnh, tập tin

 Tiện lợi để tạo nhóm lệnh riêng

 Tiết kiệm thời gian

 Tự động làm một vài công việc

thường xuyên

3.2.2 Giao tiếp người dùng/HĐH

 Giao diện đồ hoạ

Interface):Tạo môi

trường tương tác thân

thiện giữa người dùng

và hệ điều hành:

 Các hình tượng đồ

họa thay thế cácdòng lệnh tương tácvới máy tinh

 Các lệnh được lựa

chọn nhờ thao tác

3.2.3 Giao tiếp chương trình/HĐH

 API- Application Program Interface: Giao

diện lập trình ứng dụng, cung cấp các hàm, thủ tục cho chương trình phần mềm truy

nhập tới dịch vụ hệ thống (phần cứng) hoặc thư viện phần mềm

 System-Call: Lời gọi hệ thống:Cơ chế cho

phép chương trình (tiến trình) yêu cầu một dịch vụ từ nhân hệ điều hành.

 read(fd, buffer, n_to_read)

 write(fd, buffer, n_to_write)

 lseek(fd, offest, whence)

 System Calls điều khiển tiến trình

3.2 Hoạt động HĐH

 Các dịch vụ cung cấp bởi hệ điều hành

năng nạp chương trình vào bộ nhớ và thi hành

nó Chương trình phải chấm dứt thi hành theocách thông thường hay bất thường (có lỗi)

hành có thể yêu cầu nhập xuất Nhập xuất này

có thể là tập tin hay thiết bị Đối với thiết bị cómột hàm đặc biệt được thi hành Để tăng hiệuquả, người sử dụng không truy xuất trực tiếpcác thiết bị nhập xuất mà thông qua cách thức

do hệ điều hành cung cấp

Các dịch vụ cung cấp bởi HĐH

 Thông tin : Có nhiều tình huống một tiến trình cần

trao đổi thông tin với một tiến trình khác Có hai cách thực hiện: Một là thực hiện thay thế tiến trình trên

cùng máy tính, hai là thay thế tiến trình trên hệ thống khác trong hệ thống mạng Thông tin có thể được cài đặt qua chia xẻ bộ nhớ, hoặc bằng kỹ thuật chuyển thông điệp Việc chuyển thông tin được thực hiện bởi

hệ điều hành.

 Phát hiện lỗi : Hệ điều hành phải có khả năng báo

lỗi Lỗi xảy ra có thể do CPU, bộ nhớ, trong thiết bị

nhập xuất, … hay trong các chương trình Đối với mỗi dạng lỗi, hệ điều hành sẽ có cách giải quyết tương

ứng.