Bài Giảng Hệ Điều Hành-Chương 1: Giới thiệu

Chia sẻ: Nguyen Van Nghia | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

162
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ điều hành là gì? Tổ chức hệ thống máy tính (Computer-System Organization) Kiến trúc hệ thống máy tính (Computer-System Architecture) Cấu trúc hệ điều hành (Operating-System Structure) Các hoạt động hệ điều hành (Operating-System Operations) Quản trị quá trình (Process Management) Quản trị bộ nhớ (Memory Management) Quản trị lưu trữ (Storage Management) Bảo vệ và an ninh (Protection and Security) Các hệ thống phân tán (Distributed Systems) Các hệ thống mục đích đặc biệt (Special-Purpose Systems) Môi trường tính toán (Computing Environments)...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài Giảng Hệ Điều Hành-Chương 1: Giới thiệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1:
NỘI DUNG Hệ điều hành là gì? Tổ chức hệ thống máy tính (Computer-System Organization) Kiến trúc hệ thống máy tính (Computer-System Architecture) Cấu trúc hệ điều hành (Operating-System Structure) Các hoạt động hệ điều hành (Operating-System Operations) Quản trị quá trình (Process Management) Quản trị bộ nhớ (Memory Management) Quản trị lưu trữ (Storage Management) Bảo vệ và an ninh (Protection and Security) Các hệ thống phân tán (Distributed Systems) Các hệ thống mục đích đặc biệt (Special-Purpose Systems) Môi trường tính toán (Computing Environments) Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.2
MỤC TIÊU Cung cấp cái nhìn bao quát về hệ điều hành và các thành phần của nó Cung cấp cái nhìn bao quát về tổ chức hệ thống máy tính Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.3
HỆ ĐIỀU HÀNH LÀ GÌ? Chương trình giữ vai trò trung gian giữa người dùng và phần cứng máy tính. Đích của HĐH: Thực hiện các chương trình người dùng và làm cho các vấn đề người dùng đang giải quyết dễ dàng hơn. Làm cho hệ thống máy tính trở nên thuận lợi trong việc sử dụng. Sử dụng hiệu quả phần cứng máy tính. Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.4
CẤU TRÚC HỆ THỐNG MÁY TÍNH Hệ thống máy tính có thể được chia thành 4 thành phần: Phần cứng (Hardware): cung cấp các tài nguyên tính toán cơ sở CPU, memory, I/O devices Hệ điều hành Điều khiển và phối hợp sử dụng phần cứng giữa các ứng dụng và các người dùng Các trình ứng dụng: Xác định cách các tài nguyên hệ thống được dùng để giải quyết các vấn đề tính toán của người dùng Các bộ xử lý từ (Word processors), các trình biên dịch (compilers), các trình duyệt Web (web browsers), các hệ cơ sở dữ liệu (database systems), các trò chơi điện tử (video games) Các người dùng Người, các máy móc, các máy tính khác Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.5
BỐN THÀNH PHẦN HỆ THỐNG MÁY TINH Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.6
ĐỊNH NGHĨA HỆ ĐIỀU HÀNH HĐH là một nhà cấp phát tài nguyên: Quản trị tất cả các tài nguyên Quyết định giải quyết các yêu cầu xung đột để sự sử dụng tài nguyên hiệu quả và hợp lý HĐH là một chương trình điều khiển Điều khiển sự thực hiện các chương trình để ngăn ngừa lỗi và sự sử dụng máy tính không đúng Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.7
ĐỊNH NGHĨA HĐH (Cont.) Không có định nghĩa nào được chấp nhận bởi tất cả mọi người “Chương trình chạy toàn thời gian trên máy tính” là hạt nhân (kernel). Mọi chương trình khác hoặc là chương trình hệ thống (gắn với HĐH) hoặc là chương trình ứng dụng Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.8
KHỞI ĐỘNG MÁY TÍNH Chương trình bootstrap được nạp khi bật máy hoặc reboot Thường được lưu trong ROM / EPROM, được biết dưới tên firmware Khởi động tất cả các sắc thái hệ thống Nạp hạt nhân HĐH và bắt đầu sự thực hiện Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.9
