Bài giảng Hệ điều hành - Đỗ Tuấn Anh

Chia sẻ: Vanthang Thang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

165
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hệ điều hành trình bày các nội dung chính: giới thiệu về hệ điều hành, các khái niệm cơ bản, cấu trúc phân lớp của hệ thống tính toán, tác động phần mềm lên phần cứng, thiết bị ngoại vi, tính chất chung của OS, tổ chức thông tin trên đĩa từ,... Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành CNTT.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ điều hành - Đỗ Tuấn Anh

H ĐI U HÀNH Giáo viên: Đ Tu n Anh B môn Khoa h c Máy tính Khoa Công ngh Thông tin ĐHBK Hà N i anhdt@it-hut.edu.vn anhdt@it- 0989095167 1 M C ĐÍCH – YÊU C U • Là giáo trình cơ s chuyên ngành: – Xét các v n đ HĐH b t kỳ ph i gi i quy t, – Phương th c gi i quy t các v n đ đó. – H tr cho các môn khác trong vi c xây d ng cơ s cho Tin h c. – Nh ng v/đ xem xét s không l c h u trong tương lai. 2 M C ĐÍCH – YÊU C U • Mang y u t chuyên đ : – Minh ho cho các v/đ lý thuy t, – Kho ng cách gi a và th c t công ngh Tin h c nói chung và HĐH nói riêng g n như b ng 0. • Như v y: đây là m t giáo trình khó, khá n ng n . 3 1
TÀI LI U • A.Tanenbaum Design and Implementation operating system. • A. Tanenbaum Advanced Concepts to Operating Systems. • Microsoft Press Inside to WINDOWS 2000. • Nguyên lý h đi u hành: – TS.Hà Quang Th y – NXB Khoa h c k thu t • H đi u hành: Tác gi : Ths.Nguy n Thanh Tùng 4 Th i gian bi u 5 Chương 0: Gi i thi u H đi u hành • 1. Gi i thi u v HĐH – 1.1 Ph n c ng và ph n m m • Ph n c ng: – Ngôn ng máy – Chương trình vi đi u khi n – đi u khi n tr c ti p các thi t b – Thi t b đi n t • Ph n m m – Chương trình h th ng: qu n lý ho t đ ng c a máy tính – Chương trình ng d ng: gi i quy t các bài toán c a ngư i dùng. 6 2
Ph n m m t o nên môi trư ng c a h th ng g i là H đi u hành. H đi u hành đi u khi n và qu n lý tài nguyên và t o môi trư ng cho các chương trình ng d ng th c hi n thao tác v i tài nguyên. • H đi u hành th c hi n ch đ đ c quy n • Trình d ch th c hi n ch đ không đ c quy n 7 1.2 Khái ni m H đi u hành • H đi u hành là m t chương trình hay m t h chương trình – ho t đ ng gi a ngư i s d ng và ph n c ng c a máy tính. tính. – Chu n hóa giao di n ngư i dùng đ i v i các h th ng ph n c ng khác nhau. nhau. • S d ng hi u qu tài nguyên ph n c ng • Khai thác t i đa hi u su t c a ph n c ng • H đi u hành đư c coi như là h th ng qu n lý tài nguyên. nguyên. • H đi u hành đư c coi như là ph n m r ng c a h th ng máy tính đi n t . 8 2. L ch s phát tri n c a HĐH L ch s phát tri n c a HĐH luôn g n li n v i s phát tri n c a máy tính đi n t • Th h th nh t (1945-1955) (1945- – Howard Aiken (Havard) và John von Neumann (Princeton) • Xây d ng máy tính dùng bóng chân không • Kích thư c l n • V i hơn 10000 bóng chân không – Ngôn ng l p trình và H đi u hành chưa đư c bi t đ n – Đ u nh ng năm 50->phi u đ c l thay cho b ng 50- đi u khi n 9 3
