Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành: Chương 1 - GV. Đặng Quang Hiển

Chia sẻ: Nguyễn Hà | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

0
180
lượt xem
45
download

Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành: Chương 1 - GV. Đặng Quang Hiển

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 1 Tổng quan về hệ điều hành thuộc bài giảng nguyên lý hệ điều hành, cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung chính sau: chức năng và lịch sử phát triển hệ điều hành, một số khái niệm của hệ điều hành, hệ điều hành và phân loại, thành phần, dịch vụ, cấu trúc cơ bản của hệ điều hành.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành: Chương 1 - GV. Đặng Quang Hiển

  1. NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH (3 Tín chỉ) GV: Đặng Quang Hiển Khoa: Khoa Học Máy Tính
  2. GIỚI THIỆU MÔN HỌC Tên môn học: Nguyên lý hệ điều hành Thời lượng: 3 TC (45 LT) Mục tiêu của học phần: cung cấp cho sinh viên: Các khái niệm, cấu trúc, nguyên lý, tổ chức hoạt động của hệ điều hành. Quản lý tiến trình, bộ nhớ, tài nguyên máy tính. Giới thiệu về hệ thống tập tin, hệ thống nhập/xuất và cơ chế bảo vệ an toàn cho hệ thống. Các phương pháp giải quyết các vấn đề nảy sinh. Xem xét một số hệ điều hành nổi tiếng Linux, Windows 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 2
  3. GIỚI THIỆU MÔN HỌC  Tài liệu tham khảo: Trường CĐ CNTT HN Việt Hàn, Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành tháng (03/2008 ) Nguyễn Kim Tuấn (2005), Nguyên lý hệ điều hành, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Trần Hạnh Nhi, Giáo trình Hệ điều hành nâng cao Đại học khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh. Operating System Conceps (2003), nhà xuất bản Wiley năm 2003. 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 3
  4. NỘI DUNG MÔN HỌC Nội dung môn học có 6 chương: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH Chương 2: QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH Chương 3: QUẢN LÝ BỘ NHỚ Chương 4: QUẢN LÝ TẬP TIN VÀ ĐĨA Chương 5: QUẢN LÝ NHẬP/XUẤT Chương 6: BẢO VỆ AN TOÀN HỆ THỐNG 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 4
  5. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH 1.1. Chức năng và lịch sử phát triển HĐH 1.2. Một số khái niệm của HĐH 1.3. Hệ điều hành và phân loại 1.4. Thành phần, dịch vụ, cấu trúc cơ bản của HĐH 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 5
  6. CHỨC NĂNG VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HĐH 1.1.1 Chức năng của HĐH (1/4) - Hệ thống máy tính gồm: phần cứng, HĐH, các chương trình ứng dụng và người sử dụng. HĐH rất quan trọng và không thể thiếu, nhờ có HĐH mà người sử dụng có thể làm việc và khai thác được các chức năng của phần cứng máy tính - HĐH là một chương trình chạy trên máy tính, dùng để điều hành, quản lý các thiết bị phần cứng và các tài nguyên phần mềm - HĐH là một hệ thống, đóng vai trò trung gian giữa người sử dụng và phần cứng. Mục tiêu chính là cung cấp môi trường thuận lợi để người sử dụng dễ dàng thực hiện các chương trình ứng dụng của mình trên máy tính và khai thác triệt để các chức năng của phần cứng máy tính 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 6
