Lý Thuyết Hệ Điều Hành

BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 1
Cấu Trúc Hệ Thống Máy Tính

Hệ Thống Máy Tính  Computer System
Là 1 đơn vị xử lý độc lập có khả năng tương tác với người sử dụng
Ví dụ : PC (Personal Computer), Laptop, Notebook, Work Station, Server, …
Các thành phần của 1 hệ thống máy tính
(Computer System)
Trung tâm xử lý  Thùng máy (Computer Case)
Thiết bị hiển thị (Display Device)  màn hình (Monitor)
Thiết bị nhập (Input Device)  Bàn phím (Keyboard), Chuột (Mouse)
Thiết bị in ấn, loa, …
Trung Tâm Xử Lý
Thùng máy (Case)
Bộ cấp nguồn (PSU = Power Supply Unit)
Bo mạch chủ (MotherBoard, MainBoard)
Chip vi xử lý trung tâm (CPU = Central Proccessing Unit)
Bộ nhớ (Memory, RAM = Random Access Memory)
Mạch đồ họa (VGA Card= Video Graphics Array)
Các mạch chuyên dụng khác : Sound card, Network card, Fax/Modem card, TV Turner card …
Các thiết bị lưu trữ và truy xuất : Ổ cứng (HardDrive), ổ mềm (FloppyDrive), CD/DVD Rom, …
Bo mạch chủ (1)
Bo mạch chủ (2)
Vỏ máy (Case) và PSU
Vai trò của chip vi xử lý (CPU)
Chịu trách nhiệm xử lý mọi hoạt động của máy tính.
Được sự hỗ trợ bởi các Device Controller  Bộ điều khiển thiết bị
Device Controller chịu trách nhiệm xử lý các hoạt động đặc thù : thao tác toán học, thao tác của các thiết bị như VGA card, Sound card, …
CPU và các DC chia sẻ với nhau đường truyền (bus) dữ liệu, bộ nhớ chính, …
Quá Trình (Các trạng thái xảy ra khi máy tính) Khởi Động (1)
Người sử dụng kích hoạt power switch trên motherboard  kích hoạt PSU  motherboard khởi động  khởi động chương trình bootstrap.
Bootstrap :
Khởi động và kiểm tra các thiết bị của máy tính : CPU, RAM, VGA, Các ổ đĩa …
Định vị hệ điều hành sẽ được khởi động
Khởi động hệ điều hành
Cơ chế hoạt động giữa CPU và các DC
CPU và các DC : thành phần nòng cốt của Motherboard, đóng vai trò như các đơn vị xử lý.
CPU
DC
DC
DC
DC
RAM
DC = Device Controller = bộ điều khiển thiết bị
1 DC đóng vai trò điều khiển, là trung tâm xử lý của từng thiết bị riêng biệt trong hệ thống máy tính.
Thiết bị có thể được tích hợp sẵn trên Motherboard (như ALU, Co-Proccessor, …) hoặc là 1 thiết bị rời / card gắn thêm vào Motherboard qua các khe cắm, cổng.
Cơ chế ngắt
Xem sách trang 3
Ngắt : cơ chế liên lạc giữa các thành phần trong CS
Cơ chế phát sinh ngắt
Hàm dịch vụ xử lý ngắt
Bảng vector ngắt
Stack hệ thống
Các thiết bị trong 1 CS hiện đại
CPU Case
MotherBoard
Ram
CPU
VGA Card
Sound Card
HDD
CD/DVD Drive
FDD
PSU
Monitor
Keyboard
Mouse
Speaker
…
Cấu trúc nhập xuất
Nhập xuất  cách thức liên lạc giữa CPU và các DC.
Mỗi DC đăng ký 1 hoặc 1 tập thanh ghi + 1 vùng nhớ đệm cục bộ (local buffer)
CPU gởi yêu cầu xử lý đến DC qua thanh ghi  DC xử lý và đưa dữ liệu kết quả ra local buffer.
Các cơ chế nhập xuất
Nhập xuất đồng bộ : DC hoặc CPU sau khi yêu cầu xử lý sẽ chờ cho đến khi nhận được kết quả thích hợp.
Nhập xuất không đồng bộ : DC hoặc CPU sau khi yêu cầu xử lý tiếp tục làm công việc khác, chỉ nhận kết quả bằng 1 thông báo bởi 1 ngắt phát sinh do DC được yêu cầu.
Mô tả thiết bị trong CS
Cấu trúc lưu trữ
Cấu trúc lưu trữ của 1 CS gồm :
Bộ nhớ chính
Thanh ghi, cache
Đĩa cứng, mềm, đĩa CD/DVD, USB Drive , …
Băng từ
Cơ chế bảo vệ phần cứng
Bảo vệ =
CPU
Bộ nhớ
Cấu trúc nhập xuất
Quản lý chia sẻ các tài nguyên khác
BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 2
Tổng Quan Về Hệ Điều Hành