2. L ch s phát tri n c a HĐH • Th h th 2 (1955-1965) (1955- – S ra đ i c a thi t b bán d n – l p trình FORTRAN và h p ng – H th ng x lý theo lô • Th h th 3 (1965-1980) (1965- – m ch tích h p (IC) – h đi u hành chia s th i gian • Th h th 4 (1980-nay) (1980- – máy tính cá nhân (PC-Personal Computer) (PC- – h đi u hành m ng và h đi u hành phân tán 10 Chương I. CÁC KHÁI NI M CƠ B N • 1- C u trúc phân l p c a h th ng tính toán • Máy tính đi n t đ u tiên ra đ i năm 1944-1945, 1944- • MTĐT đư c xây d ng và ho t đ ng theo nguyên lý Von Neuman: Máy tính đư c đi u khi n b ng chương trình và trong câu l nh c a chương trình ngư i ta ch nêu đ a ch nơi ch a giá tr ch không nêu tr c ti p giá tr . 11 C u trúc phân l p c a h th ng tính toán MTĐT H l nh = {Mã l nh} Ngôn ng riêng Command System = (Ngôn ng máy) {Command Code} 12 4
13 C u trúc phân l p c a h th ng tính toán • Ngư i l p trình thư ng nh m l n ž năng su t l p trình th p, • Đã áp d ng nhi u bi n pháp kích thích: – K lu t hành chính, – Thư ng ph t kinh t . • Năng su t ch tăng chút ít và n đ nh m c 8 câu l nh/ngày công! • K t qu nghiên c u tâm lý h c: B n ch t con ngư i không quen làm các công vi c đơn đi u, không có tính quy lu t, s m hay mu n cũng s có sai sót! 14 C u trúc phân l p c a h th ng tính toán • Như v y, đ nâng cao năng su t - c n tác đ ng vào MTĐT. • ∃ các công vi c m i ngư i và ∃ CT đ u c n (V/d – Trao đ i vào ra) ž t o s n CT m u (Standard Programs – SP) cung c p cùng v i máy. • Hình thành LSP = {SP} 15 5
R SE U Use r 10% 10% 10% LS P 10% 10% MTDT MTDT 10% 10% 10% 10% 10% 16 ER US Ph n c ng Ph n m m 16.6667% 16.6667% 10% 10% 10% 16.6667% 10% 10% MTĐT 10% 10% 16.6667% 10% 10% 16.6667% 10% 16.6667% H th ng tính toán (System) 17 Tác đ ng ph n m m lên ph n c ng • Cơ s hoá h l nh: – Các l nh ph c t p như x1/2, ex,|x| . . . d n d n đư c thay th b ng CT con, – Tăng cư ng các l nh x lý bit. • Tăng t c đ c a MT, • Tăng tính v n năng, • Tăng đ tin c y, • Gi m giá thành, • Cho phép phân các thi t b thành t ng nhóm đ c l p, tăng đ m m d o c a c u hình. 18 6
Tác đ ng ph n m m lên ph n c ng • Các y u t trên có s tác đ ng c a ti n b công ngh , nhưng ph n m m đóng vai trò quan tr ng, nhi u khi có tính quy t đ nh: – Bàn phím, – Máy in. 19 Tác đ ng ph n m m lên USER • Đ y ngư i dùng ra xa máy, nhưng t o máy, đi u ki n đ khai thác tri t đ và t i ưu thi t b 1 6 .6 6 6 7 % 1 6 .6 6 6 7 % 1 0 % 1 6 .6 6 6 7 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % M T D T 1 0 % 1 0 % 1 6 .6 6 6 7 % 1 0 % 1 0 % 1 6 .6 6 6 7 % 1 0 % U S E R 1 6 .6 6 6 7 % 20 Thay đ i nguyên lý làm vi c: 21 7