  7. CHỨC NĂNG VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HĐH 1.1.1 Chức năng của hệ điều hành (2/4) Để đạt được mục tiêu HĐH thực hiện 2 chức năng: - Giả lập một máy tính mở rộng: máy tính được cấu thành từ CPU, memory, I/O… để hiểu được cơ chế NSD tác động vào ngôn ngữ máy. Để đơn giản HĐH che đậy các phần cứng bởi các máy tính mở rộng. Khi tác động vào máy tính thực thì người sử dụng tác động vào máy tính mở rộng, mọi việc chuyển đổi thông tin do HĐH thực hiện. Như vậy chức năng chính của HĐH giúp người sử dụng khai thác các chức năng của phần cứng máy tính dễ dàng và hiệu quả hơn 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 7
  8. CHỨC NĂNG VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HĐH 1.1.1 Chức năng của hệ điều hành (3/4) - Quản lý tài nguyên của hệ thống: processor, memory, I/O device, printer, file... dùng để cấp phát cho tiến trình, chương trình. Khi thực hiện chương trình hay cần nạp thêm một tiến trình mới thì cần cấp không gian bộ nhớ. HĐH đa nhiệm cần được nạp nhiều tiến trình, chương trình vào bộ nhớ, nhưng bộ nhớ có giới hạn nên phải cấp phát sao cho hợp lý để đảm bảo tất cả chương trình, tiến trình khi cần đều được nạp vào bộ nhớ để hoạt động. HĐH phải bảo vệ các không gian nhớ đã cấp cho chương trình, tiến trình để tránh sự truy cập bất hợp lệ và tranh chấp. Đặc biệt là các tiến trình đồng thời hoạt động trên hệ thống. 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 8
  9. CHỨC NĂNG VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HĐH 1.1.1 Chức năng của hệ điều hành (4/4) Mục tiêu các nhà thiết kế, cài đặt hướng tới chức năng của HĐH là: - HĐH cho phép thực hiện nhiều chương trình đồng thời trong môi trường đa tác vụ. - Hệ điều hành tự nạp nó vào bộ nhớ: khi boot - Hệ điều hành và API: (Application Programming Interface):các hàm và thủ tục xây dựng sẵn như shutdown hoặc có thể gọi thủ tục khác - Nạp dữ liệu cần thiết vào bộ nhớ: lưu lại địa chỉ cất giữ dữ liệu - Hệ điều hành biên dịch các chỉ thị chương trình: đọc, giải mã các thao tác cần thực hiện và thông báo các lỗi khi hệ thống gặp lỗi - HĐH quản lý tài nguyên : đảm bảo thích hợp các tài nguyên của hệ thống 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 9
  10. CHỨC NĂNG VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HĐH 1.1.2 Lịch sử phát triển của hệ điều hành (1/2)  Thế hệ 1:1946-1955: máy tính dùng đèn điện tử chân không, người lập trình dùng ngôn ngữ máy để thực hiện, dùng bảng điều khiển, sau đó phiếu đục lỗ và viết c/trình trên phiếu thay bảng điều khiển  Thế hệ 2: 1956-1965: máy tính dùng bán dẫn ra đời, người lập trình dùng ngôn ngữ assembly hoặc Fortran để viết chương trình trên phiếu đục lỗ và đưa vào máy thực hiện đưa kết quả ra máy in.  Thế hệ 3: 1965-1980: máy tính sử dụng mạch tích hợp IC, máy tính càng phổ biến hơn, máy tính phát triển nhiều và phức tạp hơn cần có HĐH để điều phối kiểm soát hoạt động hệ thống  Thế hệ 4: từ 1980 đến nay: máy tính cá nhân ra đời, hệ thống máy tính IBM với hệ điều hành MSDOS, hệ điều hành Windows sau này. 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 10
