Hệ điều hành đại cương

Chia sẻ: Tu Duy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:220

Thêm vào BST

Báo xấu

63
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình này không tập trung vào một hệ điều hành hay phần cứng nào cụ thế

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hệ điều hành đại cương

H đi u hành By: Nguy n Phú Trư ng
H đi u hành By: Nguy n Phú Trư ng Online: < http://cnx.org/content/col10843/1.1/ > CONNEXIONS Rice University, Houston, Texas
This selection and arrangement of content as a collection is copyrighted by Nguy n Phú Trư ng. It is licensed under the Creative Commons Attribution 3.0 license (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/). Collection structure revised: July 31, 2009 PDF generated: March 20, 2010 For copyright and attribution information for the modules contained in this collection, see p. 212.
Table of Contents 1 Đ cương môn h c H đi u hành . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Gi i thi u môn h c H đi u hành và b ng thu t ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3 C u trúc h đi u hành . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4 Quá trình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5 Đ nh th i bi u CPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 6 Lu ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 7 Đ ng b hóa quá trình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8 Deadlock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 9 Qu n lý b nh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 115 o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 153 10 B nh 11 H th ng t p tin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 12 Cài đ t h th ng t p tin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Attributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212
iv
Chương 1 Đ cương môn h c H đi u hành 1 1.1 M C ĐÍCH YÊU C U • Giúp sinh viên hi u đư c vai trò c a h đi u hành và cơ ch ho t đ ng c a h đi u hành. • Cách thi t k h đi u hành • Cách ng d ng các cơ ch trong vi c thi t k các h đi u hành hi n đ i 1.2 KI N TH C N N C N THI T STT N i dung ki n th c M c đ yêu c u nn Tiên quy t V n d ng khái Vn d ng k ni m/ mô hình năng/ phương pháp 1 Ki n trúc máy tính x Table 1.1 1.3 KI N TH C TOÁN C N THI T STT N i dung ki n M c đ yêu c u th c Hi u Khái Vn d ng Ch ng minh Vn d ng ni m Công Công th c/ Phương pháp th c/đ nh đ nh lý lý continued on next page 1 This content is available online at . 1
2 CHƯƠNG 1. Đ CƯƠNG MÔN H C H ĐI U HÀNH 1 Gi i thu t x 2 Ngôn ng Pas- x cal và C Table 1.2 1.4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C • Mô t các đi m chính y u c a h đi u hành • Vai trò và năng l c c a h đi u hành trong h th ng máy tính. • Nh ng v n đ phát sinh trong quá trình thi t k h đi u hành cũng như nh ng ti p c n khác nhau đư c dùng đ phân tích và gi i quy t nh ng v n đ đó. • Xem xét nh ng chi n lư c h đi u hành ph bi n và cách chúng tác đ ng đ n nh ng d ch v c a các h đi u hành hi n đ i. 1.5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG 1 M C ĐÍCH YÊU C U1 2 KI N TH C N N C N THI T1 3 KI N TH C TOÁN C N THI