Slide Nguyên lý Hệ điều hành

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.28 MB, 263 trang )

HỆ ĐIỀU HÀNH
Bộ môn Khoa học Máy tính
Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông
Trường ĐHBK Hà Nội

1

MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU
• Là giáo trình cơ sở chuyên ngành:
– Xét các vấn đề HĐH bất kỳ phải giải quyết,
– Phương thức giải quyết các vấn đề đó.
– Hỗ trợ cho các môn khác trong việc xây dựng
cơ sở cho Tin học.
– Những v/đ xem xét sẽ không lạc hậu trong
tương lai.

2

MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU
• Mang yếu tố chuyên đề:
– Minh hoạ cho các v/đ lý thuyết,
– Khoảng cách giữa và thực tế công nghệ ở Tin
học nói chung và HĐH nói riêng gần như
bằng 0.

• Như vậy: đây là một giáo trình khó, khá
nặng nề.

3

TÀI LIỆU
• A.Tanenbaum Design and Implementation
operating system.
• A. Tanenbaum Advanced Concepts to
Operating Systems.
• Microsoft Press Inside to WINDOWS 2000.
• Nguyên lý hệ điều hành:
– TS.Hà Quang Thụy
– NXB Khoa học kỹ thuật

• Hệ điều hành: Tác giả: Ths.Nguyễn Thanh
Tùng
4

Thời gian biểu

5

6

Chương 1: Tổng quan về Hệ điều hành

• 1. Khái niệm hệ điều hành
– Hệ điều hành là một chương trình hay một
hệ chương trình hoạt động giữa người sử

dụng và phần cứng của máy tính. Chuẩn hóa
giao diện người dùng đối với các hệ thống
phần cứng khác nhau
• Sử dụng hiệu quả tài nguyên phần cứng
• Khai thác tối đa hiệu suất của phần cứng

7

1. Khái niệm hệ điều hành (tt)
• Mục tiêu của hệ điều hành
– cung cấp một môi trường cho các chương trình ứng dụng.
– máy tính dể sử dụng hơn, thuận lợi hơn và hiệu quả hơn.

• Hệ điều hành có thể được coi như là bộ phân phối tài
nguyên của máy tính.
– VD: thời gian sử dụng CPU, bộ nhớ, tập tin, thiết bị vào
ra, …

• Hệ điều hành tồn tại để giải quyết các vấn đề sử dụng
hệ thống máy tính.
– thực hiện các chương trình dễ dàng hơn
– hỗ trợ cho các thao tác trên hệ thống máy tính hiệu quả
hơn
8

Phần mềm tạo nên môi trường của hệ thống gọi là Hệ điều hành.
Hệ điều hành điều khiển và quản lý tài nguyên và tạo môi trường
cho các chương trình ứng dụng thực hiện thao tác với tài nguyên.

• Hệ điều hành thực hiện chế độ đặc quyền
• Trình dịch thực hiện ở chế độ không đặc quyền
9

1.2. Lịch sử phát triển của HĐH
Lịch sử phát triển của HĐH luôn gắn liền với
sự phát triển của máy tính điện tử
• Thế hệ thứ nhất (1945-1955)
– Howard Aiken (Havard) và John von Neumann
(Princeton)
• Xây dựng máy tính dùng bóng chân không
• Kích thước lớn
• Với hơn 10000 bóng chân không
– Ngôn ngữ lập trình và Hệ điều hành chưa được
biết đến
– Đầu những năm 50->phiếu đục lỗ thay cho bảng
điều khiển
10

2. Lịch sử phát triển của HĐH
• Thế hệ thứ 2 (1955-1965)
– Sự ra đời của thiết bị bán dẫn
– lập trình FORTRAN và hợp ngữ
– Hệ thống xử lý theo lô

• Thế hệ thứ 3 (1965-1980)
– mạch tích hợp (IC)
– hệ điều hành chia sẻ thời gian

• Thế hệ thứ 4 (1980-nay)
– máy tính cá nhân (PC-Personal Computer)
– hệ điều hành mạng và hệ điều hành phân tán
11

1.3. Tài nguyên hệ thống
• 1.3.1 Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính
toán
– Máy tính điện tử đầu tiên ra đời năm 1944-1945,
– MTĐT được xây dựng và hoạt động theo nguyên lý
Von Neuman: Máy tính được điều khiển bằng chương

trình và trong câu lệnh của chương trình người ta chỉ
nêu địa chỉ nơi chứa giá trị chứ không nêu trực tiếp
giá trị.