GV: Nguyễn Duy Nhất
[email protected]
Khái niệm HĐH
Hệ Thống Máy Tính
Khái niệm HĐH
Là chương trình hoạt động giữa người sử dụng và phần cứng máy tính.
Cung cấp môi trường để người sử dụng cài đặt và thi hành các chương trình tiện ích.
Quản lý, phân phối và bảo vệ tài nguyên phần cứng


Tài nguyên phần cứng = CPU, bộ nhớ, cấu trúc nhập xuất, cấu trúc lưu trữ
Phân loại HĐH
Hệ thống xử lý theo lô đơn giản
Hệ thống xử lý theo lô đa chương
Hệ thống chia sẻ thời gian
Hệ thống song song
Hệ thống phân tán
Hệ thống xử lý theo lô đơn giản
Xử lý theo lô (batch proccessing) : các công việc được thực hiện tuần tự được chỉ định trước
Khuyết điểm : không tận dụng được hiệu suất sử dụng CPU và các tài nguyên phần cứng.
Hệ thống xử lý theo lô đa chương
Lập lịch (schedule) thực hiện các công việc : tổ chức các công việc sao cho CPU được sử dụng với hiệu suất cao nhất
Vấn đề : Lập lịch cho công việc, CPU và bộ nhớ
Ưu điểm : khắc phục được 1 phần khuyết điểm của hệ thống xử lý theo lô
Hệ thống chia sẻ thời gian
Còn được gọi là hệ thống đa nhiệm (multi-tasking) : nhiều công việc được thực hiện cùng lúc thông qua cơ chế chuyển đổi CPU với thời gian chuyển đổi rất nhanh.
Phức tạp hơn hệ thống đa chương : phải có các chức năng quản trị và bảo vệ bộ nhớ, sử dụng bộ nhớ ảo.
Là kiểu mẫu của các HĐH hiện đại
Hệ thống song song
Hệ thống có nhiều bộ vi xử lý cùng hoạt động, cùng chia sẻ hệ thống đường truyền dữ liệu và các tài nguyên phần cứng.
Số lượng bộ vi xử lý không tỉ lệ thuận với tốc độ thực hiện công việc.
Ưu điểm : gia tăng độ tin cậy, tốc độ xử lý công việc.
Hệ thống song song (2)
Hệ thống đa xử lý đối xứng :
Mỗi bộ xử lý chạy với 1 bản sao của HĐH
Hệ thống đa xử lý bất đối xứng :
Mỗi bộ xử lý được giao 1 số công việc chuyên biệt, có 1 bộ xử lý đóng vai trò là bộ xử lý chính.
Hệ thống phân tán
Tương tự như hệ thống song song, nhưng mỗi bộ xử lý có 1 tài nguyên phần cứng riêng (bộ nhớ, đường truyền dữ liệu)
Các bộ xử lý liên lạc với nhau qua hệ thống dây dẫn tốc độ cao
Ưu điểm : chia sẻ tài nguyên giữa các bộ xử lý, tăng tốc độ tính toán, độ tin cậy cao
Thích hợp cho môi trường nhiều người sử dụng
Các Thành Phần Của HĐH
Quản lý tiến trình
Quản lý bộ nhớ chính
Quản lý bộ nhớ phụ
Quản lý hệ thống nhập xuất
Quản lý hệ thống tập tin
Hệ thống bảo vệ
Cơ chế dòng lệnh
Quản lý tiến trình
Khởi động, hủy, tạm dừng tiến trình
Cấp phát và thu hồi tài nguyên khi cần thiết
Cơ chế liên lạc giữa các tiến trình
Kiểm soát vấn đề deadlock
Xử lý xung đột giữa các tiến trình, giữa tiến trình và HĐH
Tiến trình, tiểu trình và chương trình
Chương trình (Program) : 1 phần mềm đã được cài đặt vào HĐH, sẵn sàng để sử dụng.
Tiến trình (Proccess) : thành phần của chương trình được nạp vào bộ nhớ khi đang hoạt động. Mỗi tiến trình sở hữu tài nguyên gồm 1 vùng nhớ đã được cấp phát, 1 độ ưu tiên trong sử dụng CPU.
Tiểu trình (Thread) : thành phần xử lý nhỏ của tiến trình, các tiểu trình cùng chia sẻ tài nguyên của tiến trình.
Quản lý tiến trình trong HĐH Windows
Quản lý bộ nhớ chính
Bộ nhớ chính là trung tâm của các thao tác xử lý
Tổ chức theo các mảng kiểu byte, cơ chế truy cập bộ nhớ theo địa chỉ
Cơ chế DMA : cho phép các DC truy cập bộ nhớ trực tiếp
Quản trị và cấp phát bộ nhớ cho các tiến trình