T1 4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C 1 5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LI U THAM KH O3 CHƯƠNG II - C U TRÚC H ĐI U HÀNH II.1 M c đích II.2 Gi i thi u II.3 Các thành ph n h th ng II.4 Các d ch v h đi u hành II.5 L i g i h th ng II.6 Các chương trình h th ng II.7 C u trúc h th ng II.8 Máy o II.9 Tóm t t 1 M C ĐÍCH YÊU C U1 2 KI N TH C N N C N THI T1 3 KI N TH C TOÁN C N THI T1 4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C 1 5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LI U THAM KH O3 1 M C ĐÍCH YÊU C U1 2 KI N TH C N N C N THI T1 3 KI N TH C TOÁN C N THI T1 4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C 1 5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LI U THAM KH O3 1 M C ĐÍCH YÊU C U1 2 KI N TH C N N C N THI T1 3 KI N TH C TOÁN C N THI T1
3 4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C 1 5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LI U THAM KH O3 CHƯƠNG VI - DEADLOCK VI.1 M c đích VI.2 Gi i thi u VI.3 Mô hình h th ng VI.4 Đ c đi m deadlock VI.5 Các phương pháp x lý deadlock VI.6 Ngăn ch n deadlock VI.7 Tránh deadlock VI.8 Phát hi n Deadlock VI.9 Ph c h i deadlock VI.10 Tóm t t 1 M C ĐÍCH YÊU C U1 2 KI N TH C N N C N THI T1 3 KI N TH C TOÁN C N THI T1 4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C 1 5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LI U THAM KH O3 1 M C ĐÍCH YÊU C U1 2 KI N TH C N N C N THI T1 3 KI N TH C TOÁN C N THI T1 4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C 1 5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LI U THAM KH O3 1 M C ĐÍCH YÊU C U1 2 KI N TH C N N C N THI T1 3 KI N TH C TOÁN C N THI T1 4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C 1 5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LI U THAM KH O3 1 M C ĐÍCH YÊU C U1 2 KI N TH C N N C N THI T1 3 KI N TH C TOÁN C N THI T1 4 TÓM T T N I DUNG MÔN H C 1 5 Đ CƯƠNG CHI TI T CÁC CHƯƠNG1 6 TÀI LI U THAM KH O3 CHƯƠNG XI - QU N LÝ H TH NG NH P/XU T XI.1 M c đích XI.2 Gi i thi u XI.3 Các khái ni m cơ b n XI.4 Ph n c ng nh p/xu t XI.5 Giao di n nh p/xu t ng d ng XI.6 H th ng con nh p/xu t c a nhân (kernel I/O subsytem) XI.7 Chuy n nh p/xu t t i ho t đ ng ph n c ng XI.8 Năng l c XI.9 Tóm t t
4 CHƯƠNG 1. Đ CƯƠNG MÔN H C H ĐI U HÀNH 1.6 TÀI LI U THAM KH O Bacon & Tim Harris , Operating Systems, Addison-Wesley, 2003. Nguy n Hoàng Vi t , Bài gi ng H Đi u Hành, Khoa CNTT-ĐH C n Thơ, 1998 hatz, Galvin, Gagne , Operating System Concepts, John Wiley & Sons, 2003 ˆ iên An, Hoàng Ki m , Giáo trình Nh p môn h đi u hành, Đ i h c Khoa h c T nhiên, 2003. nh Nhi, Hoàng Ki m , Giáo trình h đi u hành nâng cao, Đ i h c Khoa h c T nhiên,1999. DUY T B MÔN Ngày 23 tháng 04 năm 2004CÁN B BIÊN SO NNguy n Phú Trư ng Table 1.3