Tác đ ng ph n m m lên USER • Hi u ng t đào t o, o, • Nguyên lý WYSIWYG, – What you see is What you get • Gi i phóng ngư i dùng kh i s ràng bu c vào thi t b v t lý c th . 22 2 – Các tài nguyên cơ b n a) B nh : Vai trò, Gót chân Asin c a h th ng, Quan tr ng: s d ng như th nào? • B o v thông tin? 23 b) PROCESSOR • Đi u khi n máy tính, • Th c hi n các phép tính s h c, lô gic và đi u khi n, • Có t c đ r t l n (vài ch c tri u phép tính / giây), • Thông thư ng có th i gian rãnh (th i gian nž “ch t”) l nž hi u su t s d ng th p, • V/đ: tăng hi u su t s d ng (gi m th i gian ch t). 24 8
C) THI T B NGO I VI • S lư ng: Nhi u, • Ch t lư ng: Đa d ng, • T c đ : C c ch m (so v i Processor), • V/đ: Ph i đ m b o: – H th ng thích nghi v i s lư ng và tính đa d ng, – T c đ thi t b ngo i vi không nh hư ng đáng k đ n năng su t h th ng. 25 D) Tài nguyên chương trình • C n ph i có các chương trình c n thi t, • M t chương trình đư c kích ho t: ph c v cho nhi u ngư i dùng ( c u trúc Reenter), • Khai thác On-Line, RPC, On- • Cách t ch c chương trình: c u trúc và đ m b o cho c u trúc ho t đ ng, 26 Nhi m v c a h th ng đ i v i tài nguyên • 2 nhi m v chung(không ph thu c vào lo i tài nguyên): – Phân ph i tài nguyên: Cho ai? Khi nào? Bao nhiêu (v i lo i chia s đư c)? – Qu n lý tr ng thái tài nguyên: Còn t do hay không ho c s lư ng còn t do? • T n t i nhi u gi i thu t ž Lo i h th ng: – X lý theo lô, – Phân chia th i gian, – Th i gian th c. 27 9
3 - Đ NH NGHĨA H ĐI U HÀNH • Có nhi u góc đ quan sát và đánh giá, • Các đ i tư ng khác nhau có yêu c u, đòi h i khác nhau đ i v i OS, • Xét 4 góc đ : –C a ngư i s d ng, –C a nhà qu n lý, –C a nhà k thu t, –C a ngư i l p trình h th ng. 28 Đ NH NGHĨA H ĐI U HÀNH • Ngư i dùng: Thu n ti n, • Nhà qu n lý: Qu n lý ch t ch , khai thác t i ưu, • Nhà k thu t: 29 30 10
Ngư i L p trình h th ng Mô ph ng ho t đ ng Máy + User + Operator Ngư i Máy s d ng Đ i tho i - Q Kha ng M - u i th th -S ôi lý c t n ti trư h i ư ên n ác u Thao d tác ng ch , v iên : t , u . H đi u hành 31 • Đ i tho ii: đ h th ng g n nh + linh : ho t, • Đ i tho i ž ∃ ngôn ng đ i tho i (b ng l i ho c c ch ). • HT mô ph ng 2 đ i tư ng con ngư i ž là h th ng trí tu nhân t o, là h chuyên o, gia, 32 • Ra đ i s m nh t: t: • 04/1951 xã h i m i bi t và tin vào kh năng gi i quy t các bài toán phi s c a MT, • 1952 - Von Neuman đ xu t tư tư ng xây d ng “CT t hoàn thi n” , • 1961 – Bell Lab – Các CT trò chơi Animal và Core Ware, • Khai thác th c t các h CG: 1971-1972. 1971- • OS – xây d ng t 1950, • 1965 - H ĐH n i ti ng OS IBM 360 33 11
• Hoàn thi n nh t: t: • Th ng kê UNESCO: 73% s công trình không hoàn thành do khâu đ t v/đ, • Các HCG khác: Cán b chuyên ngành + Cán b l p trình, • OS: – Ngư i l p trình gi i quy t bài toán c a chính mình – Hi u rõ: V/đ+kh năng công c + kh năng b n thân 1974: 3 công trình xây d ng k thu t tiêu bi u đ nh cao trí tu loài ngư i: H th ng ĐT t đ ng liên l c đ a, H th ng Appolo đưa ngư i lên m t trăng, OS IBM 360. 34 4 – TÍNH CH T CHUNG C A OS • A) Tin c y và chu n xác, • B) B o v , • C) K th a và thích nghi, • D) Hi u qu , • E) Thu n ti n. 35 Tin c y và chu n xác • M i công vi c trong h th ng đ u ph i có ki m tra: – Ki m tra môi trư ng đi u ki n th c hi n, – Ki m tra k t qu th c hi n, • Nhi u ch c năng KT: chuy n giao cho ph n c ng. • Ví d : L nh COPY A:F1.TXT B: • Sau khi KT cú pháp, b t đ u th c hi n l nh. L n lư t h th ng s KT gì và có th có thông báo nào? 36 12
• Kt CARD I/O, • T n t i đĩa? • Thi t b đi n t đĩa? • Đ ng cơ đĩa? • Kh năng truy nh p c a đĩa? • Kh năng truy nh p đĩa? • T n t i file F1.TXT? • Kh năng truy nh p file? • ........ • So sánh: SCANDISK NDD DEFRAG SPEEDISK 37 B OV • H n ch truy nh p không h p th c, • H n ch nh hư ng sai sót vô tình hay c ý, • B ov : – Nhi u m c, – Nhi u công c , – Nhi u th i đi m và giai đo n khác nhau. • Chú ý: b o v và ch ng b o v : cùng m c ž ý: không th đ m b o an toàn tuy t đ i! 38 K th a và thích nghi 39 13
Hi u qu 40 5 - NGUYÊN LÝ T CH C VÀ HO T Đ NG • Nguyên lý mô đun, • Nguyên lý ph ch c năng, • Nguyên lý Macroprocessor, • Nguyên lý b ng tham s đi u khi n, • Nguyên lý giá tr chu n, • Nguyên lý 2 lo i tham s . 41 NGUYÊN LÝ MÔ ĐUN • M i công vi c ⇔ mô đun CT đ c l p, • Các mô đun – liên k t v i nhau thông qua Input/Output: • Các mô đun đư c nhóm theo ch c năng ž thành ph n h th ng. 42 14
NGUYÊN LÝ PH CH C NĂNG • M i công vi c trong h th ng thông thư ng có th th c hi n b ng nhi u cách v i nhi u công c khác nhau, • Lý do: • M i mô đun có hi u ng ph ch c năng, • Ngư i dùng có quy n khai thác m i hi u ng ph không ph thu c vào vi c công b , • L p trình:Ph i đ m b o các tính ch t c a OS v i m i hi u ng ph , • Vai trò: – Đ m b o thu n ti n cho ngư i dùng, – Đ m b o an toàn ch c năng c a h th ng, • Ví d : In m t file. 43 NGUYÊN LÝ MACROPROCESSOR • Trong OS không có s n CT gi i quy t v/đ, • Khi c n thi t: H th ng t o ra CT và th c hi n CT t o ra: t: ra: • Nguyên lý này áp d ng v i c b n thân toàn b OS: OS: Trên đĩa ch có các thành ph n. Khi c n các thành ph n n. đư c l p ráp thành H ĐI U HÀNH (N p h th ng). (N ng). • Lưu ý: Các nguyên lý Ph ch c năng và Macroprocessor trái v i lý thuy t l p trình có c u trúc. 44 NGUYÊN LÝ B NG THAM S ĐI U KHI N • M i đ i tư ng trong OS ⇔ B ng tham s (Control Table, Control Block), • H th ng không bao gi tham chi u t i đ i tư ng v t lý mà ch tham chi u t i b ng tham s đi u khi n tương ng. • V i các đĩa t , CD – b ng tham s ghi ph n đ u – Vùng h th ng (System Area), • V i các files – Header. 45 15
