Chuong 1 tong quan ve he dieu hanh

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH
Nội dung
Giới thiệu
Kiến trúc của HĐH
Lịch sử HĐH
Giới thiệu một số HĐH hiện đại
2
Hệ điều hành ?
Là 1 chương trình quản lý phần cứng máy tính
Trung gian giữa người dùng và phần cứng máy tính
Cung cấp môi trường cho các ứng dụng khác thực thi
3
Hạt nhân của HĐH
Tiến trình (Process)
Chương trình đang thực thi trên máy
VD: mở 1 file word  tạo ra 1 tiến trình PW

Tiểu trình (thread)
Một dòng xử lý trong 1 tiến trình
Một tiến trình có 1 hay nhiều tiểu trình
VD: trong tiến trình PW
Luồng nhận thao tác của người dùng
Luồng kiểm tra lỗi
…
4

Process P
int a;
T1
T2
T3
Vai trò của hệ điều hành
5
Vai trò của hệ điều hành
6
Vai trò của hệ điều hành
Quản trị tài nguyên
CPU, RAM, printer…
Nhiệm vụ: Cung cấp giải thuật cấp phát, quản trị tài nguyên cho các đối tượng hoạt động.
Mục tiêu:Cấp phát đầy đủ, công bằng, hiệu quả
Điều khiển thiết bị
Nhiệm vụ: Che dấu các chi tiết phần cứng, tạo môi trường dễ làm việc hơn cho người dùng.
Mục tiêu: Tạo sự độc lập thiết bị.
7
Thành phần của HĐH
Quản lý tài nguyên là vai trò quan trọng nhất của HĐH, do đó cần có một số thành phần quản lý CPU, quản lý bộ nhớ, …
CPU : quản lý tiến trình(bao gồm quản lý CPU)
RAM : quản lý bộ nhớ chính
Input/Output : quản lý nhập/xuất (thấy rõ ở DOS)
Hệ thống tập tin : Quản lý tập tin
Hệ thống bảo vệ
Quản lý mạng
Shell (giao tiếp người dùng)
8
Dịch vụ của HĐH
Nạp và thi hành chương trình (load & run)
Các thao tác xuất nhập (I/O Operations)
Các thao tác truy xuất/cập nhật hệ thống tập tin (file system)
Các cơ chế liên lạc/trao đổi thông tin giữa các tác vụ
Phát hiện/chỉnh sửa lỗi
…
 Giao tiếp giữa các chương trình ứng dụng và HĐH được thực hiện phần lớn thông qua các lời gọi hệ thống (System Call)
9
Nội dung
Giới thiệu
Kiến trúc của HĐH
Lịch sử HĐH
Giới thiệu một số HĐH hiện đại
10
Kiến trúc của Hệ điều hành
Kiến trúc đơn giản
Kiến trúc phân lớp
Kiến trúc máy ảo
Kiến trúc Modules
11
Kiến trúc đơn giản
Ví dụ điển hình: HĐH MS-DOS
HĐH chỉ làm một số nhiệm vụ quản lý khá đơn giản và cung cấp thêm một số dịch vụ.
HĐH = Thư viện hàm.
Ứng dụng của người dùng vẫn có thể truy cập trực tiếp phần cứng thông qua BIOS, cổng phần cứng
Không hỗ trợ đa nhiệm.
Ví dụ với HĐH DOS
Kiến trúc phân lớp
13
HĐH phân thành nhiều lớp.Mỗi lớp phụ trách 1 chức năng đặc thù.
Lớp bên trên sử dụng chức năng do các lớp bên dưới cung cấp.
Khó xác định số lượng lớp, thứ tự lớp.
Chi phí truyền tham số xuyên các lớp .
14
Kiến trúc máy ảo (1/4)

Do mục tiêu của HĐH là chạy được nhiều chương trình đồng thời trên một máy tính nên cách tốt nhất là tạo ra nhiều máy tính ảo từ một máy tính thật để các chương trình chạy riêng trên các máy ảo.

Về nguyên tắc 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. Ví dụ:
CPU ảo: mỗi chương trình sở hữu một CPU ảo
Bộ nhớ ảo: mỗi chương trình một không gian nhớ riêng
15
Kiến trúc máy ảo (2/4)
Non-virtual Machine
Virtual Machine
16
Kiến trúc máy ảo (3/4)- Ví dụ
Java Virtual Machine
Độc lập với Platform
17
Kiến trúc máy ảo (4/4)
Ưu điểm:
Môi trường thuận lợi cho sự tương thích
Tăng tính an toàn cho hệ thống do các VM độc lập
Dễ phát triển các HĐH đơn nhiệm cho các VM độc lập.
Khuyết điểm
Phức tạp trong việc giả lập.
Kiến trúc modules
18
Ví dụ kiến trúc của HĐH Solaris
Nội dung
Giới thiệu
Kiến trúc của HĐH
Lịch sử HĐH
Giới thiệu một số HĐH hiện đại
19
Lịch sử HĐH - 1
Thế hệ thứ 1: (1945-1955)
Vacuum tube: Xây dựng máy tính dùng ống chân không. Những máy này rất lớn với hơn 10000 ống chân không nhưng chậm hơn nhiều so với máy rẽ nhất hiện nay.
Plug board : Lập trình bằng ngôn ngữ máy tuyệt đối, thường là dùng bảng điều khiển để thực hiện cách chức năng cơ bản.
Tại 1 thời điểm: 1 công việc
Vấn đề: lãng phí
Thế hệ thứ 2: (1955-1965)
Transistors (bán dẫn).
20
1945
1955
1965
1980
Thế hệ 1st
Thế hệ 2nd
Thế hệ 3rd
Thế hệ 4th
Lịch sử HĐH - 2
Batch system: Hệ thống xử lý theo lô ra đời ,lưu các yêu cầu cần thực hiện lên băng từ và hệ thống sẽ đọc và thi hành lần lược. Ngôn ngữ sử dung trong giai đoạn này chủ yếu là FORTRAN và hợp ngữ.
Sử dụng cơ chế spooling:
+ Spool(simultaneous peripheral operation on-line) đồng bộ hóa các thao tác bên ngoài on-line. Cơ chế này cho phép xử lý của CPU là on-line, sử dụng đĩa để lưu các dữ liệu nhập cũng như xuất.
Sử dụng CPU tốt hơn, nhưng vẫn thực thi 1 công việc tại 1 thời điểm
21
Lịch sử HĐH - 3
Thế hệ thứ 3:
Integrated circuits (ICs): Máy IBM 360 la máy tính đầu tiên sử dụng mạch tích hợp.
Đa nhiệm (multiprogramming): CPU không phải chờ thực hiện các thao tác nhập xuất. Bộ nhớ được chia làm nhiều phần, mỗi phần có một công việc khác nhau, khi một công việc chờ thực hiện nhập xuất CPU sẽ xử lý các công việc còn lại.
Chia sẻ thời gian: thực thi nhiều công việc cùng 1 lúc
Thế hệ thứ 4:
Thể thống nhất lớn
Dùng cho PC
Sự phát triển mạnh mẽ của hệ điều hành mạng và hệ điều hành phân tán.
22
Lịch sử HĐH - 3
Một số loại HĐH hiện đại
Mainframe: MVS
Server: Solaris, FreeBSD
Multiprocessor: Cellular IRIX
PC: Windows, Unix
Thời gian thực (real-time): VxWorks
Hệ điều hành nhúng
Hệ điều hành card thông minh (smart card)
9
23
Nội dung
Giới thiệu
Kiến trúc của HĐH
Lịch sử HĐH
Giới thiệu một số HĐH hiện đại
01/2009
24
Một số hệ điều hành hiện đại
Windows
Unix/Linux
25
Windows
Phát triển bởi Microsoft.
Hiện đang chiếm 80%  90% thị trường HĐH.
Số lượng dòng mã chương trình:
WinNT: 4 triệu
Win2000: 35 triệu
WinXP: 40 triệu
26
Windows
Windows 1.0 – Phát hành 12/1985
Windows 2.0
Phát hành 1987
Chỉ hỗ trợ bộ vi xử lý Intel 8086 hoặc 8088
Có thể truy cập 1MB bộ nhớ
Windows 3.0
Phát hành 05/1990
Có thể truy cập 16MB bộ nhớ
Windows 3.1
Phát hành 04/1992
Hỗ trợ TrueType fonts/ Multimedia
27
Windows
Windows NT
Phát hành 07/1993
Hỗ trợ chíp Intel 386, 486 và các chíp khác không của Pentium
Là hệ điều hành dòng server đầu tiên
Là HĐH đầu tiên hỗ trợ các ỨD 32 bits
Windows 95
Phát hành 08/1995
Cũng hỗ trợ các ứng dụng 32-bit (nhưng vẫn tương thích với các ƯD 16 bits)
Windows 98
Phát hành 06/1998
Tăng cường về mặt hiệu năng và hỗ trợ phần cứng tốt hơn
Tích hợp các tính năng Internet
28
Windows
Windows Millennium
Phát hành 12/2000
Là phiên bản desktop hỗ trợ tốt multimedia.
Windows 2000
Phát hành 01/2000
Hỗ trợ tính đa xử lý đối xứng : 2-32 CPU.
Hỗ trợ đầy đủ tính năng đa ngôn ngữ (UNICODE)
Tính hợp đầy đủ các chồng giao thức mạng thông dụng
Thuộc dòng HĐH server chuyên dụng.
Các dòng sản phẩm: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server, Windows 2000 Datacenter Server
29
Windows
Windows server 2003
Phát hành 4/2003
Hiệu năng (performance) của các dịch vụ nhanh hơn Win2k
Phiên bản: web, standard, enterprise, datacenter, small business server, storage server
Windows Vista
Phát hành: 11/2006
Hỗ trợ về giao diện và multimedia
Phiên bản: Home Basic, Home Premium, Business, Enterprise, Ultimate
Windows 2008 server
Phát hành: 02/2008
Windows 7:
Phát hành: 7/2009
30
Unix/Linux
Là HĐH mã nguồn mở
Linux là HĐH tương tự Unix.
Bao gồm khoảng 6 triệu dòng mã.
Tăng trưởng khoảng 25%/năm từ năm 2003
Chiếm khoảng 10% thị trường HĐH.
31
Unix/Linux
1969: UNIX, Thompson & Ritchie (AT&T Bell Lab)
1987: Minix, Andy Tanenbaum
1991: birth of Linux
limited devices, no networking
1994: Linux 1.0
only single-processor i386
networking (Internet)
Enhanced(nâng cao) file system (ext2)
1995: Linux 1.2
more hardware
8086 mode (DOS emulation) included
Support other architecture: Sparc, Alpha, MIPS
32
Unix/Linux
1996: Linux 2.0
multiple architectures, multiple processors(bộ vi xử lý phức tạp)
threads, memory management …
1999: Linux 2.2
2001: Linux 2.4
ISA PnP, USB,…
12/2003: Linux 2.6
01/2009
33
Unix/Linux
Các bản chính:
Mandrake
Fedora/Redhat
Debian
SUSE
Gentoo
Ubuntu
…
34