Chương 2 Gi i thi u môn h c H đi u hành và b ng thu t ng 1 Giáo trình này không t p trung vào m t h đi u hành hay ph n c ng c th nào. Thay vào đó, giáo trình s th o lu n nh ng khái ni m cơ b n đư c áp d ng trong t ng h đi u hành khác nhau. Đ d dàng đ c và hi u giáo trình này, ngư i đ c ph i n m các c u trúc d li u cơ b n, t ch c c a m t h th ng máy tính và ngôn ng l p trình c p cao (C đư c dùng đ minh h a trong giáo trình). Các khái ni m và gi i thu t cơ b n đư c trình bày trong giáo trình d a trên vi c chúng đư c dùng trong các h đi u hành thương m i hay trong các h đi u hành th nghi m. Giáo trình này g m có 4 ph n v i 11 chương: 2.1 Ph n 1: T ng quan Chương 1: T ng quan v h đi u hành Chương 2: C u trúc h đi u hành 2.2 Ph n 2: Qu n lý quá trình Chương 3: Quá trình Chương 4: Đ nh th i bi u CPU Chương 5: Đ ng b hóa quá trình Chương 6: Deadlock 2.3 Ph n 3: Qu n lý lưu tr Chương 7: Qu n lý b nh Chương 8: B nh o Chương 9: H th ng t p tin Chương 10: Cài đ t h th ng t p tin 2.4 Ph n 4: Qu n lý xu t nh p Chương 11: Qu n lý h th ng xu t nh p 1 This content is available online at . 5
CHƯƠNG 2. GI I THI U MÔN H C H ĐI U HÀNH VÀ B NG THU T 6 NG B NG THU T NG Chương T Ý nghĩa 1 Hand on computer system H th ng máy tính th c hành Clustered system H th ng nhóm Short-term memory b nh lưu ng n h n Micro-kernel Vi nhân 2 Spooling Vùng ch a Minidisks Đĩa nh 3 general-purpose registers Thanh ghi đa năng 3,5 Long-term scheduler B đ nh th i dài Short-term scheduler b đ nh th i ng n I/O-bound process Quá trình hư ng nh p.xu t CPU-bound process Quá trình hư ng x lý bounded capacity Kh năng ch a b gi i h n unbounded capacity Kh năng ch a không b gi i h n 5 CPU burst Chu kỳ CPU Process-control block Kh i đi u khi n quá trình Nonpreemptive Không trưng d ng Preemptive scheduling Đ nh th i bi u trưng d ng Non-preemptive scheduling Đ nh th i bi u không trưng d ng Dispatcher B phân phát Turn-around time th i gian hoàn thành First-come, First served schedul- Đ nh th i bi u đ n trư c, ph c v ing trư c shortest-job-first scheduling Đ nh th i bi u công vi c ng n nh t trư c shortest-remaining-time-first Đ nh th i th i gian còn l i ng n nh t trư c continued on next page
7 priority-scheduling algorithm gi i thu t đ nh th i theo đ ưu tiên Starvation đói CPU indefinite blocking Ngh n không h n đ nh Aging Hoá già round-robin scheduling algorithm gi i thu t đ nh th i luân phiên Time quantum đ nh m c th i gian Processor sharing chia s b x lý multilevel queue-scheduling algo- gi i thu t đ nh th i hàng đ i rithm nhi u c p multilevel feedback queue đ nh th i hàng đ i ph n h i đa scheduling cp priority-inheritance protocol Giao th c k th a đ i ưu tiên analytic evaluation đánh giá phân tích deterministic modeling mô hình xác đ nh queueing-network analysis phân tích m ng hàng đ i 6 Critical session Vùng tương tr c Busy waiting ch đ i b n Sleep and wakeup ngh n và đánh th c 7 Deadlock Khoá ch t Mutual exclusion lo i tr h tương Hold and wait gi và ch c p thêm tài nguyên No preemption Không đòi l i tài nguyên t quá trình đang gi chúng Circuit wait T n t i chu trình trong đ th c p phát tài nguyên claim edge c nh th nh c u 8 primitive bare-machine Máy trơ nguyên thu Linkage editor B so n th o liên k t Loader b np continued on next page