C u trúc file đ nh ki u 46 M t s lo i b ng tham s : • Cho WINDOWS: Win.ini, • Cho MS DOS: Config.sys, • Cho WINWORD: Winword.ini, • B ng tham s c u hình h th ng: ph c v cho m i h đi u hành: lưu tr trong CMOS, 47 NGUYÊN LÝ GIÁ TR CHU N • Cách g i khác: Nguyên t c ng m đ nh (Default), • H th ng chu n b b ng giá tr cho các tham s - b ng giá tr chu n, • Khi ho t đ ng: n u tham s thi u giá tr ž OS l y t b ng giá tr chu n. • Vai trò c a nguyên lý: – Thu n ti n: không ph i nh c l i nh ng giá tr thư ng dùng, – Ngư i dùng không c n bi t đ y d ho c sâu v h th ng. 48 16
Nguyên lý giá tr chu n • Tác đ ng lên giá tr • Ví d : c:\csdl>dir c:\ tham s ho c b ng • Tham s thi u giá tr : giá tr chu n: – đĩa? – Startup, – Thư m c? – Autoexec.bat, – Xem gì? – Control Panel – Quy cách đưa ra? – Nơi ra? 49 NGUYÊN LÝ 2 LO I THAM S • 2 lo i tham s : • Tham s v trí (Position Parameters), • Tham s khoá (Keyword Param.). • Tham s khoá – theo trình t tuỳ ý. 50 6 – THÀNH PH N • Nhi u các phân chia theo ch c năng, m c năng, đ chi ti t, t, – H th ng Supervisor, – H th ng qu n lý thi t b ngo i vi, – H th ng qu n lý files, – H th ng các chương trình đi u khi n: n: • Đi u ph i nhi m v , • Monitor, • Biên b n h th ng, ng, • Các chương trình ph c v h th ng. ng. 51 17
Thành ph n • Lưu ý: ngôn ng không ph i là thành ph n h th ng, nhưng trong thành ph n h th ng có m t s CT d ch. • Phân bi t: Chương trình ph c v h th ng và chương trình ng d ng 52 N u gô t t th n oá ng n n hà g v nh n ôn Ng 53 II – QU N LÝ FILES VÀ THI T B NGO I VI • Qu n lý thi t b ngo i vi: C n đ m b o h th ng thích nghi v i: – S lư ng nhi u, – Ch t lư ng đa d ng, – Thu n ti n cho ngư i dùng. • Qu n lý files: Cho phép ngư i dùng: – T o files các lo i b nh ngoài, – Tìm ki m, truy nh p files, – Đ m b o đ c l p gi a CT và thi t b 54 18
1 – Nguyên t c phân c p trong qu n lý thi t b ngo i vi • Máy tính th h I và II: Processor làm vi c II: tr c ti p v i thi t b ngo i vi, • H n ch : T c đ - S lư ng - Ch ng lo i, • T th h III tr lên: Processor ž TB đi u khi n žTB ngo i vi (Control Devices) (Controllers) 55 56 57 19
Nguyên t c phân c p trong qu n lý thi t b ngo i vi • Phép trao đ i vào ra: th c hi n theo nguyên lý Macroprocessor, • V i máy vi tính: Thi t b đi u khi n vào ra ≡ I/O Card, • Máy Card on Board, • L p trình trên Card vào/ra: Vi t TOOLS kh i t o chương trình kênh, • Khái ni m kênh bó (Multiplex), Card Multimedia. 58 Kênh Multiplex 59 2 - K THU T PHÒNG Đ M • Khái ni m phòng đ m (Buffer) c a OS. rea d( AM f ,a Cache ); SY ST ); ,a AM EM f2 BUFFER e( r it W 60 20