Quản lý bộ nhớ phụ
Bộ nhớ phụ  cấu trúc lưu trữ phụ
Tổ chức, quản lý không gian lưu trữ, lập lịch cho việc truy xuất
Tốc độ truy cập bộ nhớ phụ nhỏ hơn rất nhiều so với bộ nhớ chính, nên quản lý bộ nhớ phụ không tốt sẽ dẫn đến trì trệ hoạt động của toàn bộ hệ thống
Quản lý hệ thống nhập xuất
Cung cấp giao diện (interface) nhập xuất.
Hệ thống buffer caching trong nhập xuất.
Các trình điều khiển thiết bị (Device driver) thông dụng (chuẩn / standard).
Device driver : giao tiếp điều khiển của thiết bị : do nhà sản xuất thiết bị cung cấp hoặc tuân theo chuẩn chung của các thiết bị cùng loại
Quản lý hệ thống tập tin
Cơ chế bảng FAT
Cung cấp các chức năng : thêm / xóa / sửa các tập tin, thư mục
Hệ thống bảo vệ
Bảo vệ và kiểm soát sự truy xuất tài nguyên
Phân quyền trong cơ chế truy cập tài nguyên
Kiểm soát lỗi trong giao tiếp nhập xuất
Cơ chế dòng lệnh
Cơ chế giao tiếp bằng dòng lệnh (Command prompt) giữa người sử dụng và HĐH.
Bộ thông dịch lệnh (Shell) : đọc và thực thi các lệnh.
Các dịch vụ của HĐH
Cung cấp dịch vụ =
Cung cấp môi trường cho các chương trình hoạt động, cơ chế liên lạc, giao tiếp giữa các tiến trình và hệ điều hành
Cung cấp môi trường cho người sử dụng thi hành các chương trình.
Các dịch vụ của HĐH
Thi hành chương trình
Thao tác nhập xuất
Thao tác trên hệ thống lưu trữ phụ / hệ thống tập tin
Thông tin liên lạc giữa các tiến trình
Phát hiện, Bẫy (debug) lỗi
Tập lệnh hệ thống
Các chương trình tiện ích hệ thống
Tập lệnh hệ thống
Cung cấp giao tiếp giữa tiến trình và HĐH
Cho phép gọi từ các ngôn ngữ lập trình cấp cao – hàm dịch vụ hệ thống
Tham số được truyền qua : thanh ghi, bộ nhớ, stack, …
Các chương trình tiện ích hệ thống
Cung cấp môi trường tiện lợi cho NSD khai thác hệ thống
Gồm các loại :
Thao tác với hệ thống tập tin
Thông tin về trạng thái hệ thống
Soạn thảo văn bản
Cài đặt và thi hành các chương trình của NSD
Công cụ liên lạc giữa các NSD
Các tiện ích khác : định dạng, sửa lỗi ổ đĩa, tối ưu hệ thống, …
Các tiện ích hệ thống trong Windows XP
Lịch sử phát triển HĐH
Xem sách
BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH
1. Tổng quan về
Hệ Điều Hành DOS
(Disk Operating System)
GV: Nguyễn Duy Nhất
[email protected]
Những nét chính về DOS
1 trong những HĐH từng được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới (Macintosh, UNIX, OS/2)
Nền tảng phát triển HĐH Windows
Nhỏ gọn, đơn giản, dễ cài đặt, yêu cầu cấu hình thấp
Là HĐH đơn nhiệm
Giao tiếp với người sử dụng qua cơ chế dòng lệnh
Vẫn còn được sử dụng để quản lý, sao lưu và phục hồi hệ thống máy tính (*)
Lịch sử phát triển DOS
Xem sách trang 42
Cơ chế hoạt động
NSD khởi động maý
DOS khởi động
Màn hình hiện dấu nhắc DOS (cơ chế dòng lệnh)
NSD gõ lệnh
Lệnh được thực hiện
Thông báo lỗi
Lệnh
sai
Lệnh
đúng
Các thành phần (tập tin) của DOS
Tập tin Config.sys
Chứa các thông tin cài đặt (driver) thiết bị, thông tin cấu hình hệ thống : bộ nhớ mở rộng, file buffer, …
Tập tin Autoexec.bat
Chứa các dòng lệnh của người sử dụng sẽ tự động được thực hiện khi DOS khởi động
Tập tin Command.com
Chứa các lệnh nội trú được nạp sẵn vào bộ nhớ khi HĐH khởi động.
Lệnh nội trú : Tập lệnh (có sẵn) của DOS sử dụng trong giao tiếp dòng lệnh với người sử dụng
Lệnh ngoại trú : ở dạng 1 file chương trình chạy trên DOS (.com, .exe) do DOS hoặc 1 NSX phần mềm khác biên soạn
DOS – 1 số khái niệm
Đường dẫn (Path)
Ví dụ : C:MyDataSource
C:MyDataSource est.exe
Thư mục hiện hành : thư mục đang làm việc tại dấu nhắc DOS
Thư mục gốc : thư mục ứng với nội dung ổ đĩa
Ví dụ : C:
A:
Đường dẫn tương đối : đường dẫn tính từ thư mục hiện hành
Ví dụ : Source est.exe
DOS – 1 số khái niệm (p.2)
Đường dẫn tuyệt đối : đường dẫn tính từ thư mục gốc
Ví dụ : C:MyDataSource .exe
Ký tự đại diện trong đường dẫn – đường dẫn của 1 nhóm tập tin
Ví dụ : C:MyData*.*
C:MyDataSource?A?*.ba?
Ký tự * : Đại diện cho 1 nhóm ký tự bất kỳ
Ký tự ? : Đại diện cho 1 ký tự bất kỳ
Một số lệnh nội trú quan trọng
DIR <đường dẫn thư mục> /x
Liệt kê nội dung thư mục
/x : tham số tùy chọn, ví dụ :
/p – liệt kê theo từng trang màn hình, /ah – liệt kê các tập tin mang thuộc tính ẩn, /w – liệt lê theo nhiều cột
/? – liệt kê và giải thích tất cả tham số có thể có của lệnh
CLS
Xóa màn hình
CD <đường dẫn thư mục>
Chuyển thư mục hiện hành sang thư mục khác
Một số lệnh nội trú quan trọng (p.2)
MD <ĐD thư mục mới>
Tạo thư mục mới
RD < ĐD thư mục>
Xóa thư mục, thư mục cần xóa phải rỗng
DEL < ĐD 1 hoặc 1 nhóm tập tin>
Xóa tập tin
COPY <ĐD 1 nhóm t.t> <ĐD thư mục>
Tạo 1 bản sao của 1 nhóm tập tin và đặt tại 1 thư mục được chỉ định
Một số lệnh nội trú quan trọng (p.3)
REN <ĐD 1 tập tin/thư mục> <ĐD tập tin/thư mục mới>
Đổi tên tập tin hoặc thư mục
PATH <ĐD thư mục>
Ghi nhớ đường dẫn thư mục vào bộ nhớ (*)
VER
Xem version của phiên bản DOS đang sử dụng
TIME
Xem thời gian hệ thống
TYPE <ĐD tập tin>
Gửi nội dung của tập tin ra 1 thiết bị xuất