CHƯƠNG 2. GI I THI U MÔN H C H ĐI U HÀNH VÀ B NG THU T 8 NG Logical address đ a ch lu n lý Physical address đ a ch v t lý Logical address space Không gian đ a ch lu n lý Physical address space Không gian đ a ch v t lý Virtual address đ a ch o memory-management unit b qu n lý b nh Base register Thanh ghi n n Relocation register Thanh ghi tái đ nh v Dynamic loading Overlays Cơ ch ph l p Two-pass assembler Trình d ch h p ng hai l n Roll in cu n vào Roll out cu n ra dispacher b phân phát transient operating system code mã h đi u hành t m th i Dynamic storage allocation prob- v n đ c p phát lưu tr đ ng lem translation look-aside buffer Wired down Trap Valid bit Bit h p l Invalid bit Bit không h p l forward-mapped page table b ng trang đư c ánh x chuy n ti p Reentrant code Mã tái s d ng 9 Lazy swapper b hoán v lư i demand paging phân trang theo yêu c u Pager b phân trang pure demand paging thu n phân trang theo yêu c u continued on next page
9 page-fault trap Trap l i trang second-chance page-replacement Gi i thu t thay th trang cơ h i algorithm th hai (the least frequently used page- Gi i thu t thay th trang đư c replacement algorithm) dùng ít thư ng xuyên nh t Working set model Mô hình t p làm vi c 10 user file directory Thư m c t p tin ngư i dùng master file directory Thư m c t p tin chính Acyclic graph Đ th không ch a chu trình Symbolic link liên k t bi u tư ng Garbage collection thu d n rác Mounted Gán vào access-control list danh sách ki m soát truy xu t On-line storage lưu tr tr c tuy n Metadata Siêu d li u Superbock Siêu kh i Via Lưu tr system-wide open-file table B ng t p tin đang m cah th ng Virtual File System h th ng t p tin o Cylinder Hình tr Track rãnh extent đo n m r ng Cluster nhóm 11 device driver trình đi u khi n thi t b command-ready bit bit s n sàng nh n l nh interrup-request line dòng yêu c u ng t interrupt-handler b qu n lý ng t nonmaskable interrupt ng t không th che gi u continued on next page
CHƯƠNG 2. GI I THI U MÔN H C H ĐI U HÀNH VÀ B NG THU T 10 NG maskable interrupt ng t có th gi u interrupt vector vector ng t Interrupt chaining Vòng ng t interrupt-driven I/O cycle Chu kỳ nh p/xu t hư ng ng t direct memory-access-DMA b đi u khi n truy xu t b nh tr c ti p bus-mastering I/O boards b ng nh p/xu t bus chính kernel I/O subsytem H th ng con nh p/xu t c a nhân interrupt-driven I/O nh p/xu t hư ng ng t Table 2.1
Chương 3 C u trúc h đi u hành 1 3.1 Gi i thi u H đi u hành cung c p môi trư ng cho các chương trình th c thi. N i t i, các h đi u hành r t khác bi t nhau v ki n trúc, chúng đư c t ch c cùng v i các dòng khác nhau. Thi t k m t h đi u hành m i là m t công vi c quan tr ng. Các m c đích c a h th ng ph i đư c đ nh nghĩa rõ ràng trư c khi thi t k b t đ u. Ki u h th ng mong mu n là cơ s cho vi c ch n l a gi a các gi i thu t và chi n lư c khác nhau. H đi u hành có th đư c nhìn t nhi u l i đi m khác nhau. Ngư i này xem xét các d ch v mà h đi u hành cung c p. Ngư i kia quan tâm đ n giao di n mà h đi u hành mang l i cho ngư i dùng và ngư i l p trình. Ngư i khác l i phân rã h th ng thành nh ng thành ph n và các m i quan h bên trong c a chúng. Trong chương này chúng ta tìm hi u c ba khía c nh c a h đi u hành, th hi n ba quan đi m c a ngư i dùng, ngư i l p trình và ngư i thi t k h đi u hành. Chúng ta xem xét các d ch v mà h đi u hành cung c p, cách chúng đư c cung c p và các phương pháp khác nhau đư c