os 1 - overview

28
TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU HÀNH GV: MAI Xuân Phú [email protected] Khoa Công Nghệ Thông Tin Đại Học Công Nghiệp TPHCM 1

Upload: quang-cao-trang-nhat

Post on 15-Dec-2015

222 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

OS 1 - Overview

TRANSCRIPT

Page 1: OS 1 - Overview

TỔNG QUAN

HỆ ĐIỀU HÀNH

GV: MAI Xuân Phú

[email protected]

Khoa Công Nghệ Thông Tin

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

1

Page 2: OS 1 - Overview

Nội dung

Định nghĩa hệ điều hành (HĐH)

Lịch sử HĐH

Các thành phần của HĐH

Các khái niệm HĐH

Cấu trúc HĐH

2

Page 3: OS 1 - Overview

Hệ điều hành

Hệ điều hành – Operating System

o Chương trình (hệ chương trình) giao diện giữa phần

cứng máy tính và người dùng

Cung cấp

o Môi trường cho phép người dùng thiết kế và thực

hiện chương trình

3

Hệ thống máy tính

HỆ ĐIỀU HÀNH

Trình ứng dụng

Phần cứng

Người dùng 1

Người dùng 2

Người dùng n

Page 4: OS 1 - Overview

Chức năng của HĐH

Quản trị tài nguyên o Tài nguyên: CPU, RAM, HDD, printer…

o Đối tượng sử dụng tài nguyên: Chương trình ứng dụng

o Nhiệm vụ: cung cấp giải thuật cấp phát, quản trị tài nguyên cho các đối tượng hoạt động.

o Mục tiêu: Cấp phát đầy đủ, công bằng, hiệu quả

Giả lập máy tính mở rộng (Điều khiển thiết bị) o Nhiệm vụ: Che giấu các chi tiết phần cứng, tạo môi

trường dễ làm việc hơn cho người dùng.

o Mục tiêu: Tạo sự độc lập thiết bị.

o Ví dụ: Làm sao để MS.Word có thể in được với nhiều loại máy in khác nhau như in kim, laser, phun của nhiều hãng khác nhau

4

Page 5: OS 1 - Overview

Lịch sử phát triển HĐH

Thiết kế tuần tự, 1950s o Hệ thống xử lý bó (batch programming system)

Hệ thống đa lập trình (multiprogramming system), 1968 o Chia sẻ tài nguyên giữa các quá trình

Máy tính tương tác, 1970s o Hệ thống chia sẻ thời gian (time-sharing systems)

o User – Terminal (non - computer)

Hệ thống đa xử lý (multiprocessing system) o Nhiều bộ vi xử lý chia sẻ tài nguyên (bộ nhớ, thiết bị cứng)

Hệ thống mạng (network systems) o Mỗi quá trình chạy trên 1 máy

o Chia sẻ file và thông điệp

Hệ điều hành phân tán (distributed OS) o Mạng với các xử lý cục bộ trên từng máy

5

Page 6: OS 1 - Overview

Thành phần HĐH

6

Page 7: OS 1 - Overview

Các khái niệm của HĐH

Tiến trình (Process)

Không gian địa chỉ (Address Spaces)

Tập tin (Files)

Nhập xuất (Input/Output)

Bảo vệ (Protection)

Shell

7

Page 8: OS 1 - Overview

Tiến trình

Chương trình thực thi

Liên kết với không gian địa chỉ chứa: o Chương trình có thể thực thi

o Dữ liệu chương trình

o Stack

o Tập các tài nguyên • Các thanh ghi (register)

• Danh sách các tập tin đang mở

• Danh sách các tiến trình liên quan

Thông tin tiến trình được lưu trữ trong bảng tiến trình (Process Table)

8

Page 9: OS 1 - Overview

Không gian địa chỉ

Dải địa chỉ rời rạc ảo phát sinh bởi chương trình

Bộ nhớ chính

o Chứa chương trình đang thực thi

o HĐH đơn giản: chỉ duy nhất 1 chương trình trong bộ

nhớ chính

o HĐH đa chương: nhiều chương trình đồng thời trong

bộ nhớ chính

Hệ thống máy 32 hoặc 64 bit

o Không gian địa chỉ 232 hoặc 264 byte

9

Page 10: OS 1 - Overview

Tập tin

10

Page 11: OS 1 - Overview

Nhập xuất

Thiết bị vật lý

o Thu nhận dữ liệu vào (input)

o Xuất kết quả (output)

Loại thiết bị

o Bàn phím

o Màn hình

o Máy in,…

Hệ thống nhập/xuất

o Quản lý các thiết bị nhập/xuất

11

Page 12: OS 1 - Overview

Bảo vệ

Cô lập các chương trình nguy hiểm với người

dùng: virus, malware,…

Bảo vệ tập tin với một mã bảo vệ 9 bit

o Chia làm 3 trường: owner, owner group members &

every

o Mỗi 3 bit của 1 trường quy định quyền: đọc, viết và

thực thi

o Ví dụ: rwxr-x--x

Tránh xung đột khi truy xuất tập tin, bộ nhớ,

CPU,…

12

Page 13: OS 1 - Overview

Shell

Shell

o Cung cấp giao diện người dùng của 1 HĐH được

dùng để truy cập các dịch vụ của nhân

Phân loại

o Dòng lệnh (Command-Line)

o Đồ họa (Graphical)

Mục đích

o Gọi và khởi động chương trình khác

13

Page 14: OS 1 - Overview

Cấu trúc HĐH

Kiến trúc đơn giản (Monolithic Systems)

Kiến trúc phân lớp (Layered Systems)

Kiến trúc máy ảo (Virtual Machine)

Kiến trúc client/server

14

Page 15: OS 1 - Overview

Kiến trúc đơn giản (1)

HĐH chỉ làm một số nhiệm vụ quản lý còn khá

đơn giản và cung cấp thêm một số dịch vụ.