Một số lệnh nội trú quan trọng (p.4)
VOL
Ví dụ : VOL C:
Xem thông tin (nhãn, kích thước…) về ổ đĩa
MORE <ĐD tập tin>
Xem nội dung tập tin trên từng trang màn hình
COPY CON <ĐD tập tin mới>
Tạo tập tin mới, sau khi gõ lệnh, người sử dụng gõ tiếp nội dung cho tập tin mới, và gõ F6 + enter để kết thúc
Một số lệnh ngoại trú quan trọng (p.1)
FORMAT.COM
Cú pháp : FORMAT <Ổ đĩa>:/
Ví dụ : FORMAT A:/q
Định dạng ổ đĩa
SYS.COM
Cú pháp : SYS <ổ đĩa>:
Ví dụ : SYS a:
Cài đặt DOS cho ổ đĩa
Một số lệnh ngoại trú quan trọng (p.2)
FDISK
Phân vùng các partition (ổ đĩa) cho ổ đĩa cứng
DISKCOPY
Copy đĩa mềm này sang đĩa mềm khác
SCANDISK
Kiểm tra và sửa lỗi ổ đĩa
ATTRIB
Thay đổi thuộc tính cho tập tin, thư mục
Chương trình thường trú và virus trong DOS
Chương trình thường trú : toàn bộ mã lệnh chương trình được nạp và bộ nhớ khi thi hành, ở dạng tập tin .COM
Virus DOS : chương trình thường trú ngoài ý muốn của NSD, thực hiện các mục tiêu phá hoại hệ thống
BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH
2. Tổng quan về
Hệ Điều Hành Windows
Những nét chính về HĐH Microsoft Windows
Là hệ điều hành đa nhiệm :(*)
Với người sử dụng
Với lập trình viên
Giao diện đồ họa tương tác thân thiện, hỗ trợ nhiều chương trình tiện ích
Yêu cầu phần cứng không cao
Tận dụng được tối đa khả năng phần cứng
Tính năng bảo vệ hệ thống cao
Dễ cài đặt thiết bị, thay đổi cấu hình hệ thống
Hỗ trợ mạng
Cài đặt trên DOS
Lịch sử phát triển
Xem Sách trang 55
Cơ chế hoạt động
Người sử dụng khởi động máy tính: Bootstrap kiểm tra thiết bị, nạp hệ điều hành có trong ổ đĩa khởi động.
Chương trình khởi động của hệ điều hành nạp tập tin IO.SYS vào bộ nhớ chính.
IO.SYS nạp MS-DOS.SYS : định vị các file hệ thống của Windows.
Tập tin Config.sys được xử lý.
Tập tin Command.com của Windows được thực hiện.
Cơ chế hoạt động (t.t)
Tập tin Autoexec.bat được thi hành nếu có (không cần thiết trong Windows).
Bộ quản lý máy ảo VMM32.VXD được nạp.
VMM32 nạp các thiết bị được mô tả trong System.ini, các driver .vxd của thiết bị.
Nạp các thông tin cấu hình hệ thống trong System.ini.
Nạp tập tin Kernel.DLL chứa mã chính của hệ điều hành.
Cơ chế hoạt động (t.t)
Nạp GDI.EXE và GDI.DLL chứa mã thực hiện các dịch vụ đồ họa.
Nạp USER.EXE và USER.DLL chứa mã quản lý các giao tiếp với người sử dụng.
Nạp các tài nguyên khác, font hệ thống.
Nạp và thi hành các cấu hình về chương trình và người sử dụng trong WIN.INI.
Nạp Shell của Windows : tập tin EXPLORER.EXE, hoàn tất quá trình khởi động.
Các đặc điểm của SHELL
Hoạt động theo giao tiếp đồ họa.
Quản trị Windows dựa trên thanh tác vụ (TaskBar)
Thao tác chủ yếu với các đối tượng: Tập tin, Folder, Program, Icon, Shortcut, Desktop, Window, … :
Các thao tác trên mỗi đối tượng là tương tự nhau.
Mỗi đối tượng khác nhau có tập thuộc tính khác nhau, người sử dụng tác động lên đối tượng bằng cách thay đổi tập thuộc tính này.
Các đối tượng có thể được sao chép (copy), cắt (cut), dán (paste), di chuyển (move), kéo thả (drag&drop) hoặc được kích hoạt (bằng cách double-click lên biểu tượng của đối tượng)
Các đối tượng trong Windows : Icon