12

1.3.1 Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính toán (tt)
Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính toán

MTĐT

Hệ lệnh = {Mã lệnh}
Command System =
{Command Code}

Ngôn ngữ riêng
(Ngôn ngữ máy)

13

14

Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính
toán
• Người lập trình thường nhầm lẫn  năng suất lập
•

trình thấp,
Đã áp dụng nhiều biện pháp kích thích:
– Kỷ luật hành chính,
– Thưởng phạt kinh tế.

• Năng suất chỉ tăng chút ít và ổn định ở mức 8 câu
•

lệnh/ngày công!
Kết quả nghiên cứu tâm lý học: Bản chất con
người không quen làm các công việc đơn điệu,
không có tính quy luật, sớm hay muộn cũng sẽ có
sai sót!
15

Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính
toán

• Như vậy, để nâng cao năng suất – cần tác
động vào MTĐT.
•  các công việc mọi người và  CT đều
cần (V/d – Trao đổi vào ra)  tạo sẵn CT
mẫu (Standard Programs – SP) cung cấp
cùng với máy.
• Hình thành LSP = {SP}

16

ER
S
U

P
LS
MTDT

U ser

10%

10%

10%

10%

10%

MTDT
10%
10%

10%
10%

10%

17

ER
US

Phần
cứng

Phần mềm
16.6667%
16.6667% 10% 10% 10% 16.6667%
10%

10%

MTĐT

10%

10%

16.6667% 10%

10%

10% 16.6667%

16.6667%

Hệ thống tính toán
(System)

18

Tác động phần mềm lên phần cứng
• Cơ sở hoá hệ lệnh:
– Các lệnh phức tạp như x1/2, ex,|x|. .. dần dần được
thay thế bằng CT con,
– Tăng cường các lệnh xử lý bit.

•
•
•
•
•

Tăng tốc độ của MT,
Tăng tính vạn năng,
Tăng độ tin cậy,
Giảm giá thành,
Cho phép phân các thiết bị thành từng nhóm
độc lập, tăng độ mềm dẻo của cấu hình.
19

Tác động phần mềm lên phần cứng
• Các yếu tố trên có sự tác động của tiến bộ
công nghệ, nhưng phần mềm đóng vai trò
quan trọng, nhiều khi có tính quyết định:
– Bàn phím,
– Máy in.

20

Tác động phần mềm lên USER
• Đẩy người dùng ra xa máy, nhưng tạo
điều kiện để khai thác triệt để và tối ưu
thiết bị

1 6 .6 6 6 7 %

1 6 .6 6 6 7 %

1 0 %

1 0 %

1 0 %

1 0 %

1 6 .6 6 6 7 %
1 0 %

M T D T
1 0 %
1 6 .6 6 6 7 %

1 0 %
1 0 %

1 0 %

1 0 %

1 6 .6 6 6 7 %

U S
E R

1 6 .6 6 6 7 %

21

Thay đổi nguyên lý làm việc:

22

Tác động phần mềm lên USER

• Hiệu ứng tự đào tạo,
• Nguyên lý WYSIWYG,
– What you see is What you get

• Giải phóng người dùng khỏi sự ràng buộc
vào thiết bị vật lý cụ thể.

23

1.3.2. Các tài nguyên cơ bản

a) Bộ nhớ:

•

Vai trò,
Gót chân Asin của hệ thống,
Quan trọng: sử dụng như thế nào?
Bảo vệ thông tin?

