Bài giảng HĐH: Chương 1 - Nguyễn Hữu Mùi

Chia sẻ: Nguyen Huu Mui | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng HĐH: Chương 1 do Nguyễn Hữu Mùi biên soạn cung cấp cho các bạn những kiến thức về nội dung cơ bản môn HĐH, khái niệm về HĐH, quá trình phát triển của HĐH, phân loại HĐH, các thuộc tính cơ bản của HĐH, các nguyên tắc thiết kế và xây dựng HĐH, các chức năng cơ bản của HĐH, các thành phần của HĐH.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng HĐH: Chương 1 - Nguyễn Hữu Mùi

Chương 1 Tổng quan về HĐH Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 1 DHSPHN
Chương 1: Tổng quan về HĐH Nội dung cơ bản môn HĐH Khái niệm về HĐH Quá trình phát triển của HĐH Phân loại HĐH, các thuộc tính cơ bản của HĐH Các nguyên tắc thiết kế và xây dựng HĐH Các chức năng cơ bản của HĐH Các thành phần của HĐH Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 2 DHSPHN
Chương 1: Tổng quan về HĐH Mục tiêu: • Cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về HĐH. • Giúp người học nắm được những nguyên lí cơ bản và nguyên tắc làm việc của môn HĐH nói chung. • Hiểu và xử lí các vấn đề có thể xẩy ra trong hệ thống. • Xu hướng phát triển HĐH trong tương lai. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 3 DHSPHN
Nội dung cơ bản của môn học • Chương 1: Tổng quan về HĐH. • Chương 2: Quản lí tiến trình. • Chương 3: Lập lịch cho CPU. • Chương 4: Quản lí bộ nhớ trong. • Chương 5: Quản lí bộ nhớ ngoài. • Chương 6: Quản lí thiết bị. • Chương 7: Bảo vệ và an toàn hệ thống. • Chương 8: Hệ điều hành đa xử lí. • Chương 9: Hệ điều hành Windows. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 4 DHSPHN
Tài nguyên hệ thống máy tính + Một hệ thống máy tính bao gồm các thiết bị phần cứng và các chương trình phần mềm. - Phần cứng cơ bản bao gồm CPU, bộ nhớ, các thiết bị vào/ra. Nó đặc chưng cho sức mạnh của hệ thống. - Phần mềm bao gồm HĐH, các chương trình ứng dụng, các CSDL đã cài đặt trong hệ thống. - Tài nguyên phần mềm hiện nay cao hơn nhiều giá trị tài nguyên phần cứng. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 5 DHSPHN
Cấu trúc của một Hệ thống máy tính 1. Phần cứng: Cung cấp các tài nguyên máy tính cơ bản: CPU, bộ nhớ, các thiết bị vào/ra,... 2. Hệ điều hành: Điều khiển và phối hợp việc sử dụng phần cứng máy tính giữa các ứng dụng khác nhau và các người dùng khác nhau. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 6 DHSPHN
Cấu trúc của một Hệ thống máy tính 3. Các chương trình HT và ứng dụng: Xác định các cách mà theo đó các tài nguyên của hệ thống được sử dụng để giải quyết các vấn đề tính toán của người dùng như: Các bộ xử lí văn bản, các trình biên dịch, các trình duyệt web, các hệ cơ sở dữ liệu, các trò chơi,... 4. Users: Con người, các máy móc, các máy tính khác. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 7 DHSPHN
Bốn thành phần của một hệ thống máy tính Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 8 DHSPHN
HĐH là gì? HĐH là một bộ chương trình đóng vai trò trung gian giữa users và phần cứng của máy tính. • HĐH là một bộ phân bổ tài nguyên: + Quản lí tất cả các tài nguyên + Giải quyết các yêu cầu tranh chấp để sử dụng tài nguyên hiệu quả và hợp lí. • HĐH là một chương trình điều khiển: + Điều khiển việc thực thi các chương trình để ngăn ngừa các lỗi và việc sử dụng máy tính không đúng. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 9 DHSPHN
Nhân của HĐH là gì? “Các chương trình chạy trong suốt thời gian máy tính hoạt động (thường trực trong bộ nhớ trong)" được gọi là nhân (kernel) của HĐH. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 10 DHSPHN
Quá trình phát triển của HĐH Quá trình phát triển của HĐH điển hình trải qua các giai đoạn chính sau: 1. Monitor đơn giản: Là thế hệ đầu tiên có thể tự động hóa, sắp xếp công việc cho máy tính thi hành. Nó là một CT nhỏ thường trú trong bộ nhớ trong. 2. Thao tác Off-Line: cho phép truy cập các thiết bị một cách logic mà không phụ thuộc vào tính chất vật lí của thiết bị dẫn đến loại trừ được hiện tượng các thiết bị I/O làm việc song hành với CPU. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 11 DHSPHN
