Giáo trình về hệ điều hành - Chương 1

Chia sẻ: Lê Trinh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

73
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ điều hành là một phần mềm chạy trên máy tính, dùng để điều hành, quản lý các thiết bị phần cứng và các tài nguyên phần mềm trên máy tính. Hệ điều hành đóng vai trò trung gian trong việc giao tiếp giữa người sử dụng và phần cứng máy tính, cung cấp một môi trường cho phép người sử dụng phát triển và thực hiện các ứng dụng của họ một cách dễ dàng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình về hệ điều hành - Chương 1

Chương 1: Giới thiệu Hệ điều hành là gì? Các hệ thống Mainframe Các hệ thống Desktop Các hệ thống đa xử lý Các hệ thống phân tán (Distributed Systems) Các hệ thống Clustered Các hệ thống thời gian thực (Real -Time Systems) Các hệ thống cầm tay (Handheld Systems) Các môi trường tính toán (Computing Environments) Hệ điều hành 1.1 Phạm Thế Phi Hệ điều hành là gì? Là một chương trình hoạt động như lớp trung gian giữa người sử dụng máy tính và phần cứng của máy tính. Các mục tiêu của hệ điều hành: ) Thực thi các chương trình của người dùng và giúp giải quyết các vần đề người dùng đặt ra nhanh chóng, dễ dàng hơn. ) Làm cho việc sử dụng hệ thống máy tính thuận tiện hơn. ) Sử dụng phần cứng máy tính một cách hiệu quả. Hệ điều hành 1.2 Phạm Thế Phi
Các thành phần của một hệ thống máy tính 1. Phần cứng – cung cấp các tài nguyên cơ bản cho việc tính toán (CPU, bộ nhớ, các thiết bị vào ra). 2. Hệ điều hành – kiểm soát và điều phối việc sử dụng phần cứng của các chương trình ứng dụng khác nhau của những người dùng khác nhau. 3. Các chương trình ứng dụng – định nghĩa các cách thức trong đó các tài nguyên hệ thống được sử dụng để giải quyết các vấn đề tính toán của người dùng (trình biên dịch, các hệ cơ sở dữ liệu, các trò chơi video, các chương trình quản lý doanh nghiệp…). 4. Người dùng (con người, máy móc hoặc các máy tính khác). Hệ điều hành 1.3 Phạm Thế Phi Cái nhìn trừu tượng về các thành phần của hệ thống Hệ điều hành 1.4 Phạm Thế Phi
Các định nghĩa về hệ điều hành Bộ cấp phát tài nguyên – quản lý và cung cấp các tài nguyên. Chương trình điều khiển – điều khiển sự thực thi của các chương trình người dùng và các hoạt động của các thiết bị I/O. Nhân – một chương trình duy nhất hoạt động toàn thời gian (các chương trình khác được gọi là các chương trình ứng dụng). Hệ điều hành 1.5 Phạm Thế Phi Các hệ thống Mainframe Rút ngắn thời gian thiết lập chương trình bằng cách bó lại (batch) các công việc tương tự nhau. Tự động phân dãy công việc – chuyển quyền điều khiển một cách tự động từ một công việc đến một công việc khác. Đây là hệ điều hành thô sơ đầu tiên. Bộ giám sát thường trú ) Đầu tiên, quyền điều khiển nằm tại bộ giám sát ) Sau đó quyền điều khiển được chuyển cho một công việc nào đó ) Khi công việc hoàn thành, quyền điều khiển lại được trả về cho bộ giám sát Hệ điều hành 1.6 Phạm Thế Phi
Sơ đồ bộ nhớ trong một hệ thống bó đơn giản Hệ điều hành 1.7 Phạm Thế Phi Các hệ thống bó đa chương Vài công việc được lưu trong bộ nhớ chính, và CPU được điều phối lần lượt phục vụ các chương trình này. Hệ điều hành 1.8 Phạm Thế Phi
Các tính năng của Hệ điều hành cần cho cơ chế đa chương Các hoạt động vào ra (I/O) phải được cung cấp bởi hệ thống. Quản lý bộ nhớ - hệ thống phải cấp phát bộ nhớ cho nhiều tiến trình. Định thời cho CPU – hệ thống phải chọn trong số các công việc đang sẵn sàng một công việc để giao CPU cho nó sử dụng. Cấp phát các thiết bị khác. Hệ điều hành 1.9 Phạm Thế Phi Các hệ thống chia thời gian – Tính toán tương tác CPU sẽ được điều phối cho nhiều công việc đang nằm trong bộ nhớ và trong đĩa. Tuy nhiên CPU chỉ được cung cấp cho công việc nào đang nằm trong bộ nhớ mà thôi. Một công việc sẽ được hoán chuyển vào/ra khỏi bộ nhớ từ/đến đĩa. Giao tiếp trực tuyến giữa hệ thống và người dùng được cung cấp; khi hệ điều hành hoàn thành thực thi một lệnh, nó sẽ tìm một “lệnh điều khiển” của người dùng từ bàn phím. Hệ thống phải luôn sẵng sàng trực tuyến để người dùng có thể truy cập dữ liệu và mã lệnh. Hệ điều hành 1.10 Phạm Thế Phi