  11. CHỨC NĂNG VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HĐH 1.1.2 Lịch sử phát triển của hệ điều hành (1/2) Tóm lại: Qua đây chúng ta thấy quá trình hình thành của HĐH gắn liền với quá trình hình thành máy tính. Có một số điểm nổi bậc sau:  Các ngôn ngữ lập trình cấp thấp ra đời trước các HĐH và các HĐH đều được xây dựng từ ngôn ngữ lập trình cấp thấp. Đặc biệt HĐH Unix xây dựng từ C ngôn ngữ lập trình cấp cao.  Nếu không có HĐH thì việc khai thác và sử dụng máy tính sẽ khó khăn và phức tạp và không phải ai cũng sử dụng được máy tính .  Sự ra đời và phát triển của HĐH gắn liền với sự phát triển của máy tính và ngược lại. HĐH thực sự phát triển khi máy tính PC xuất hiện trên thị trường 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 11
  12. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 1.2.1 Tiến trình và tiểu trình  Tiến trình là một bộ phận của chương trình đang thực hiện. Tiến trình là đơn vị làm việc cơ bản của hệ thống, có thể tồn tại nhiều tiến trình cùng hoạt động, trong đó có cả tiến trình của HĐH và tiến trình của chương trình người sử dụng và có thể hoạt động đồng thời với nhau bằng cách phân chia thời gian CPU giữa chúng  Tiểu trình là thành phần của tiến trình, trong một tiến trình có thể có nhiều tiểu trình. Tiểu trình cũng là đơn vị xử lý cơ bản trong hệ thống, xử lý tuần tự đoạn code, sở hữu một con trỏ lệnh, một tập các thanh ghi và một vùng nhớ stack riêng và các tiểu trình cũng chia sẻ thời gian xử lý của processor như các tiến trình 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 12
  13. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 1.2.2 Bộ xử lý lệnh (Shell)  Shell là một tiến trình đặc biệt của HĐH, nó có nhiệm vụ nhận, phân tích lệnh của người sử dụng, phát sinh tiến trình mới để thực hiện yêu cầu, tiến trình mới được gọi là tiến trình đáp ứng yêu cầu.  Shell là nơi giao tiếp giữa người sử dụng và HĐH thông qua dòng lệnh, mỗi HĐH khác nhau có cơ chế dòng lệnh khác nhau. + MSDOS đó là con trỏ lệnh và dấu nhắc hệ điều hành (C:\>_) + Windows 9x đó là nút Start\Run Lệnh Shell đối với : + HĐH đơn nhiệm: khi tiến trình thực hiện lệnh shell chờ + HĐH đa nhiệm: khi tiến tiến trình thực hiện shell sẵn sàng 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 13
  14. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 1.2.3 Sự phân lớp hệ thống (1/2) HĐH là một hệ thống các chương trình bao quanh máy tính thực (vật lý) nhằm tạo ra một máy tính mở rộng (logic). Mỗi người sử dụng yêu cầu HĐH khác nhau:  Người sử dụng thông thường chỉ cần một môi trường thuận lợi để họ thực hiện các ứng dụng.  Lập trình viên cần một môi trường lập trình tốt để họ có thể triển khai các ứng dụng.  Chuyên viên lập trình hệ thống cần HĐH cung cấp cho họ các công cụ để họ can thiệp sâu hơn vào hệ thống phần cứng máy tính ... Để đáp ứng yêu cầu của nhiều đối tượng người sử dụng khác nhau, HĐH thực hiện hệ thống phân lớp 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 14
  15. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 1.2.3 Sự phân lớp hệ thống (2/2) Hệ thống phân lớp: Người dùng - Người thiết kế hệ điều hành là phải truy cập trực tiếp vào các Người lập trình chi tiết của phần cứng máy tính. Trình - Người sử dụng và người lập ứng dụng trình truy cập vào các chi tiết của Người thiết kế phần cứng máy tính thông qua hệ Các tiện ích hệ điều hành điều hành. Hệ điều hành  Như vậy người sử dụng tác động vào lớp trong cùng sẽ gặp Phần cứng nhiều khó khăn 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 15