Quá trình phát triển của HĐH 3. Thao tác Buffering: làm tăng tốc trao đổi thông tin với các thiết bị ngoại vi, nó cho phép giảm số lượng các thao tác I/O vật lí, thực hiện đồng thời các thao tác I/O với các thao tác xử lí thông tin khác nhau, thực hiện trước các phép nhập DL,... 4. Thao tác SPOOL (Simultaneous Peripheral Operations On Line): trong chế độ này HĐH chỉ là việc với đĩa từ, còn đĩa từ và các thiết bị được thực hiện theo các cơ chế riêng làm tăng tốc độ I/O một cách đáng kể. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 12 DHSPHN
Quá trình phát triển của HĐH 5. Đa chương trình và chia sẻ thời gian: + HĐH có khả năng điều khiển hoạt động của nhiều CT tại cùng một thời điểm. Do vậy, tài nguyên HT phải được chia sẻ cho các CT. + Một số tài nguyên HT không thể cung cấp trong chế độ chia sẻ (ví dụ CPU), do vậy HĐH phải phân bổ tài nguyên theo cơ chế hàng đợi. Tuy nhiên, vì thời gian tài nguyên phục vụ cho hoạt động của chương trình trong một chu kỳ rất ngắn, nên người dùng có cảm nhận như là đang sở hữu toàn bộ tài nguyên HT. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 13 DHSPHN
Phân loại HĐH Dựa vào phương thức hđ, điều khiển, ql tài nguyên,... có một số loại HĐH chính sau: 1. HĐH đơn chương trình + Tại mỗi thời điểm chỉ có một công việc được giải quyết, công việc này xong mới chuyển sang công việc khác. + HĐH luôn thường trú trong bộ nhớ chính. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 14 DHSPHN
Phân loại HĐH 2. HĐH đa chương trình + Một ứng dụng không thể giữ CPU và các thiết bị I/O bận tại mọi thời điểm. + Đa chương trình tổ chức các công việc (code & data) để CPU luôn có một công việc để thực thi. + Tại một thời điểm, một tập con của tất cả các công việc trong hệ thống được lưu giữ trong bộ nhớ chính. Một công việc được chọn và chạy thông qua lập lịch công việc. + Khi CPU có trạng thái chờ (vì không đồng bộ tốc độ), HĐH sẽ chuyển sang thực thi công việc khác. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 15 DHSPHN
Phân loại HĐH 3. HĐH Chia sẻ thời gian (đa nhiệm) • Là sự mở rộng logic của HĐH đa chương trình theo cách CPU chuyển đổi các công việc một cách thường xuyên sao cho users có thể tương tác với mỗi công việc trong khi nó đang chạy. • Mỗi user có ít nhất một chương trình đang thi hành trong bộ nhớ (thường được gọi là một tiến trình). Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 16 DHSPHN
Phân loại HĐH 4. HĐH thời gian thực Đòi hỏi sự đáp ứng của CPU rất khắt khe về thời gian. Các hệ thời gian thực có 2 dạng: + Hệ thời gian thực cứng: đòi hỏi tất cả các tác vụ trong hệ thống đều là tới hạn và phải được hoàn thành đúng giờ. + Hệ thời gian thực mềm: trong loại này các tác vụ tới hạn có độ ưu tiên hơn các tác vụ không tới hạn khác. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 17 DHSPHN
Phân loại HĐH 5. HĐH cho các hệ thống đa xử lí Các hệ này còn có tên xử lí song song, cho nên HĐH phải đảm nhiệm các tác vụ chia sẻ bus, đồng hồ xung nhịp, bộ nhớ,... Các hệ song song có các ưu điểm: 1. Gia tăng tốc độ và số lượng xử lí công việc. Tuy nhiên, với hệ thống N bộ xử lí không có nghĩa là gia tăng tốc độ N lần (thường là nhỏ hơn N). Vì phải chi phí cho việc đồng bộ các CPU, chia sẻ tài nguyên,... 2. Hiệu quả về kinh tế: do dùng chung các thiết bị ngoại vi, thiết bị lưu trữ, tiêu thụ điện, cơ sở dữ liệu,... Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 18 DHSPHN
Phân loại HĐH 3. Tăng độ tin cậy: Nếu việc phân bổ các chức năng hợp lí trên các CPU thì lỗi xẩy ra trên một CPU sẽ sẽ không làm ngưng hệ thống mà chỉ giảm năng lực thực hiện. Các hệ thông này là các hệ thống có khả năng chịu lỗi. Hệ thống vẫn tiếp tục trong khi lỗi xuất hiện được chuẩn đoán và sửa lỗi. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 19 DHSPHN
Phân loại HĐH 6. HĐH cho các hệ thống phân tán + Mạng máy tính kết nối hai hay nhiều hệ thống với nhau. Hệ điều hành phân tán cho phép truyền thông, chia sẻ các tác vụ tính toán và cung cấp nhiều chức năng tới users. + Có nhiều giao thức mạng (phổ biến nhất là TCP/IP: Transmission Control Protocol/Internet Protocol). HĐH phân tán hỗ trợ đa dạng về giao thức, hầu hết hỗ trợ TCP/IP như Windows, Unix. Nguyen Huu Mui - Khoa CNTT, 20 DHSPHN