HĐH = Thư viện hàm.

UD của người dùng vẫn có thể truy cập trực tiếp

đến phần cứng thông quaBIOS, cổng phần

cứng

Cấu trúc

15

Page 16: OS 1 - Overview

Kiến trúc đơn giản (2)

Ví dụ: HĐH MS-DOS

16

COMMAND.COM

MSDOS.SYS

IO.SYS

Page 17: OS 1 - Overview

Kiến trúc đơn giản (3)

Khuyết điểm

o Không hỗ trợ đa nhiệm

o Không che giấu dữ liệu, mỗi thủ tục có thể gọi tất cả

thủ tục khác khó kiểm soát và bảo vệ hệ thống

o Hệ thống thủ tục: tĩnh thiếu chủ động trong quản lý

môi trường

17

Page 18: OS 1 - Overview

Kiến trúc phân lớp (1)

Mục đích

o Đơn thể hóa hệ thống

o Che dấu thông tin

Ví dụ: THE (Technische Hogeschool Eindhoven)

18

Tầng Chức năng

5 Giao diện người dùng

4 Các chương trình người dùng

3 Quán lý nhập/ xuất

2 Quản lý quá trình

1 Quản lý bộ nhớ

0 Giao tiếp phần cứng

Page 19: OS 1 - Overview

Kiến trúc phân lớp (2)

Ưu điểm

o Hệ thống mang tính đơn thể

Thiết kế, cài đặt đơn giản

Khuyết điểm

o Khó xác định các lớp

o Chạy chậm do sự lam truyền của lời gọi hệ thống qua

các lớp

• Chi phí truyền tham số

• Chuyển đổi ngữ cảnh

19

Page 20: OS 1 - Overview

Máy ảo (1)

Mục tiêu của HĐH: chạy nhiều chương trình

đồng thời

Tạo nhiều máy tính ảo từ một máy tính thật để

các chương trình chạy riêng trên các máy ảo.

Các chương trình không biết mình đang chạy

trên máy ảo, cũng không biết mình đang phải

chia sẻ tài nguyên với các chương trình khác

o Ví dụ:

• CPU ảo: mỗi chương trình sở hữu một CPU ảo

• Bộ nhớ ảo: mỗi chương trình một không gian nhớ riêng

20

Page 21: OS 1 - Overview

Máy ảo (2)

21 Non-virtual Machine Virtual Machine

Page 22: OS 1 - Overview

Máy ảo (3)

Ưu điểm:

o Môi trường thuận lợi cho sự tương thích

o Tăng tính an toàn cho hệ thống do các VM độc lập

o Dễ phát triển các HĐH đơn nhiệm cho các VM độc

lập

Khuyết điểm:

o Phức tạp trong việc giả lập

22

Page 23: OS 1 - Overview

Kiến trúc client/server (1)

Các dịch vụ của HĐH được chia thành 2 phần:

o Server: phần hạt nhân, lệ thuộc phần cứng

o Client: các tiện ích hệ thống, sử dụng dịch vụ do

server cung cấp

Chuyển các chương trình lên tầng cao hơn và

thu nhỏ các chương trình ở mức hệ thống

23

Page 24: OS 1 - Overview

Kiến trúc client/server (2)

24

Page 25: OS 1 - Overview

Kiến trúc client/server (3)

Ưu điểm

o Dễ mở rộng & sửa đổi HĐH qua việc mở rộng, sửa

đổi các tiến trình server

o Tiến trình của server không có đặc quyền không

thể truy cập trực tiếp phần cứng hệ thống được

bảo vệ tốt

25

Page 26: OS 1 - Overview

Tham khảo

Trần Hạnh Nhi, “Hệ Điều Hành”, Khoa CNTT,

ĐH khoa học tự nhiên TPHCM: chương 1

Andrew S. Tanenbaum, “Modern Operating

Systems”, 3rd Edition, Prentice Hall, 2009:

chapter 1

26

Page 27: OS 1 - Overview

Thảo luận

Câu hỏi?

Ý kiến?

27

Page 28: OS 1 - Overview

Củng cố

1. Hai chức năng chính của HĐH?

2. Các thành phần của HĐH MS-DOS?

3. Ưu điểm chính đối với người thiết kế HĐH khi

sử dụng máy ảo? Đối với người dùng thì ưu

điểm là gì?

4. Xác định quyền của người dùng đối với tập tin

có thuộc tính rwxr-x---

28