24

b) PROCESSOR
• Điều khiển máy tính,
• Thực hiện các phép tính số học, lô gic và
điều khiển,
• Có tốc độ rất lớn (vài chục triệu phép tính
/ giây),
• Thông thường có thời gian rãnh (thời gian
“chết”) lớn hiệu suất sử dụng thấp,
• V/đ: tăng hiệu suất sử dụng (giảm thời
gian chết).
25

TÀI LIỆU • A.Tanenbaum Design and Implementationoperating system. • A. Tanenbaum Advanced Concepts toOperating Systems. • Microsoft Press Inside to WINDOWS 2000. • Nguyên lý hệ điều hành : – TS.Hà Quang Thụy – NXB Khoa học kỹ thuật • Hệ điều hành : Tác giả : Ths. Nguyễn ThanhTùngThời gian biểuChương 1 : Tổng quan về Hệ điều hành • 1. Khái niệm hệ điều hành – Hệ điều hành là một chương trình hay mộthệ chương trình hoạt động giải trí giữa người sửdụng và phần cứng của máy tính. Chuẩn hóagiao diện người dùng so với những hệ thốngphần cứng khác nhau • Sử dụng hiệu suất cao tài nguyên phần cứng • Khai thác tối đa hiệu suất của phần cứng1. Khái niệm hệ điều hành ( tt ) • Mục tiêu của hệ điều hành – cung ứng một môi trường tự nhiên cho những chương trình ứng dụng. – máy tính dể sử dụng hơn, thuận tiện hơn và hiệu suất cao hơn. • Hệ điều hành hoàn toàn có thể được coi như là bộ phân phối tàinguyên của máy tính. – VD : thời hạn sử dụng CPU, bộ nhớ, tập tin, thiết bị vàora, … • Hệ điều hành sống sót để xử lý những yếu tố sử dụnghệ thống máy tính. – thực thi những chương trình thuận tiện hơn – tương hỗ cho những thao tác trên mạng lưới hệ thống máy tính hiệu quảhơnPhần mềm tạo nên thiên nhiên và môi trường của mạng lưới hệ thống gọi là Hệ điều hành. Hệ điều hành tinh chỉnh và điều khiển và quản trị tài nguyên và tạo môi trườngcho những chương trình ứng dụng thực thi thao tác với tài nguyên. • Hệ điều hành triển khai chế độ đặc quyền • Trình dịch thực thi ở chính sách không đặc quyền1. 2. Lịch sử tăng trưởng của HĐHLịch sử tăng trưởng của HĐH luôn gắn liền vớisự tăng trưởng của máy tính điện tử • Thế hệ thứ nhất ( 1945 – 1955 ) – Howard Aiken ( Havard ) và John von Neumann ( Princeton ) • Xây dựng máy tính dùng bóng chân không • Kích thước lớn • Với hơn 10000 bóng chân không – Ngôn ngữ lập trình và Hệ điều hành chưa đượcbiết đến – Đầu những năm 50 -> phiếu đục lỗ thay cho bảngđiều khiển102. Lịch sử tăng trưởng của HĐH • Thế hệ thứ 2 ( 1955 – 1965 ) – Sự sinh ra của thiết bị bán dẫn – lập trình FORTRAN và hợp ngữ – Hệ thống giải quyết và xử lý theo lô • Thế hệ thứ 3 ( 1965 – 1980 ) – mạch tích hợp ( IC ) – hệ điều hành san sẻ thời hạn • Thế hệ thứ 4 ( 1980 – nay ) – máy tính cá thể ( PC-Personal Computer ) – hệ điều hành mạng và hệ điều hành phân tán111. 