Các hệ thống Desktop Máy tính cá nhân – hệ thống máy tính được dành cho một người dùng duy nhất. Có các thiết bị I/O như – bàn phín, chuột, màn hình, máy in nhỏ. Tiện lợi và đáng tin cậy đối với người dùng. Có thể phỏng theo các kỹ thuật được phát triển cho các hệ thống lớn. Có thể chạy nhiều họ hệ điều hành khác nhau (Windows, MacOS, UNIX, Linux) Hệ điều hành 1.11 Phạm Thế Phi Các hệ thống song song Là các hệ thống đa xử lý với nhiều hơn một CPU được nối kết rất gần với nhau. Hệ thống ghép đôi chặt – các processors chia sẻ bộ nhớ và xung đồng hồ; việc giao tiếp diễn ra thông qua bộ nhớ được chia sẻ. Lợi ích của hệ thống song song: ) Tăng năng lực xử lý ) Kinh tế ) Tăng tính tin cậy Sự giảm cấp xử lý đáng kể Các hệ thống đối diện với sự cố rất “nhẹ nhàng” Hệ điều hành 1.12 Phạm Thế Phi
Các hệ thống song song(tt) Đa xử lý đối xứng - Symmetric multiprocessing (SMP) ) Mỗi CPU chạy một bản sao giống nhau của hệ điều hành. ) Nhiều tiến trình có thể chạy song song mà không làm giảm hiệu năng của hệ thống. ) Hầu hết các hệ điều hành hiện đại đều hỗ trợ SMP Đa xử lý không đối xứng - Asymmetric multiprocessing ) Mỗi CPU được giao một công việc cụ thể; CPU chủ sẽ lập lịch biểu và giao việc cho các CPU tớ. ) Phổ biến hơn trong các hệ thống cực lớn. Hệ điều hành 1.13 Phạm Thế Phi Kiến trúc đa xử lý đối xứng Hệ điều hành 1.14 Phạm Thế Phi
Các hệ thống phân tán Phân phối tính toán cho nhiều bộ xử lý vật lý. Hệ thống ghép đôi lỏng – mỗi bộ xử lý có bộ nhớ riêng; các bộ xử lý giao tiếp với bộ xử lý khác thông qua nhiều đường giao tiếp khác nhau ví dụ như các bus tốc độ cao hoặc các đường điện thoại. Các lợi ích của hệ thống phân tán: ) Chia sẻ tài nguyên ) Tăng tốc độ tính toán – cân bằng tải ) Tin cậy ) Truyền thông Yêu cầu hạ tầng cơ sở mạng: LAN hoặc WAN. Local area networks (LAN) or Wide area networks (WAN) Có thể là các hệ thống client-server hoặc ngang hàng-peer-to-peer. Hệ điều hành 1.15 Phạm Thế Phi Các hệ thống Cluster Việc ghép chuỗi cho phép hai hoặc nhiều hệ thống chia sẻ thiết bị lưu trữ. Đạt được độ tin cậy cao . Ghép chuỗi bất đối xứng - Asymmetric clustering: một server chạy ứng dụng trong khi các server khác ở trạng thái bất động. Ghép chuỗi đối xứng - Symmetric clustering: cả N hosts cùng chạy ứng dụng. Hệ điều hành 1.16 Phạm Thế Phi
Các hệ thống thời gian thực Thường được sử dụng như là một thiết bị điều khiển trong một ứng dụng dạng tận hiến ví dụ như điều khiển các thí nghiệm khoa học, các hệ thống điều trị y khoa, các hệ thống điều khiển trong công nghiệp và một số hệ thống trình chiếu. Đòi hỏi về thời gian luôn cố định và được xác định chính xác. Các hệ thống thời gian thực có thể là cứng hoặc mềm. Thời gian thực “cứng”: ) Các thiết bị lưu trữ thứ cấp bị giới hạn hoặc không được sử dụng, dữ liệu được trữ trong bộ nhớ ngắn kỳ hoặc ROM. ) Trái ngược với các hệ thống chia thời gian, không được hỗ trợ bởi các hệ điều hành đa năng. Thời gian thực “mềm”: ) Được ứng dụng giới hạn trong điều khiển công nghiệp hoặc robotics. ) Hữu dụng trong các ứng dụng (đa phương tiện, thực tại ảo) yêu cầu các tính năng cao cấp của hệ điều hành. Hệ điều hành 1.17 Phạm Thế Phi Các hệ thống cầm tay Personal Digital Assistants (PDAs) Điện thoại di động Các vấn đề: ) Bộ nhớ giới hạn ) Các bộ xử lý chậm ) Màn hình nhỏ Hệ điều hành 1.18 Phạm Thế Phi
Sự phát triển về quan niệm và tính năng của hệ điều hành Hệ điều hành 1.19 Phạm Thế Phi Các môi trường tính toán Tính toán truyền thống Tính toán kiểu Web Tính toán theo kiểu hệ thống nhúng Hệ điều hành 1.20 Phạm Thế Phi