dùng cho vi c thi t k h đi u hành. 3.2 Các thành ph n h th ng Chúng ta có th t o ra m t h th ng l n và ph c t p như h đi u hành ch khi phân chia h đi u hành thành nh ng ph n nh hơn. M i ph n nên là m t thành ph n đư c mô t rõ ràng c a h th ng, v i xu t, nh p và các ch c năng đư c đ nh nghĩa c n th n. Tuy nhiên, nhi u h th ng hi n đ i chia s m c tiêu h tr các thành ph n h th ng đư c li t kê sau đây: 3.2.1 Qu n lý quá trình M t chương trình không làm gì tr khi các ch th c a nó đư c th c thi b i m t CPU. M t quá trình có th đư c xem như m t chương đang th c thi, nhưng đ nh nghĩa c a nó s m r ng khi chúng ta khám phá chi ti t hơn. M t chương trình ngư i dùng đư c chia th i ch ng h n như m t trình biên d ch là m t quá trình. M t chương trình x lý văn b n đang đư c th c thi b i m t ngư i dùng trên m t PC cũng là m t quá trình. M t tác v h th ng, như g i d li u xu t ra máy in cũng đư c xem là m t quá trình. Bây gi chúng ta có th xem xét m t quá trình là m t công vi c hay chương trình chia th i, nhưng chúng ta s nghiên c u khái ni m này t ng quát hơn trong các chương sau. M t quá trình c n các tài nguyên xác đ nh-g m th i gian CPU, b nh , t p tin, các thi t b xu t/nh p-đ hoàn thành tác v c a nó. Các tài nguyên này đư c c p cho quá trình khi nó đư c t o ra, hay đư c c p phát t i nó khi nó đang ch y. Ngoài ra, các tài nguyên v t lý và lu n lý khác nhau mà quá trình nh n đư c khi nó đư c t o, d li u kh i t o khác nhau (hay nh p) có th đư c truy n qua. Thí d , xem xét m t quá trình có ch c năng hi n th tr ng thái c a m t t p tin trên màn hình c a m t thi t b đ u cu i. Quá trình 1 This content is available online at . 11
12 CHƯƠNG 3. C U TRÚC H ĐI U HÀNH này s đư c cho d li u vào là tên c a t p tin, và s th c thi các ch th thích h p và các l i g i h th ng đ t đư c và xu t trên thi t b cu i thông tin mong mu n. Khi quá trình này k t thúc, h đi u hành s đòi l i b t c tài nguyên nào có th dùng l i. Chúng ta nh n m nh m t chương trình chính nó không ph i là m t quá trình; m t chương trình là m t th c th th đ ng, như là n i dung c a t p tin đư c lưu trên đĩa, trái l i m t quá trình là m t th c th ho t đ ng, v i m t b đ m chương trình xác đ nh ch th k ti p đ th c thi. Vi c th c thi c a quá trình ph i là tu n t . CPU th c thi m t ch th c a quá trình sau khi đã th c thi m t ch th c trư c đó cho đ n khi quá trình hoàn thành. Ngoài ra, t i b t kỳ th i đi m nào, t i đa m t ch th đư c th c thi cho quá trình. Do đó, m c dù hai quá trình có th đư c liên k t v i cùng m t quá trình, vì th chúng đư c xem như hai chu i th c thi riêng. Thông thư ng có m t chương trình sinh ra nhi u quá trình khi nó th c thi. M t quá trình là m t đơn v công vi c trong h th ng. M t h th ng ch a t p các quá trình, m t vài quá trình này là các quá trình h đi u hành (th c thi mã h th ng) và các quá trình còn l i là các quá trình ngư i dùng (chúng th c thi mã ngư i dùng). T t c các quá trình này có ti m năng th c thi đ ng hành b ng cách đa h p CPU gi a các quá trình. H đi u hành có nhi m v cho các ho t đ ng sau khi đ c p đ n ch c năng qu n lý quá trình: • T o và xoá các quá trình ngư i dùng và h th ng • T m d ng và th c thi