Bài giảng Hệ điều hành

Tổng quan về  Hệ điều hànhOperating systems*PTIT, 2012Khái niệm HĐHPhần cứngPhần mềmPhần mềm hệ thốngPhần mềm ứng dụngMục tiêu:Chuyên môn hóa trong thiết kế phần mềmQuản lý tài nguyên hệ thống trong môi trường đa nhiệmNgười dùngOperating systems*PTIT, 2012Các thành phần của một HĐH điển hìnhKernelShellUtilitiesApplicationsShellGUICLIKernel: phần nhân, thực hiện chức năng cơ bản của HĐH.Shell: Giao tiếp giữa hệ thống và người dùng, gồm hai loại: giao diện đồ họa (GUI) và giao diện dòng lệnh (CLI)Utilities: Các tiện ích cho người sử dụng, kèm theo HĐH hoặc được phát triển thêm.Applications: Chương trình ứng dụng.Operating systems*PTIT, 2012Chức năng của HĐHQuản lý tiến trìnhQuản lý bộ nhớQuản lý hệ thống tập tinQuản lý mạngQuản lý bảo mậtGiao tiếp với người dùngĐiều khiển thiết bịOperating systems*PTIT, 2012Mục tiêu nghiên cứuPhân biệt hệ điều hành với các thành phần khác.Hệ điều hành làm những việc gì và làm như thế nào?Dùng những khái niệm của hệ điều hành trong thiết kế chương trình, phân tích hệ thống, xử lý sự cố, Phát triển HĐH mới.Operating systems*PTIT, 2012Lịch sử HĐHHĐH ra đời sau máy tính điện tử. Thế hệ 1: 1945 – 1955 Thế hệ 2: 1955 – 1965 Thế hệ 3: 1965 – 1980 Thế hệ 4: 1981 đến nayOperating systems*PTIT, 2012Máy tính thế hệ 1Operating systems*PTIT, 2012Máy tính thế hệ 2Máy tính LINC(năm 1961),sử dụng mạch bán dẫnOperating systems*PTIT, 2012Một người nổi tiếng (1968)Operating systems*PTIT, 2012Máy tính IBM PC năm 1981Operating systems*PTIT, 2012Máy tính Lisa 2 của Apple, 1984Operating systems*PTIT, 2012Máy tính Portable của Compaq, 1982Operating systems*PTIT, 2012Máy PC hiện đạiMáy tính xách tay(Laptop)Máy tính để bàn(Desktop)Operating systems*PTIT, 2012Phân lọai HĐHCó nhiều cách phân lọai khác nhau: HĐH đa nhiệm/đơn nhiệm HĐH có giao tiếp đồ họa / giao tiếp dòng lệnh HĐH cho máy cá nhân / HĐH mạngOperating systems*PTIT, 2012Unix và các biến thể của UnixOperating systems*PTIT, 2012Windows Desktop WindowsServer WindowsOperating systems*PTIT, 2012Các HĐH khácMS DOSNovell NetwareMac OSAtariBeOSHiện có hơn 200 HĐH khác nhau, đa dụng và chuyên dụng, bản quyền và mã nguồn mởOperating systems*PTIT, 2012Máy ảo (virtual machine)Mô phỏng máy tính thật bằng phần mềm.Công dụng:Thực thi phần mềm (Java)Cài đặt HĐH mới (VMware)Hai lọai máy ảo:System virtual machine: mô phỏng tòan bộ hệ thốngProcess virtual machine: mô phỏng một tiến trìnhOperating systems*PTIT, 2012Lời gọi hệ thống (system calls)Tập các thủ tục mà HĐH cung cấp cho phần mềm ứng dụng.Được truy xuất thông qua các giao tiếp API (Application Programming Interface)Thực hiện các công việc quan trọng, ảnh hưởng đến an tòan hệ thốngOperating systems*PTIT, 2012Ngắt (interrupts)Tín hiệu (phần cứng hoặc phần mềm) có tác dụng kết thúc một tiến trình đang thực thi để xử lý một công việc khác.Trình xử lý ngắt (interrupt handler): được thực thi khi có tín hiệu ngắt.Operating systems*PTIT, 2012Các mô hình xử lý (computing model)Mô hình tập trung (centralizied): mô hình xử lý truyền thống, sử dụng main frame và terminal.Mô hình khách/chủ (client-server): máy cung cấp dịch vụ và máy sử dụng dịch vụ.Mô hình ngang hàng (peer-to-peer): vừa cung cấp dịch vụ vừa sử dụng dịch vụ.Web-based: cung cấp dịch vụ thông qua công nghệ webOperating systems*PTIT, 2012Đa xử lý và đa nhiệmĐa xử lý (Multi-processor) hệ thống gồm nhiều bộ xử lý họat động song song. Phân biệt với Multi-core.Đa nhiệm (Multi-tasking): thực hiện nhiều công việc đồng thời. Một hệ thống đa nhiệm có thể là đa xử lý hoặc đơn xử lý.Operating systems*PTIT, 2012Các công nghệ xử lý song songHệ thống nhiều lõi (multi-core)Hệ thống đa xử lý đối xứng (symmetric multi-processor)Các hệ thống xử lý phân tán:Cluster computingGrid computingOperating systems*PTIT, 2012Quản lý tiến trìnhHệ thống đơn nhiệm và đa nhiệm đều cần có quản lý tiến trình.Mỗi tiến trình có không gian họat động riêng, không ảnh hưởng đến tiến trình khác và không ảnh hưởng đến hệ điều hành.Operating systems*PTIT, 2012Quản lý bộ nhớĐiều khiển việc sử dụng bộ nhớ giữa các tiến trình.Bộ nhớ ảo: dùng các cơ chế kỹ thuật để tăng dung lượng bộ nhớ thật.Swap partition (Linux)Page file (Windows)Operating systems*PTIT, 2012Quản lý hệ thống tập tinTổ chức thông tin trên đĩa sao cho an tòan và dễ truy xuất.FATFAT32NTFSEXT-3Operating systems*PTIT, 2012Các hệ thống nhúng (embedded system)Các hệ điều hành dành cho thiết bị chuyên dụng.Cấu trúc đơn giản, chức năng giảm thiểu tối đa để phù hợp với tài nguyên hạn chế của thiết bị.Một số hệ thống nhúng điển hình: Symbian, Palm, Windows CE, Linux,Operating systems*PTIT, 2012Khởi động hệ thống (system boot)Hệ điều hành có thể được chứa trên đĩa hoặc bộ nhớ (ROM)Bootstrap là đọan chương trình nhỏ kích họat việc khởi động hệ điều hành. Một số bootstrap phổ biến:LILO (Linux Loader)NTLDR (NT Loader)GRUB (Grand Unified Bootloader)Operating systems*PTIT, 2012Bài tậpTìm hiểu cơ chế họat động và sử dụng WMware (workstation, player).Tìm hiểu các công nghệ Core CPU của IntelCài đặt, sử dụng và đánh giá một số HĐH phổ biến hiện nay: Windows, Linux (có thể dùng trên VMware)