Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành (Bài giảng tuần 1) - Nguyễn Hải Châu

Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành do giảng viên Nguyễn Hải Châu biên soạn cung cấp cho người học những khái niệm cơ bản về hệ điều hành máy tính: phân loại, nguyên lý, cách làm việc, phân tích thiết kế và chi tiết về một số hệ điều hành cụ thể. Trong bài này sẽ giới thiệu tổng quan về hệ điều hành, mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành (Bài giảng tuần 1) - Nguyễn Hải Châu

Mục tiêu của môn học z Cung cấp những khái niệm cơ bản về hệ điều Nguyên lý hệ điều hành hành máy tính: phân loại, nguyên lý, cách làm việc, phân tích thiết kế và chi tiết về một số hệ Nguyễn Hải Châu điều hành cụ thể z Yêu cầu sinh viên: Nắm vững các nguyên lý Khoa Công nghệ thông tin cơ bản, làm tốt các bài tập để lấy đó làm cơ Trường Đại học Công nghệ sở - nguyên lý cho các vấn đề khác trong thiết kế và cài đặt các hệ thống thông tin z Chú ý liên hệ nội dung môn học với các tình huống thực tế về khía cạnh quản lý, tổ chức 1 2 Nội dung Tài liệu tham khảo Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne, Operating z Gồm có 6 phần chính: z System Concepts, 7th edition, John Wiley & Sons, Inc., 2005. z Tổng quan (3 tiết) z William Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles 5th edition, Prentice-Hall, 2005. z Quản lý tiến trình (12 tiết) z Andrew S. Tanenbaum, Modern Operating Systems, 2nd edition, z Quản lý lưu trữ (12 tiết) Prentice-Hall, 2001. z Andrew S. Tanenbaum, Albert S Woodhull, Operating Systems: Design z Hệ vào/ra (9 tiết) and Implementation, 3rd edition, Prentice-Hall. 2006. (Có mã nguồn kèm theo). z Bảo vệ và an ninh (6 tiết) z Hà Quang Thụy, Nguyên lý hệ điều hành, NXB KHKT, 2002. z Hệ điều hành Linux (optional) + Ôn tập (3 tiết) z Robert Love, Linux Kernel Development, Sams Publishing, 2003. z Daniel P. Bovet, Marco Cesati, Understanding Linux Kernel, 2nd edition, O'Reilly & Associates, 2002. z W. Richard Stevens, Advanced Programming in the UNIX Environment, Addison-Wesley, 1992. 3 4 Giáo trình Bản điện tử của giáo trình z Website của Bộ môn Các hệ thống thông tin: http://coltech.vnu.edu.vn/httt z Chọn “Góc học tập” ở menu bên trái z Chọn “Nguyên lý hệ điều hành” ở phần nội dung chính của trang web z Download sách theo chỉ dẫn 5 6 1
Thi và kiểm tra Kiểm tra giữa kỳ: viết, 45-60 phút z z Là điều kiện bắt buộc để được thi cuối kỳ Giới thiệu z Sau phần quản lý bộ nhớ/lưu trữ z Được sử dụng tài liệu z Thi cuối kỳ: z Thi viết 60-90 phút z Được sử dụng tài liệu 7 8 Máy tính - tài nguyên máy tính Hệ điều hành là gì? z Tài nguyên: z CPU Hệ z Bộ nhớ trong điều z Đĩa cứng hành z Thiết bị ngoại vi (máy in, màn hình, bàn phím, card giao tiếp mạng, USB...) z Hệ điều hành là một chương trình “trung gian” (nhân – kernel) giữa NSD và máy tính : z Quản lý phần cứng máy tính (các tài nguyên) z Cung cấp cho NSD môi trường làm việc tiện lợi và hiệu quả 9 10 Hệ thống máy tính Hai cách nhìn hệ điều hành Phần cứng Hệ Người Các sử điều chương dụng Hệ hành trình điều hệ thống hành và z Phần cứng: Quản lý & cấp phát tài nguyên để Phần cứng ứng dụng sử dụng tối đa năng lực phần cứng z Người sử dụng: Dễ sử dụng, hiệu quả, ứng Người sử dụng 11 dụng phong phú 12 2
Một số loại hệ điều hành Các hệ xử lý theo lô đơn giản z Xử lý theo lô (batch processing) z Thuật ngữ: Batch processing z Đa chương trình (multiprogramming) z Các chương trình được đưa vào hàng chờ z Phân chia thời gian (time-sharing/multitasking) z Máy tính thực hiện tuần tự các chương trình z Hệ điều hành cho máy cá nhân của người sử dụng z Xử lý song song (parallel) z Chương trình không có giao tiếp với người z Thời gian thực (real-time) sử dụng z Nhúng (embedded) z Cầm tay (portable) z Đa phương tiện (multimedia) z Chuyên dụng (special-purpose) 13 14 Đa chương trình Phân chia thời gian/đa nhiệm z Thuật ngữ: Multiprogramming z Thuật ngữ: time-sharing hoặc multitasking z Các chương trình được xếp hàng Người sử dụng Thời gian z Một chương trình được thực hiện và chiếm giữ CPU