ti p quá trình • Cung c p các cơ ch đ ng b hoá quá trình • Cung c p các cơ ch giao ti p quá trình • Cung c p cơ ch qu n lý deadlock 3.2.2 Qu n lý b nh chính B nh chính là trung tâm đi u hành c a m t máy tính hi n đ i. B nh chính là m t m ng các t (words) hay bytes có kích thư c l n t hàng trăm ngàn t i hàng t . M i t hay byte có đ a ch riêng. B nh chính là m t kho ch a d li u có kh năng truy xu t nhanh đư c chia s b i CPU và các thi t b xu t/nh p. B x lý trung tâm đ c các ch th t b nh trong chu kỳ l y ch th , nó đ c và vi t d li u t b nh chính trong chu kỳ l y d li u. B nh chính thư ng là thi t b lưu tr l n mà CPU có th đ nh đ a ch và truy xu t tr c ti p. Thí d , đ i v i CPU x lý d li u t đĩa, d li u trư c tiên đư c chuy n t i b nh chính b i l i g i xu t/nh p đư c sinh ra b i CPU. Tương t , các ch th ph i trong b nh cho CPU th c thi chúng. Đ i v i m t chương trình đư c th c thi, nó ph i đư c ánh x các đ a ch và đư c n p vào b nh . Khi chương trình th c thi, nó truy xu t các ch th chương trình và d li u t b nh b ng cách t o ra các đ a ch tuy t đ i này. Cu i cùng, chương trình k t thúc, không gian b nh c a nó đư c khai báo s n, và chương trình có th đư c n p và th c thi. Đ c i ti n vi c s d ng CPU và t c đ đáp ng c a máy tính cho ngư i dùng, chúng ta ph i gi nhi u chương trình vào b nh . Nhi u cơ ch qu n lý b nh khác nhau đư c dùng và tính hi u qu c a các gi i thu t ph thu c vào t ng trư ng h p c th . Ch n m t cơ ch qu n lý b nh cho m t h th ng xác đ nh ph thu c vào nhi u y u t -đ c bi t trên thi t k ph n c ng c a h th ng. M i gi i thu t đòi h i s h tr ph n c ng c a nó. H đi u hành có nhi m v cho các ho t đ ng sau khi đ c p t i vi c qu n lý b nh • Gi v t v ph n nào c a b nh hi n đang đư c dùng và quá trình nào đang dùng. • Quy t đ nh quá trình nào đư c n p vào b nh khi không gian b nh tr nên s n dùng. • C p phát và thu h i không gian b nh khi đư c yêu c u. 3.2.3 Qu n lý t p tin Qu n lý t p tin là m t trong nh ng thành ph n có th nhìn th y nh t c a h đi u hành. Máy tính có th lưu thông tin trên nhi u lo i phương ti n lưu tr v t lý khác nhau. Băng t , đĩa t , đĩa quang là nh ng
13 phương ti n thông d ng nh t. M i phương ti n này có đ c đi m và t ch c riêng. M i phương ti n đư c đi u khi n b i m t thi t b , như m t đĩa hay băng t . Các thu c tính này bao g m t c đ truy xu t, dung lư ng, t c đ truy n d li u và phương pháp truy xu t (tu n t hay ng u nhiên). Nh vào vi c s d ng thu n l i h th ng máy tính, h đi u hành cung c p t m nhìn lu n lý c a vi c lưu tr thông tin đ ng nh t. H đi u hành tr u tư ng hoá các thu c tính v t lý c a các thi t b lưu tr đ đ nh nghĩa m t đơn v lưu tr lu n lý là t p tin. H đi u hành ánh x các t p tin trên các thi t b lưu tr v t lý, và truy xu t các t p tin này b ng các thi t b lưu tr . T p tin là t p h p thông tin có quan h đư c đ nh nghĩa b i ngư i t o. Thông thư ng, các t p tin bi u di n chương trình và d li u. Các t p tin d li u có th là s , ch cái, ch s . Các t p tin có d ng b t kỳ (thí d , các t p tin văn b n) hay có th đư c đ nh d ng có c u trúc (thí d , các trư ng c đ nh). M t t p tin ch a m t chu i các bits, bytes, các dòng hay các m u tin mà