3. Tài nguyên mạng lưới hệ thống • 1.3.1 Cấu trúc phân lớp của mạng lưới hệ thống tínhtoán – Máy tính điện tử tiên phong sinh ra năm 1944 – 1945, – MTĐT được thiết kế xây dựng và hoạt động giải trí theo nguyên lýVon Neuman : Máy tính được tinh chỉnh và điều khiển bằng chươngtrình và trong câu lệnh của chương trình người ta chỉnêu địa chỉ nơi chứa giá trị chứ không nêu trực tiếpgiá trị. 121.3.1 Cấu trúc phân lớp của mạng lưới hệ thống đo lường và thống kê ( tt ) Cấu trúc phân lớp của mạng lưới hệ thống tính toánMTĐTHệ lệnh = { Mã lệnh } Command System = { Command Code } Ngôn ngữ riêng ( Ngôn ngữ máy ) 1314C ấu trúc phân lớp của mạng lưới hệ thống tínhtoán • Người lập trình thường nhầm lẫn  hiệu suất lậptrình thấp, Đã vận dụng nhiều giải pháp kích thích : – Kỷ luật hành chính, – Thưởng phạt kinh tế tài chính. • Năng suất chỉ tăng chút ít và không thay đổi ở mức 8 câulệnh / ngày công ! Kết quả nghiên cứu và điều tra tâm lý học : Bản chất conngười không quen làm những việc làm đơn điệu, không có tính quy luật, sớm hay muộn cũng sẽ cósai sót ! 15C ấu trúc phân lớp của mạng lưới hệ thống tínhtoán • Như vậy, để nâng cao hiệu suất – cần tácđộng vào MTĐT. •  những việc làm mọi người và  CT đềucần ( V / d – Trao đổi vào ra )  tạo sẵn CTmẫu ( Standard Programs – SP ) cung cấpcùng với máy. • Hình thành LSP = { SP } 16ERLSMTDTU ser10 % 10 % 10 % 10 % 10 % MTDT10 % 10 % 10 % 10 % 10 % 17ERUSP hầncứngPhần mềm16. 6667 % 16.6667 % 10 % 10 % 10 % 16.6667 % 10 % 10 % MTĐT10 % 10 % 16.6667 % 10 % 10 % 10 % 16.6667 % 16.6667 % Hệ thống giám sát ( System ) 18T ác động ứng dụng lên phần cứng • Cơ sở hoá hệ lệnh : – Các lệnh phức tạp như x1 / 2, ex, | x |. .. từ từ đượcthay thế bằng CT con, – Tăng cường những lệnh giải quyết và xử lý bit. Tăng tốc độ của MT, Tăng tính vạn năng, Tăng độ đáng tin cậy, Giảm giá tiền, Cho phép phân những thiết bị thành từng nhómđộc lập, tăng độ mềm dẻo của thông số kỹ thuật. 19T ác động ứng dụng lên phần cứng • Các yếu tố trên có sự ảnh hưởng tác động của tiến bộcông nghệ, nhưng ứng dụng đóng vai tròquan trọng, nhiều khi có tính quyết định hành động : – Bàn phím, – Máy in. 20T ác động ứng dụng lên USER • Đẩy người dùng ra xa máy, nhưng tạođiều kiện để khai thác triệt để và tối ưuthiết bị1 6. 6 6 6 7 % 1 6. 6 6 6 7 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 6. 6 6 6 7 % 1 0 % M T D T1 0 % 1 6. 6 6 6 7 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 0 % 1 6. 6 6 6 7 % U SE R1 6. 6 6 6 7 % 21T hay đổi nguyên tắc thao tác : 22T ác động ứng dụng lên USER • Hiệu ứng tự đào tạo và giảng dạy, • Nguyên lý WYSIWYG, – What you see is What you get • Giải phóng người dùng khỏi sự ràng buộcvào thiết bị vật lý đơn cử. 231.3.2. Các tài nguyên cơ bảna ) Bộ nhớ : Vai trò, Gót chân Asin của mạng lưới hệ thống, Quan trọng : sử dụng như thế nào ? Bảo vệ thông tin ? 24 b ) PROCESSOR • Điều khiển máy tính, • Thực hiện những phép tính số học, lô gic vàđiều khiển, • Có vận tốc rất lớn ( vài chục triệu phép tính / giây ), • Thông thường có thời hạn rãnh ( thời hạn “ chết ” ) lớn  hiệu suất sử dụng thấp, • V / đ : tăng hiệu suất sử dụng ( giảm thờigian chết ). 25

Source: https://vh2.com.vn
Category : Ứng Dụng