Là biểu tượng đại diện cho một đối tượng của Windows
Có các thuộc tính đặc trưng như hình hiển thị, dòng chữ mô tả.
My Computer

Là nơi chứa tất cả các đối tượng khác của Windows liên quan đến người sử dụng, bao gồm : Các ổ đĩa, Control Panel, Printer, Network, …
ShortCut

Là biểu tượng liên kết (trỏ tới) với một đối tượng khác, nhằm mục đích giúp cho người sử dụng có thể kích hoạt đối tượng mà không cần phải mở window chứa đối tượng.
Network Neighborhood
Trong Windows XP gọi là My Network Places
Quản lý thông tin về (các) hệ thống mạng mà máy tính của người sử dụng đang tham gia vào (nếu có).
Các thông tin bao gồm: các workgroup, các máy tính khác, các tài nguyên được chia sẻ
Recycle Bin
Chứa các file đã bị xóa tạm thời, cho phép phục hồi các file này khi cần thiết. Có thể xác định kích cỡ (dung lượng) tối đa của các Bin tương ứng cho từng ổ đĩa.
Tip : gõ Shift – Delete để xóa hoàn toàn file
TaskBar
Chứa shortcut của các ứng dụng (cửa sổ) đang chạy, cho phép chuyển đổi qua lại giữa các cửa sổ. Và các thông tin hệ thống khác như : thời gian, volumn, các small icon của các chương trình thường trú (TrayBar), các thanh công cụ tiện ích…
Start Menu
Chứa tất cả các hoạt động, tiện ích, ứng dụng của hệ điều hành, bao gồm :
Programs : chứa các folder shortcut của các chương trình ứng dụng đã được cài đặt vào hệ điều hành. Đối tượng này tương ứng với folder WindowsStart MenuPrograms trong Windows 98, hoặc folder Documents and SettingsAll UsersStart MenuPrograms trong Windows XP
Recent Documents : Chứa shortcut của các file được người sử dụng truy cập gần đây nhất. Đối tượng này tương ứng với folder WindowsStart MenuDocuments trong Windows 98, hoặc folder Documents and SettingsRecent trong Windows XP.
Start Menu (t.t)
Settings : Bao gồm các cài đặt cấu hình cho Control Panel, Printers, Taskbar…
Run : thi hành ứng dụng ở cơ chế dòng lệnh.
Help : các thông tin trợ giúp.
Find (hoặc Search trong WinXP) : Cho phép tìm kiếm folder, tập tin trong các ổ đĩa, hoặc máy tính trên mạng.
Shutdown : Chấm dứt sử dụng máy tính.
Log Off : Chấm dứt phiên làm việc của người sử dụng hiện tại.
Desktop