ý nghĩa c a nó đư c đ nh nghĩa b i ngư i t o. Khái ni m t p tin là m t khái ni m c c kỳ thông d ng. H đi u hành cài đ t m t khái ni m tr u tư ng c a t p tin b ng cách qu n lý phương ti n lưu tr như đĩa, băng t và các thi t b đi u khi n chúng. Các t p tin cũng thư ng đư c t ch c trong các thư m c đ d dàng s d ng chúng. Cu i cùng, khi nhi u ngư i dùng truy xu t t p tin, chúng ta mu n ki m soát ai và trong cách gì (thí d : đ c, vi t, chèn,..) các t p tin có th đư c truy xu t. H đi u hành có nhi m v th c hi n các ho t đ ng trong vi c qu n lý h th ng t p tin: • T o và xoá t p tin • T o và xoá thư m c • H tr các hàm nguyên thu đ thao tác t p tin và thư m c • Ánh x các t p tin trên các thi t b lưu tr ph • Sao lưu d phòng t p tin trên các phương ti n lưu tr đ nh 3.2.4 Qu n lý h th ng xu t/nh p M t trong nh ng m c đích c a h đi u hành là che gi u s khác bi t c a các thi t b ph n c ng t ngư i dùng. Thí d , trong UNIX s khác bi t c a các thi t b xu t/nh p b che gi u t ph n chính c a h đi u hành b i các h th ng con xu t/nh p. H th ng con xu t/nh p ch a: • Thành ph n qu n lý b nh ch a vùng đ m (buffering), lưu tr (caching) và spooling (vùng ch a). • Giao di n trình đi u khi n thi t b chung. • Trình đi u khi n cho các thi t b xác đ nh. Ch trình đi u khi n thi t b bi t s khác bi t c a các thi t b xác đ nh mà nó đư c gán 3.2.5 Qu n lý vi c lưu tr ph M c đích chính c a m t h th ng máy tính là th c thi các chương trình. Nh ng chương trình này v i d li u chúng truy xu t ph i n m trong b nh chính hay lưu tr chính trong quá trình th c thi. Vì b nh chính quá nh đ lưu t t c d li u và chương trình và vì d li u qu n lý b m t khi m t đi n, h th ng máy tính ph i cung c p vi c lưu tr ph đ lưu d phòng b nh chính. H u h t các h th ng máy tính hi n đ i dùng đĩa như phương ti n lưu tr tr c tuy n cho c chương trình và d li u. H u h t các chương trình – g m trình biên d ch, trình d ch h p ng , th t c s p x p, trình so n th o và trình đ nh d ng – đư c lưu trên đĩa cho t i khi đư c n p vào trong b nh và sau đó dùng đĩa khi c hai ngu n và đích c a vi c x lý. Do đó, qu n lý h p lý vi c lưu tr đĩa có vai trò quan tr ng đ i v i m t h th ng máy tính. H đi u hành có nhi m v th c hi n các ho t đ ng sau trong vi c qu n lý đĩa: • Qu n lý không gian tr ng • C p phát lưu tr • Đ nh th i đĩa
14 CHƯƠNG 3. C U TRÚC H ĐI U HÀNH Vì lưu tr ph đư c dùng thư ng xuyên nên nó ph i đư c dùng m t cách hi u qu . T c đ toàn b c a các thao tác c a máy tính có th xoay quanh t c đ h th ng con đĩa và các gi i thu t thao tác trên h th ng con đó. 3.2.6 M ng H phân tán là t p h p các b x lý, chúng không chia s b nh , các thi t b ngo i vi hay đ ng h . Thay vào đó m i b x lý có b nh , đ ng h và các b x lý giao ti p v i nhau thông qua các đư ng giao ti p như bus t c đ cao hay m ng. Các b x lý trong h th ng phân tán khác nhau v kích thư c và ch c năng. Chúng có th ch a các b vi x lý, tr m làm vi c, máy vi tính và các h th ng máy tính thông thư ng. Các b x lý trong h th ng đư c n i v i nhau thông qua m ng truy n thông có th đư c c u hình trong nhi u cách khác nhau. M ng có th đư c n i k t m t ph n hay toàn b . Thi t k m ng truy n thông ph i