TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TÀI LIỆU GIẢNG DẠY
HỆ ĐIỀU HÀNH
(OPERATING SYSTEM)
Lưu hành nội bộ, 2023
Downloaded by VDOC Online Solutions (vdochcm@gmail.com)
lOMoARcPSD|42620215
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ THỐNG MÁY TÍNH VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH
............................................................................................................................................. 1
1.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH .................................................................... 1
1.1.1. Khái niệm ....................................................................................................... 1
1.1.2. Mục tiêu của hệ điều hành ............................................................................ 2
1.1.3. Chức năng của hệ điều hành ........................................................................ 2
2.1 PHÂN LOẠI HỆ ĐIỀU HÀNH .......................................................................... 2
2.1.1. Hệ thống xử lý theo lô đơn giản (Simple Batch System) ........................... 2
2.1.2. Hệ thống xử lý theo lô đa chương (Multiprogrammed Batch System) .... 3
2.1.3. Hệ thống chia sẻ thời gian (Time Sharing System) .................................... 4
2.1.4. Hệ thống song song (Parallel System) ......................................................... 4
2.1.5. Hệ thống phân tán (Distributed System) .................................................... 5
2.1.6. Hệ thống xử lý thời gian thực (Real Time System) .................................... 6
2.1.7. Hệ thống nhúng (Embedded Systems) ........................................................ 6
TÓM TẮT CHƯƠNG .................................................................................................... 7
BÀI TẬP .......................................................................................................................... 7
CHƯƠNG 2. GIAO DIỆN LẬP TRÌNH VÀ XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU HÀNH............. 8
2.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG .......................................................... 8
2.1.1. Quản lý tiến trình .......................................................................................... 8
2.1.2. Quản lý bộ nhớ chính .................................................................................... 8
2.1.3. Quản lý bộ nhớ phụ ....................................................................................... 8
2.1.4. Quản lý nhập xuất ......................................................................................... 9
2.1.5. Quản lý tập tin ............................................................................................... 9
2.1.6. Hệ thống bảo vệ ............................................................................................. 9
2.1.7. Quản lý mạng ............................................................................................... 10
2.1.8. Hệ thông dịch lệnh ...................................................................................... 10
2.2. CÁC DỊCH VỤ CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH (SYSTEM SERVICES) ................. 10
2.3. LỜI GỌI HỆ THỐNG (SYSTEM CALL) ...................................................... 11
2.4. CÁC CHƯƠNG TRÌNH HỆ THỐNG ............................................................. 12
Downloaded by VDOC Online Solutions (vdochcm@gmail.com)
lOMoARcPSD|42620215
TÓM TẮT CHƯƠNG .................................................................................................. 13
BÀI TẬP ........................................................................................................................ 13
CHƯƠNG 3. CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU HÀNH ................................................................ 14
3.1. CẤU TRÚC HỆ THỐNG .................................................................................. 14
3.1.1. Cấu trúc đơn giản (Monolithique) ............................................................. 14
3.1.2. Cấu trúc phân lớp (Layered) ..................................................................... 15
3.1.3. Máy ảo (Virtual Machine) .......................................................................... 16
3.1.4. Mô hình Client – Server (Microkernel) .................................................... 17
3.2. NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU HÀNH .................................................. 18
TÓM TẮT CHƯƠNG .................................................................................................. 19
BÀI TẬP ........................................................................................................................ 19
CHƯƠNG 4. FILE VÀ THAO TÁC FILE ................................................................... 20
4.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ............................................................................. 20
4.1.1. Bộ nhớ ngoài ................................................................................................ 20
4.1.2. Tập tin và thư mục ...................................................................................... 20
4.2. MÔ HÌNH QUẢN LÝ VÀ TỔ CHỨC CÁC TẬP TIN .................................. 20
4.2.1. Mô hình ........................................................................................................ 20
4.2.2. Các chức năng .............................................................................................. 23
4.3. CÀI ĐẶT HỆ THỐNG QUẢN LÝ TẬP TIN .................................................. 25
4.3.1. Giới thiệu ...................................................................................................... 25
4.3.2. Cài đặt bảng phân phối vùng nhớ ............................................................. 26
4.3.3. Quản lý các khối trống ................................................................................ 29