TỔ CHỨC HỆ THỐNG MÁY TÍNH Sự hoạt động hệ thống máy tính Một / nhiều CPU, các bộ điều khiển thiết bị nối qua bus chung cung cấp truy xuất bộ nhớ chia sẻ Sự thực hiện đồng thời của CPU và các thiết bị cạnh tranh các chu ký bộ nhớ Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.10
SỰ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG MÁY TÍNH Các thiết bị I/O và CPU có thể thực hiện đồng thời. Mỗi bộ điều khiển thiết bị đảm trách một kiểu thiết bị riêng. Mỗi bộ điều khiển thiết bị có buffer cục bộ. CPU di chuyển dữ liệu từ/ đến bộ nhớ chính đến/ từ các buffer cục bộ I/O là từ thiết bị đến buffer cục bộ. Bộ điều khiển thiết bị báo cho CPU hoạt động của nó đã kết thức bởi một interrupt. Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.11
CHỨC NĂNG CHUNG CỦA CÁC INTERRUPTS Interrupt chuyển điều khiển cho thủ tục dịch vụ interrupt, thông qua interrupt vector (chứa địa chỉ của toàn bộ các thủ tục dịch vụ). Kiến trúc Interrupt phải bảo toàn địa chỉ của chỉ thị bị gián đoạn. Các interrupts đến bị vô hiệu hóa khi interrupt khác đang được xử lý để ngăn ngừa thất lạc interrupt. Trap là một interrupt được sinh ra khi có một lỗi hoặc đòi hỏi của người dùng. Một HĐH là sự truyền interrupt (interrupt driven). Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.12
QUẢN LÝ INTERRUPT HĐH bảo tồn trạng thái của CPU bởi lưu trữ các thanh ghi và bộ đếm chương trình. Xác định kiểu interrupt nào đã xảy ra: polling vectored interrupt system Tách biệt các đoạn mã xác định hành động sẽ được chọn cho mỗi kiểu interrupt. Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.13
ĐƯỜNG THỜI GIAN INTERRUPT Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.14
CẤU TRÚC I/O Sau khi I/O bắt đầu, điều khiển trả lại cho chương trình người dùng chỉ khi I/O hoàn tất. Chỉ thị chờ làm “nhàn rỗi” CPU đến tận khi interrupt kế tiếp Vòng lặp chờ (tranh chấp truy xuất bộ nhớ). Tại mội thời điểm, nhiều nhất một yêu cầu I/O được thực hiện, không có xử lý I/O đồng thời. Sau khi I/O bắt đầu, điều khiển trả lại cho chương trình người dùng không chờ I/O hoàn tất. Lời gọi hệ thống (System call) : yêu cầu HĐH cho phép người dùng chờ sự hoàn tất I/O. Bảng tình trạng thiết bị (Device-status table) chứa đầu vào cho mỗi thiết bị I/O chỉ ra kiểu của nó, địa chỉ và trạng thái. HĐH lập chỉ mục bảng thiết bị I/O để xác định tình trạng thiết bị và để sửa đổi đầu vào bảng bao gồm cả interrupt. Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.15
HAI PHƯƠNG PHÁP I/O Synchronous Asynchronous Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.16
BẢNG TÌNH TRẠNG THIẾT BỊ Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.17
CẤU TRÚC TRUY XUẤT BỘ NHỚ TRỰC TIẾP Được dùng cho các thiết bị I/O tốc độ cao (tốc độ truyền thông tin sát với tốc độ bộ nhớ). Bộ điều khiển thiết bị truyền các khối dữ liệu từ lưu trữ buffer trực tiếp đến bộ nhớ chính không cần sự can thiệp của CPU. Chỉ một interrupt được sinh ra cho một khối thay vì một interrupt cho một byte. Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.18
CẤU TRÚC LƯU TRỮ Bộ nhớ chính: phương tiện lưu trữ lớn duy nhất CPU có thể truy xuất trực tiếp. Lưu trữ thứ cấp: Mở rộng bộ nhớ chính, cung cấp khả năng lưu trữ lớn và ổn định. Đĩa từ: Bề mặt đĩa được chia logic thành các rãnh (tracks), mỗi rãnh được chia thành các sectors. Bộ điều khiển đĩa xác định trao đổi logic giữa thiết bị và máy tính. Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.19
PHÂN CẤP LƯU TRỮ Các hệ thống lưu trữ được tổ chức theo phân cấp. Tốc độ (Speed) Giá (Cost) Tính không ổn định (Volatility) Caching : sao chép thông tin vào hệ thống lưu trữ nhanh hơn (bộ nhớ chính có thể xem như cache đối với lưu trữ thứ cấp). Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005 Operating System Concepts – 7th Edition, Jan 12, 2005 1.20