xem xét v ch đư ng thông đi p và các chi n lư c n i k t, và các v n đ c nh tranh hay b o m t. H th ng phân tán t p h p nh ng h th ng v t lý riêng r , có th có ki n trúc không đ ng nh t thành m t h th ng ch t ch , cung c p ngư i dùng v i truy xu t t i các tài nguyên khác nhau mà h th ng duy trì. Truy xu t t i các tài nguyên chia s cho phép tăng t c đ tính toán, ch c năng, kh năng s n dùng c a d li u, kh năng tin c y. H đi u hành thư ng t ng quát hoá vi c truy xu t m ng như m t d ng truy xu t t p tin, v i nh ng chi ti t m ng đư c ch a trong trình đi u khi n thi t b c a giao di n m ng. Các giao th c t o m t h th ng phân tán có th có m t nh hư ng to l n trên ti n ích và tính ph bi n c a h th ng đó. S đ i m i c a World Wide Web đã t o ra m t phương pháp truy xu t m i cho thông tin chia s . Nó đã c i ti n giao th c truy n t p tin (File Transfer Protocol-FTP) và h th ng t p tin m ng (Network File System-NFS) đã có b ng cách xoá yêu c u cho m t ngư i dùng đăng nh p trư c khi ngư i dùng đó đư c phép dùng tài nguyên xa. Đ nh nghĩa m t giao th c m i, giao th c truy n siêu văn b n (hypertext transfer protocol-http), dùng trong giao ti p gi a m t trình ph c v web và trình duy t web. Trình duy t web ch c n g i yêu c u thông tin t i m t trình ph c v web c a máy xa, thông tin (văn b n, đ ho , liên k t t i nh ng thông tin khác) đư c tr v . 3.2.7 H th ng b o v N u m t h th ng máy tính có nhi u ngư i dùng và cho phép th c thi đ ng hành c a nhi u quá trình, thì các quá trình khác nhau ph i đư c b o v t các ho t đ ng c a quá trình khác. Cho m c đích này, các cơ ch đ m b o r ng các t p tin, phân đo n b nh , CPU, và các tài nguyên khác có th đư c đi u hành ch b i các quá trình có quy n phù h p t h đi u hành. Thí d , ph n c ng đ nh đ a ch b nh đ m b o r ng m t quá trình có th th c thi ch trong không gian đ a ch c a chính nó. B đ nh th i đ m b o r ng không có quá trình nào có th đ t đư c đi u khi n c a CPU mà cu i cùng không tr l i đi u khi n. Các thanh ghi đi u khi n thi t b không th truy xu t t i ngư i dùng vì th tính đúng đ n c a các thi t b ngo i vi khác nhau đư c b o v . B o v là m t cơ ch đ đi u khi n truy xu t c a các chương trình, quá trình hay ngư i dùng t i tài nguyên đư c đ nh nghĩa b i m t h th ng máy tính. Cơ ch này ph i cung c p phương ti n đ đ c t các đi u khi n đư c áp đ t và phương ti n cho vi c ép bu c. B o v có th c i ti n kh năng tin c y b ng cách phát hi n các l i ti m tàng t i các giao di n gi a các h th ng con thành ph n. Phát hi n các l i giao di n s m thư ng có th ngăn ch n nguy cơ nh hư ng t i h th ng con b i m t h th ng con khác. Tài nguyên không đư c b o v không th ngăn ch n vi c s d ng b i ngư i dùng không có quy n. H th ng hư ng b o v (protection-oriented system) cung c p m t phương ti n đ phân bi t gi a vi c dùng có quy n và không có quy n. 3.2.8 H th ng thông d ch l nh M t trong nh ng chương trình h th ng quan tr ng nh t đ i v i h đi u hành là trình thông d ch l nh. Nó là giao di n gi a ngư i dùng và h đi u hành. M t vài h đi u hành ch a trình thông d ch l nh trong nhân (kernel). Các h đi u hành khác nhau như MS-DOS và UNIX xem trình thông d ch l nh như m t chương