Là nền của máy tính, chứa các đối tượng như My Computer, Network Neighborhood, My Documents, và các shortcut do người sử dụng tạo ra
BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH
3. Hệ Điều Hành Windows NT
Các nét chính
Là 1 hệ điều hành hỗ trợ mạng
Gồm 2 phiên bản :
Windows NT Server
Windows NT WorkStation
Hỗ trợ quản lý môi trường làm việc và phiên làm việc của nhiều người sử dụng theo cơ chế user - account
Hỗ trợ hệ thống nhiều bộ xử lý
Hỗ trợ bảng FAT NTFS :
Kích thước partition lớn (1064Gb)
Hỗ trợ nén, bảo mật

BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH
4. Hệ Điều Hành Novell Netware

Lịch sử phát triển
Xem sách trang 74
Các nét chính
Là 1 hệ điều hành hỗ trợ mạng
Hỗ trợ bảo mật cao : bảo vệ truy cập, an toàn dữ liệu
Kích thước đoạn nhớ 4k
Hỗ trợ bảng FAT Turbo FAT
Có thể quản lý tốt partition có nhiều tập tin
Bảo vệ dữ liệu tốt
BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 2 – Giới thiệu 1 số HĐH
5. Hệ Điều Hành UNIX

Lịch sử phát triển
Xem sách trang 80
Các nét chính
Là hệ điều hành rất thông dụng trong các hệ thống máy tính đặc biệt : minicomputer, microcomputer, mainframe
Hỗ trợ mạng diện rộng rất tốt
Phiên bản Microsoft’s Xenix hỗ trợ hệ máy PC

BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 3 – Hệ Thống Quản Lý Tập Tin