4.3.4. Quản lý khối hỏng ....................................................................................... 30
TÓM TẮT CHƯƠNG .................................................................................................. 31
BÀI TẬP ........................................................................................................................ 31
CHƯƠNG 5. TIẾN TRÌNH VÀ DÒNG ........................................................................ 33
5.1. TIẾN TRÌNH (PROCESS) ................................................................................ 33
5.1.1. Khái niệm ..................................................................................................... 33
5.1.2. Mô hình tiến trình ....................................................................................... 33
5.1.3. Các trạng thái của tiến trình ...................................................................... 33
Downloaded by VDOC Online Solutions (vdochcm@gmail.com)
lOMoARcPSD|42620215
5.1.4. Chế độ xử lý của tiến trình ......................................................................... 34
5.1.5. Cấu trúc dữ liệu khối quản lý tiến trình ................................................... 35
5.1.6. Thao tác trên tiến trình .................................................................................. 36
5.1.7. Chuyển đổi ngữ cảnh (Context switch) ......................................................... 36
5.1.8. Cấp phát tài nguyên cho tiến trình ............................................................ 37
5.2. TIỂU TRÌNH (THREAD) .................................................................................... 37
5.2.1. Mô hình tiểu trình (Thread Model) ........................................................... 38
5.2.2. Ví dụ ............................................................................................................. 39
5.3. ĐIỀU PHỐI TIẾN TRÌNH (SCHEDULE) ...................................................... 40
5.3.1. Giới thiệu ...................................................................................................... 40
5.3.2. Các chiến lược điều phối ............................................................................. 42
5.4. ĐỒNG BỘ HÓA TIẾN TRÌNH ........................................................................ 48
5.4.1. Giới thiệu ...................................................................................................... 48
5.4.2. Các giải pháp ............................................................................................... 50
5.5. TẮC NGHẼN (DEADLOCK) ........................................................................... 55
5.5.1. Định nghĩa .................................................................................................... 55
5.5.2. Điều kiện xuất hiện tắc nghẽn .................................................................... 56
5.5.3. Đồ thị cấp phát tài nguyên .......................................................................... 56
5.5.4. Các phương pháp xử lý tắc nghẽn ............................................................. 57
5.5.5. Tránh tắc nghẽn .......................................................................................... 57
5.6. QUẢN LÝ BỘ NHỚ .......................................................................................... 60
5.6.1. Giới thiệu ...................................................................................................... 60
5.6.2. Phân trang (paging) .................................................................................... 62
5.6.3. Phân đoạn..................................................................................................... 66
5.6.4. Phân trang kết hợp phân đoạn .................................................................. 68
5.6.5. Bộ nhớ ảo (virtual memory) ....................................................................... 69
5.6.6. Cấp phát khung và thay thế trang ............................................................. 76
TÓM TẮT CHƯƠNG .................................................................................................. 79
BÀI TẬP ........................................................................................................................ 80
Downloaded by VDOC Online Solutions (vdochcm@gmail.com)
lOMoARcPSD|42620215
HỆ ĐIỀU HÀNH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ – KHOA CNTT Trang 1
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ THỐNG MÁY TÍNH
VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH
1.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH
Một hệ thống máy tính bao gồm:
Phần cứng (hardware): CPU, bộ nhớ, các thiết bị nhập xuất, đây là những
tài nguyên của máy tính.
Phần mềm (software): những chương trình sử dụng tài nguyên của máy tính
để giải quyết các yêu cầu của người sử dụng (chương trình dịch, hệ thống
cơ sở dữ liệu, xử lý văn bản, trò chơi, …).
Hình 1.1. Sơ đồ tổ chức phần cứng đơn giản của một hệ thống máy tính
Đối với các chương trình này có hai cách để truy xuất tới phần cứng:
Truy xuất trực tiếp: đòi hỏi người viết chương trình phải có những kiến thức
về phần cứng. Chương trình viết theo cách này sẽ phụ thuộc vào từng phần
cứng cụ thể và rất khó viết, không linh động.
Truy xuất gián tiếp thông qua những chương trình hệ thống. Người lập trình
sử dụng phần cứng thông qua những tên gọi, dịch vụ do các chương trình
hệ thống cung cấp, việc truy xuất cụ thể phần cứng do các chương trình này
đảm nhiệm. Cách này tiết kiệm thời gian, công sức, giúp cho người lập trình
tập trung hơn vào việc thiết kế chương trình.
Ngoài ra người dùng cần có một chương trình quản lý tài nguyên máy tính, cung
cấp một giao diện thân thiện để sử dụng các chương trình. Một lớp phần mềm được
xây dựng để đáp ứng những yêu cầu trên được gọi là hệ điều hành.
Khái niệm
Hệ điều hành là một chương trình đóng vai trò trung gian trong việc giao tiếp
giữa người sử dụng và phần cứng của máy tính.
Downloaded by VDOC Online Solutions (vdochcm@gmail.com)
lOMoARcPSD|42620215