cho đến khi (1) có yêu cầu vào/ra, hoặc (2) kết thúc Trạm làm việc z Khi (1) hoặc (2) xảy ra, chương trình khác sẽ được thực hiện Trạm làm việc Máy tính z Tận dụng CPU tốt hơn xử lý theo lô đơn giản 15 16 Một số hệ điều hành Một số hệ điều hành z UNIX (UNiplexed Information and Computing z Windows (Microsoft): Windows 3.x, Windows Service): (1) AT&T System V (2) Berkeley 95, Windows 98, Windows 2000, Windows (BSD) NT, Windows XP, Windows Vista z AIX dựa trên System V (IBM) z Mac OS, Mac OS X (Apple Inc.) z HP-UX dựa trên BSD (Hewlett-Packard) z BeOS z IRIX dựa trên System V (Silicon Graphics Inc.) z OS 9 z Linux z OS/2 z Solaris, SunOS (Sun Microsystems) z Minix z DOS 17 z PalmOS, Symbian 18 3
Các thành phần của hệ thống Quản lý tiến trình Cấu trúc hệ điều hành z z Quản lý bộ nhớ trong z Quản lý tệp z Quản lý vào/ra z Quản lý lưu trữ trên bộ nhớ ngoài z Liên kết mạng z Bảo vệ và an ninh z Thông dịch lệnh 19 20 Các dịch vụ của hệ điều hành Các hàm hệ thống z Giao diện với người sử dụng z Các hàm hệ thống (system calls) cung cấp z Thực hiện các chương trình giao diện lập trình tới các dịch vụ do hệ điều z Thực hiện các thao tác vào/ra hành cung cấp z Quản lý hệ thống tệp z Ví dụ trong hệ điều hành Unix: z Truyền thông z Tạo một tiến trình mới: fork(); z Phát hiện lỗi z Thoát khỏi tiến trình đang thực hiện: exit(1); z Cấp phát tài nguyên z fork và exit là các hàm hệ thống (Hàm HT) z “Kế toán” z Đưa ra các cơ chế bảo vệ và an ninh 21 22 Hàm HT điều khiển tiến trình Hàm HT quản trị tệp z Kết thúc tiến trình bình thường/bất thường z Tạo, xóa tệp z Nạp, thực hiện tiến trình z Đóng, mở tệp z Tạo, kết thúc tiến trình z Đọc, ghi, định vị con trỏ tệp z Đọc hoặc thiết lập các thuộc tính cho tiến z Đọc, thiết lập thuộc tính của tệp trình z Yêu cầu tiến trình vào trạng thái chờ z Cấp phát và giải phóng bộ nhớ z Xử lý các sự kiện không đồng bộ 23 24 4
Hàm HT quản trị thiết bị Hàm HT bảo trì thông tin z Yêu cầu sử dụng hoặc thôi sử dụng thiết bị z Đọc, thiết lập thời gian hệ thống z Đọc, ghi, định vị con trỏ z Đọc, ghi dữ liệu về hệ thống z Đọc, thiết lập thuộc tính cho thiết bị z Đọc thuộc tính tệp, thiết bị, tiến trình z Attach/detach thiết bị về mặt logic z Thiết lập thuộc tính tệp, thiết bị, tiến trình 25 26 Hàm HT về truyền thông Các chương trình hệ thống z Tạo, hủy các kết nối mạng z Các chương trình hệ thống cung cấp môi trường thuận tiện cho việc thực hiện và phát triển z Truyền nhận các thông điệp chương trình. Chúng được phân loại như sau: z Lấy thông tin trạng thái truyền thông z Thao tác với tệp z Thông tin về trạng thái của hệ thống z Attach/detach các thiết bị ở xa z Sửa đổi tệp z Hỗ trợ ngôn ngữ lập trình z Nạp và thực hiện chương trình z Truyền thông z Cách nhìn HĐH của NSD được xác định qua các chương trình hệ thống, không thực sự qua các hàm hệ thống (system calls). 27 28 Cấu trúc HĐH: Đơn giản Cấu trúc HĐH: Phân tầng z Thuật ngữ: Simple approach z Thuật ngữ: Layered apparoach z Ví dụ MS-DOS. (tương tự: UNIX thời gian đầu) Chương trình ứng dụng Chương trình resident Điều khiển thiết bị Điều khiển thiết bị của ROM-BIOS 29 30 5
Cấu trúc HĐH: Phân tầng Cấu trúc HĐH: Vi nhân z Ví dụ UNIX z Thuật ngữ: Microkernel z Giữ cho nhân có các đủ các chức năng thiết yếu nhất để giảm cỡ z Các chức năng khác được đưa ra ngoài nhân z Ví dụ: Mach, Tru64 UNIX, QNX 31 32 Cấu trúc HĐH: Module Máy ảo z Thuật ngữ: Module approach z Thuật ngữ (Virtual Machine) z Hiện tại đây là cách tiếp cận tốt nhất (sử z Ví dụ: VMware (sản phẩm thương mại) dụng được các kỹ thuật lập trình hướng đối tượng). Ví dụ: Solaris của Sun Microsystem: 33 34 Tóm tắt Tìm hiểu thêm z Khái niệm HĐH, nhân z Không bắt buộc z Hai cách nhìn HĐH từ NSD và hệ thống z Bổ sung một hàm hệ thống mới vào nhân z Các khái niệm xử lý theo lô, đa chương trình Linux và sử dụng hàm đó: và phân chia thời gian z Đọc hướng dẫn trong giáo trình từ trang 74-78 z Các thành phần và dịch vụ của HĐH z Thử nghiệm trên RedHat Fedora hoặc Ubuntu/Debian z Các hàm hệ thống z Một số cấu trúc phổ biến của HĐH z Máy ảo 35 36 6