GV: Nguyễn Duy Nhất
[email protected]
Khái niệm
Hệ thống quản lý tập tin (File management system) là cách thức hệ điều hành tổ chức, truy cập dữ liệu trên hệ thống lưu trữ phụ  Bộ nhớ ngoài.
Tập tin (File) : được xem là 1 đơn vị lưu trữ thông tin của bộ nhớ ngoài : đối tượng của hệ thống quản lý tập tin.
Thư mục (Folder, Directory) : Là tập hợp các tập tin và các thư mục con tổ chức theo hình cây.
Mỗi thư mục thường lưu trữ thông tin về thư mục cha và thư mục gốc
Khái niệm (t.t)
Hệ thống quản lý tập tin  Cách thức hệ điều hành :
Lưu trữ
Hiển thị
Đặt tên
Truy xuất nội dung
Quản lý vai trò của tập tin đối với hệ điều hành
Bảo vệ tập tin
Cách tổ chức thao tác trên thư mục
Mô hình tập tin
Khác nhau tùy theo hệ điều hành
Các đặc điểm phổ biến:
Tên tập tin
Phần tên
Tên ngắn : 8 ký tự
Tên dài : 256 ký tự
Có thể phân biệt chữ hoa / thường
Có thể có 1 số ký tự đặc biệt như - , ), …
Phần mở rộng
Dài 0-3 ký tự
Thường được dùng để cho biết loại của tập tin : .bmp, .img, .exe, .c, …
Mô hình tập tin (t.t)
Cấu trúc tập tin
Thường gồm 1 tập hợp các ký tự
Cấu trúc (ý nghĩa) của tập hợp ký tự trong tập tin do chương trình tạo ra (soạn thảo) tập tin quy định
Kiểu tập tin
Tập tin văn bản (Text file) : chỉ chứa các ký tự “có nghĩ a”
Tập tin nhị phân (Binary file) : có thể chứa các ký tự đặc biệt (Enter, BackSpace, Escape, …) – chứa mã máy
Mô hình tập tin (t.t)
Cách thức truy xuất tập tin
Truy xuất tuần tự
Thường sử dụng cho các tập tin văn bản.
Truy xuất tuần tự có vị trí bắt đầu (Seek)
Thường sử dụng cho các tập tin văn bản có cấu trúc (tập tin CSDL)
Truy xuất ngẫu nhiên (random access)
Thường sử dụng cho các tập tin nhị phân
Mô hình tập tin (t.t)
Thuộc tính tập tin : là các tính chất đối với tập tin do hệ điều hành qui định trong cách thức quản lý.
Ẩn (hidden)
Chỉ đọc (read only)
Hệ thống (system)
Lưu trữ (archives)
Text/Binary
Thời điểm tạo (Created day)
Thời điểm cập nhật (Modified day)
Thời điểm truy xuất (Accessed day)
Kích thước (Size)
…
Mô hình thư mục
Tổ chức thư mục theo cấp bậc (tổ chức cây) :
Khởi đầu từ thư mục gốc
Mỗi thư mục chứa các thư mục con và các tập tin
Mô hình thư mục
Đường dẫn : xác định 1 node trên cây thư mục 
Đường dẫn tập tin
Đường dẫn thư mục
Đường dẫn tuyệt đối
Đường dẫn tương đối
Thư mục hiện hành
Đối với toàn bộ hệ thống
Đối với từng tiến trình
Cấu trúc hệ thống quản lý tập tin
Bảng các chỉ mục (entry) tập tin/thư mục con của 1 thư mục, mỗi chỉ mục bao gồm :
Địa chỉ các khối trên đĩa của toàn bộ tập tin, hoặc
Địa chỉ của khối đầu tiên, hoặc
Số I-Node, hoặc
… (tùy theo cách lưu trữ và định vị tập tin của hệ điều hành)
Các phương pháp lưu trữ và định vị
Định vị liên tiếp
Nội dung 1 tập tin được lưu trữ trong 1 dãy các khối liên tiếp.
Định vị theo danh sách liên kết
Tập tin được lưu trữ trong nhiều khối, cuối mỗi khối có chứa chỉ số của khối tiếp theo.
Định vị bằng bảng chỉ mục
Tương tự như danh sách liên kết, nhưng hệ điều hành sử dụng 1 bảng để lưu các chỉ mục của danh sách liên kết.
Định vị bằng bảng chỉ mục danh sách liên kết
Khối chưa sử dụng
Quản trị đĩa
Đĩa là nơi lưu trữ tập tin và thư mục
Cách tổ chức đĩa ảnh hưởng nhiều đến tốc độ và hiệu quả hoạt động của hệ thống quản lý tập tin
Đĩa thường được chia thành nhiều khối (cluster) có kích thước cố định
Kích thước khối
Ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truy cập dữ liệu trên đĩa.
Kích thước khối thường là 0.5k, 1k, 2k, 4k
Thời gian để đọc 1 khối k byte =
Ttb + Tc + (k/St)xTq
Ttb : thời gian tìm kiếm trung bình
Tc : thời gian vận chuyển dữ liệu vào bộ nhớ
St : Kích thước của track
Tq thời gian quay đĩa hết 1 track
Quản lý khối trống
Quản lý bằng danh sách :
Sử dụng 1 số khối để chứa địa chỉ của các khối trống, vd: kích thước khối = 1k, kích thước địa chỉ 16bit, đĩa dung lượng 20Mb  cần khoảng 40 khối để chứa địa chỉ.
Quản lý bằng bitmap (ánh xạ bit)
Đĩa có n khối được ánh xạ thành n bit, bit thứ i = 0  khối i trống, ngược lại.  đĩa kích thước 20Mb cần 20k bit  3 khối
Bảo vệ hệ thống tập tin
Quản lý khối bị hỏng (bad cluster)
Đánh dấu 1 sector
Đánh dấu bằng tập tin
Sao lưu (backup)
Kiểm tra lỗi
Lỗi do bad cluster
Lỗi trên bảng FAT
Lỗi trên dữ liệu không hợp lệ
Các hệ thống quản lý tập tin của các hệ điều hành
Hệ điều hành DOS
Đọc sách trang 113
Hệ điều hành Windows
Đọc sách trang 116
Hệ điều hành Windows NT
Đọc sách trang 130
BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 4 – Hệ Thống Quản Lý Nhập Xuất