  16. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 1.2.4 Tài nguyên hệ thống (1/2)  Tài nguyên không gian: Là các không gian lưu trữ của hệ thống như đĩa, bộ nhớ chính, quan trọng nhất là không gian bộ nhớ chính, nơi lưu trữ các chương trình đang được CPU thực hiện.  Tài nguyên thời gian: chính là thời gian thực hiện lệnh của bộ xử lý và thời gian truy xuất dữ liệu trên bộ nhớ - Sau đây là các tài nguyên của hệ thống:  Bộ nhớ: (Memory): là nơi chứa dữ liệu, còn thời gian truy cập bộ nhớ là quá trình tìm đến dữ liệu trên bộ nhớ. Bộ nhớ Ram là bộ nhớ trong 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 16
  17. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 1.2.4 Tài nguyên hệ thống (1/2) + Bộ xử lý: (Processor): là tài nghuyên quan trọng nhất của hệ thống, dùng để xử lý các câu lệnh đưa tiến trình vào trạng thái hoạt động. Khi xét về bộ xử lý thì xét đến thời gian xử lý của bộ xử lý + Tài nguyên ảo/Tài nguyên logic: Là loại tài nguyên cung cấp cho chương trình người sử dụng dưới dạng đã được biến đổi, nó xuất hiện khi hệ thống cần và mất đi khi hệ thống kết thúc. ▪ Tài nguyên phân chia được: Là những tài nguyên mà tại một thời điểm nó có thể cấp phát cho nhiều tiến trình khác nhau cùng một lúc. Ví dụ như bộ nhớ chính và Processor ▪ Tài nguyên không phân chia được: Là những tài nguyên mà tại một thời điểm nó chỉ có thể cấp phát cho một tiến trình duy nhất. Ví dụ như máy in 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 17
  18. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 1.2.5 Lời gọi hệ thống - Để tạo môi trường giao tiếp giữa chương trình của người sử dụng và HĐH, HĐH đưa ra các lời gọi hệ thống. Chương trình của người sử dụng dùng các lời gọi hệ thống để liên lạc với HĐH và yêu cầu các dịch vụ từ HĐH - Lời gọi hệ thống có thể được chia thành các loại: quản lý tiến trình, thao tác trên tập tin, thao tác trên thiết bị nhập/xuất ... - Cần phải phân biệt sự khác nhau giữa Shell và System Call. Shell tạo môi trường giao tiếp giữa người sử dụng và HĐH, System Call tạo môi trường giao tiếp giữa chương trình người sử dụng và HĐH 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 18
  19. HỆ ĐIỀU HÀNH VÀ PHÂN LOẠI 1.3.1 Khái niệm hệ điều hành (1/4) Có nhiều người sử dụng HĐH dưới các góc độ khác nhau vì thế họ có thể định nghĩa về hệ điều hành khác nhau: Đối với người sử dụng: HĐH là tập hợp các chương trình, phục vụ khai thác hệ thống tính toán một cách dễ dàng, thuận tiên Đối với người làm quản lý:HĐH là tập hợp các chương trình, phục vụ quản lý chặt chẽ, sử dụng tối ưu các tài nguyên của hệ thống tính toán Đối với cán bộ kỹ thuật: HĐH là một hệ thống bao trùm lên một máy tính vật lý cụ thể để tạo ra một máy tính logic với những tài nguyên mới và khả năng mới Các khái niệm trên cho ta thấy mỗi người sử dụng đều mong muốn khác nhau và muốn công việc của mình được thực hiện dễ dàng 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 19
  20. HỆ ĐIỀU HÀNH VÀ PHÂN LOẠI 1.3.1 Khái niệm hệ điều hành (2/4) Đối với người lập trình hệ thống: HĐH là hệ thống mô hình hóa, mô phỏng các hoạt động của máy tính, của người sử dụng và thao tác hoạt động trong các hệ thống đối thoại nhằm tạo ra môi trường để quản lý chặt chẽ các tài nguyên và tổ chức khai thác chúng thuận tiện và tối ưu Đối với người lập trình hệ thống, vị trí của họ ở bên trong HĐH họ quan sát các modul, các thành phần của hệ thống, quan sát mối quan hệ giữa chúng. Chương trình Phần cứng người sử dụng OS 6/28/2014 Chương 1. Tổng quan về hệ điều hành 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản