He dieu hanh 3

Chương 3: Cấu trúc hệ điều hành
Các thành phần của hệ thống
Các dịch vụ hệ điều hành
LờI gọI hệ thống
Chương trình hệ thống
Cấu trúc hệ thống
Máy ảo
Quá trình nạp hệ điều hành.
Các thành phần của hệ thống
Quản lý tiến trình
Quản lý bộ nhớ chính
Quản lý File
Quản lý hệ thống nhập xuất
Quản lý hệ thống lưu trữ phụ
Hệ thống bảo vệ
Cơ chế dòng lệnh hệ thống
Quản lý tiến trình
Tiến trình là một chương trình đang thực hiện. Một tiến trình cần các tài nguyên bao gồm thờI gian CPU , bộ nhớ , files, và thiết bị nhập xuất, để hoàn tất các công việc của mình.
Vai trò của việc quản lý tiến trình trong hệ điều hành.
Tạo, xóa tiến trình.
Ngưng và cho phép chạy lạI các tiến trình.
Cung cấp cơ chế :
Đồng bộ hóa tiến trình
Truyền thông giữa các tiến trình
Quản lý bộ nhớ chính
Bộ nhớ là một dãy lớn các word hoặc byte, mỗI phần tử có một địa chỉ. Nó là nơi lưu trữ, truy xuất dữ liệu một cách nhanh.
Bộ nhớ chính là thiết bị lưu trữ có thể thay đổi. Nó sẽ làm mất hết dữ liệu trong trường hợp hệ thống bị hỏng.
Vai trò quản lý bộ nhớ chính trong hệ điều hành:
Lưu trữ thông tin các vùng nhớ hiện được sử dụng bởI ai.
Quyết định tiến trình nào được nạp vào bộ nhớ khi bộ nhớ có chỗ trống.
cấp phát và thu hồI bộ nhớ khi cần thiết.
Quản lý file
Một file là một sự thu thập các thông tin có liên quan được định nghĩa bởI ngườI tạo ra nó. Thường file thể hiện cho chương trình và dữ liệu.
Vai trò quản lý file trong hệ điều hành:
Tạo và xóa file.
Tạo và xoá thư mục.
Cung cấp các thao tác trên file và thư mục.
Ánh xạ file vào hệ thống lưu trữ phụ.
Quản lý hệ thống nhập xuất
Hệ thống nhập xuất bao gồm:
Hệ thống buffer-caching
Giao tiếp thiết bị
Quản lý hệ thống lưu trữ phụ
Chính vì bộ nhớ chính thường thay đổi và quá nhỏ lưu trữ tất cả dữ liệu và chương trình một cách lâu dài,hệ thống máy tính cung cấp bộ nhớ phụ để back up từ bộ nhớ chính.
Hầu hết hệ thống máy tính ngày nay sử dụng đĩa như thành phần cơ bản lưu trữ cả chương trình và dữ liệu.
Vai trò quản lý đĩa trong hệ điều hành:
Quản lý nhớ còn trống
Cấp phát lưu trữ
Lập lịch đĩa
Hệ thống bảo vệ
bảo vệ truy cập truy cập bởi các chương trình, các tiến trình, hoặc người sử dụng.
Cơ chế bảo vệ phải là:
Phân biệt giữa cho phép hay không được phép.
Chỉ rõ điều khiển bị lợi dụng.
Cung cấp các biện pháp phải tuân thủ.
Hệ thống thông dịch dòng lệnh
Có nhiều đoạn lệnh được đưa cho hệ điều hành để điều khiển :
Quản lý và tạo các tiến trình
Quá trình nhập xuất
Quản lý bộ nhớ phụ
Quản lý bộ nhớ chính
Truy cập hệ thống file
Bảo vệ
Hệ thống thông dịch dòng lệnh (tt.)
Chương trình đọc và thông dịch các đoạn lệnh khác nhau:

Thông dịch dòng lệnh
shell (Trong UNIX)

Chức năng của nó là lấy và thực hiện đoạn lệnh kế tiếp.

Các dịch vụ hệ điều hành
Thực hiện chương trình – hệ thống có khả năng nạp một chương trình vào bộ nhớ và thi hành nó.
Thực hiện nhập xuất – Từ chương trình người dùng không thể thực hiện nhập xuất trực tiếp, hệ điều hành phải cung cấp các cách thức để thực hiện nhập xuất.
Các thao tác trên hệ thống file – chương trình có khả năng đọc, ghi, tạo và xoá file.
Truyền thông – Trao đổi thông tin giữa các tiến trình đang thực hiện cùng lúc trên máy tính hay trên các hệ thống trên mạng. Thực hiện bằng cách thông qua bộ nhớ dùng chung hay qua các thông điệp.
Phát hiện lỗi – bảo đảm phát hiện lỗi trong CPU, bộ nhớ, thiết bị nhập xuất hoặc trong chương trình người sử dụng.
Lời gọi hệ thống
Lời gọi hệ thống là giao diện giữa chương trình đang chạy và hệ điều hành. Thông thường là các chỉ thị bằng ngôn ngữ assembler.
Có ba phương pháp được sử dụng truyền tham số giữa chương trình đang chạy và hệ điều hành.
Truyền tham số qua các thanh ghi.
Lưu trữ các tham số trong một bảng trong bộ nhớ và địa chỉ của bảng được truyền qua tham số vào thanh ghi.
Các chương trình thực hiện Push các tham số vào stack và được pop bởi hệ điều hành.
Gởi tham số bằng một bảng
Các loại lời gọi hệ thống
Điều khiển tiến trình
Quản lý file
Quản lý thiết bị
Truyền thông
Hệ điều hành MS-DOS
Hệ thống bắt đầu
Một chương trình đang chạy
Hệ điều hành UNIX có nhiều chương trình đang chạy
Mô hình truyền thông
Các thông điệp được gởi
Sử dụng vùng nhớ dùng chung
Truyền thông giữa các tiến trình thông qua các thông điệp hoặc vùng nhớ dùng chung.
Chương trình hệ thống
Chương trình hệ thống cung cấp một môi trường thuận tiện cho việc phát triển và thực hiện chương trình. Chúng được chia thành :
Thao tác trên file
Thông tin các trạng thái
Hỗ trợ ngôn ngữ lập trình
Nạp và thực hiện chương trình
Truyền thông
Chương trình ứng dụng
Cấu trúc hệ điều hành MSDOS
MS-DOS – được viết cho các chức năng trong không gian nhỏ nhất, Không phân chia thành các modul
Cấu trúc các lớp MS-DOS
Cấu trúc hệ thống UNIX
UNIX –Hệ điều hành bao gồm hai phần tách biệt.
Các chương trình hệ thống
Kernel
Bao gồm giao diện lờI gọI hệ thống và ở trên mức phần cứng vật lý
Cung cấp hệ thống file, lập lịch CPU , quản lý bộ nhớ và các chức năng hệ điều hành khác.
Cấu trúc hệ thống UNIX
Máy ảo
Một máy ảo takes the layered approach to its logical conclusion. It treats hardware and the operating system kernel as though they were all hardware.
Một máy ảo cung cấp một giao diện giống hệt các lớp phần cứng.
Hệ điều hành tạo ra các tiến trình ảo, mỗI việc thực hiện trên bộ xử lý vớI bộ nhớ ảo của nó.
Máy ảo (tt.)
Tài nguyên của máy tính thật được chia xẻ để tạo ra máy ảo.
Lập lịch CPU cũng được tạo ra như là ngườI sử dụng có bộ xử lý riêng.
Spooling và hệ thống file được cung cấp một card reader ảo và một line máy in ảo.
Máy ảo
Không là máy ảo
Máy ảo
Thuận tiện/Bất lợi của máy ảo
Khái niện máy ảo đưa ra chế độ bảo vệ tài nguyên hệ thống hoàn chỉnh từ các máy ảo khác. Các máy ảo là độc lập nhau không trực tiếp chia xẻ tài nguyên.
Một hệ thống máy ảo là một phương tiện hoàn chỉnh để nguyên cứu hệ điều hành và phát triển nó. Các hệ thống được phát triển trên máy ảo thay vì trên máy thật bởi vậy hệ thống trên máy thật không bị phá vỡ.
Khái niệm máy ảo cũng có khó thực hiện các yêu cầu trong bảng sao chính xác như trên máy thật.
Quá trình nạp hệ điều hành
Khi bật máy,chương trình Bootstrap – (là đoạn mã lưu trữ trong ROM ) được thi hành để kiểm tra các thiết bị máy tính có hoạt động tốt không. Nếu mọi thiết bị đầu sẵn sàng thì chương trình này đọc bootsector(đĩa mềm ) hay bootsector(đĩa cứng) vào bộ nhớ tại địa chỉ 0:7C00h và trao quyền điều khiển tại đây.
Từ đó chương trình mồi hệ điều hành trong bootsector sẽ nạp các phần còn lại của hệ điều hành (kernel) vào bộ nhớ và hệ điều hành bắt đầu hoạt động.