GV: Nguyễn Duy Nhất
[email protected]

Hệ thống quản lý nhập xuất
Quản lý các thiết bị nhập xuất
Cung cấp phương cách giao tiếp
Giữa các thiết bị
Giữa thiết bị và hệ điều hành
Giữa thiết bị và người sử dụng/các tiến trình
Bảo vệ và xử lý lỗi nhập xuất
Thiết bị nhập xuất
Nhập xuất theo khối (block/cluster)
Dữ liệu được lưu trữ trong các khối có kích thước cố định
Vd : đĩa cứng, đĩa mềm, CD, DVD, …
Đặc điểm : có thể truy xuất từng khối riêng biệt – truy xuất ngẫu nhiên
Nhập xuất tuần tự
Dữ liệu được lưu tuần tự theo chuỗi các bit
Vd : Màn hình, bàn phím, máy in, card mạng, …
Đặc điểm : Truy xuất tuần tự - không thể truy xuất ngẫu nhiên được.
Phần mềm điều khiển thiết bị (Device driver)
Cung cấp giao tiếp phần mềm giữa:
Thiết bị và hệ điều hành
Thiết bị và người sử dụng
Thiết bị và các tiến trình
Do nhà sản xuất thiết bị cung cấp, hoặc tuân theo 1 chuẩn chung của các thiết bị cùng loại
Được cài đặt vào hệ điều hành như 1 chương trình
Cơ chế DMA (Direct Memory Access)
Cơ chế truy cập bộ nhớ trực tiếp
Cho phép thiết bị làm việc trực tiếp với bộ nhớ (phần buffer đã được đăng ký)  giải phóng CPU
Hệ thống nhập xuất trên đĩa
Đĩa cứng
Đĩa mềm
Đĩa quang
Băng từ
Thẻ nhớ
Cấu trúc đĩa cứng
Cấu trúc đĩa cứng
Các thuật toán đọc đĩa
Ảnh hưởng đến tốc độ truy xuất đĩa  tốc độ hệ thống.
Thời gian cho một lần truy xuất đĩa :
Seek time + Latency time + Transfer time
Các thuật toán đọc đĩa :
FCFS
SSTF
SCAN
C-SCAN
LOOK
FCFS (first come – first served)
Yêu cầu nào đến trước được thực hiện trước.
Ví dụ, các yêu cầu :
98,183,37,122,14,124,65,67
Đầu đọc đang ở khối 53.
Thuật toán FSFS : 53  98  183  37  122  14  124  65  67
SSTF (shorted seek-time first)
Ưu tiên đọc các khối gần với vị trí hiện tại của đầu đọc nhất.
Ví dụ, các yêu cầu :
98,183,37,122,14,124,65,67
Đầu đọc đang ở khối 53.
Thuật toán SSTF : 53  65  67  37  14  98  122  124  183
SCAN
Đầu đọc di chuyển về một phía, sau đó di chuyển sang phía ngược lại, và đọc các khối yêu cầu trên đường đi.
Ví dụ, các yêu cầu :
98,183,37,122,14,124,65,67
Đầu đọc đang ở khối 53.
Thuật toán SCAN : 53  37  14  65  67  98  122  124  183
C-SCAN
Đầu đọc di chuyển về một phía, sau khi đi hết, đầu đọc trở về vị trí khối đầu của phía bên kia, và tiếp tục hướng di chuyển.

Ví dụ, các yêu cầu :
98,183,37,122,14,124,65,67
Đầu đọc đang ở khối 53.
Thuật toán SSTF : 53  65  67  98  122  124  183  14  37

LOOK
Tương tự SCAN hoặc C-SCAN. Nhưng thuật toán sẽ tự nhận biết khối yêu cầu nào ở sát phía bên trái và bên phải.
Các thuật toán đọc đĩa : ưu - khuyết điểm
FCFS : thích hợp trong trường hợp dữ liệu được lưu trữ liên tục.
SCAN, C-SCAN, LOOK : thích hợp với lượng dữ liệu cần truy xuất lớn.
SSTF : thường được sử dụng.
Interleave
Chức năng Interleave để đồng bộ hai chức năng đọc và ghi dữ liệu cùng lúc : các sector có số hiệu liên tiếp không nằm kề nhau trên đĩa, mà nằm cách nhau một khoảng = interleave.
Được đặt ra trong quá trình định dạng đĩa.
Một số cơ chế nhập xuất khác
Xem sách trang 178  189
Một số ví dụ : Hệ thống nhập xuất trên DOS, Windows
Xem sách 189 – 205, 210 - 218