CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU HÀNH pot

CHƯƠNG
CHƯƠNG
2
2
C
C
Ấ
Ấ
U TR
U TR
Ú
Ú
C H
C H
Ệ
Ệ
ĐI
ĐI
Ề
Ề
U H
U H
À
À
NH
NH
2.2
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005

N
N
Ộ
Ộ
I DUNG
I DUNG
 Các dịch vụ hệđiều hành (Operating System Services)
 Giao diện HĐH người dùng (User Operating System Interface)
 Lờigọihệ thống (System Calls)
 Các kiểulờigọihệ thống (Types of System Calls)
 Chương trình hệ thống (System Programs)
 Thiếtkế và thựcthi HĐH (Operating System Design and
Implementation)
 Cấu trúc HĐH (Operating System Structure)
 Máy ảo (Virtual Machines)
 Các thế hệ HĐH (Operating System Generations)
 Boot hệ thống (System Boot)
2.3
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
M
M
Ụ
Ụ
C TIÊU
C TIÊU
 Mô tả các dịch vụ một HĐH cung cấpchongười dùng, quá trình và
các hệ thống khác.

 Thảoluận các phương pháp cấutrúcmột HĐH.
 Giải thích các HĐH đượccàiđặtnhư thế nào và chúng boot ra
sao.
2.4
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
C
C
Á
Á
C D
C D
Ị
Ị
CH V
CH V
Ụ
Ụ
HĐH
HĐH
 Mộttậpcácdịch vụ HĐH cung cấpcácchứcnăng hữudụng cho
người dùng:
z Giao diệnngười dùng
 Giao diện hàng lệnh (Command Line Interface - CLI)
 Giao diệnngười dùng đồ họa (Graphics User Interface - GUI)
 Bó (Batch)
z Thựchiệnchương trình:
 Nạpchương trình vào bộ nhớ

 Chạychương trình
 Kết thúc chương trình: bình thường / bấtbìnhthường (chỉđịnh lỗi)
z Các hoạt động I/O
z Thao tác hệ thống file
2.5
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
C
C
Á
Á
C D
C D
Ị
Ị
CH V
CH V
Ụ
Ụ
HĐH
HĐH
(Cont.)
(Cont.)
z Liên lạc
 Thông qua bộ nhớ chia sẻ
 Thông qua truyền thông điêp
z Phát hiệnlỗi
 Xảy ra trong CPU và phầncứng bộ nhớ, trong thiếtbị I/O, trong

chương trình người dùng
 Đốivớimỗikiểulỗi, HĐH chorahànhđộng thích hợp, đảmbảo tính
toán đúng và nhất quán
 Gỡ rối (Debugging)
2.6
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
C
C
Á
Á
C D
C D
Ị
Ị
CH V
CH V
Ụ
Ụ
HĐH
HĐH
(Cont.)
(Cont.)
 Tậpcácchứcnăng khác của HĐH nhằm đảmbảohệ thống hoạt động hiệuquả
thông qua chia sẻ tài nguyên
z Cấp phát tài nguyên (Resource allocation) : nhiềukiểucấp phát tài
nguyên
 Mộtsố (ví dụ CPU cycles,mainmemory, và file storage) có thể có mã

cấp phát đặcbiệt
 Mộtsố khác (ví dụ I/O devices) có thể có mã yêu cầuvàgiải phóng
chung
z Kiểm toán (Accounting) : Lưuvếtsử dụng củangười dùng (kiểutài
nguyên, thờigiansử dụng …)
z Bảovệ và an ninh (Protection and security) :
 Bảovệ : bao gồm đảmbảotấtcả các truy xuất đến các nguyên hệ
thống được điềukhiển
 An ninh : chống truy xuấtbấthợplệđến các tài nguyên
2.7
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
GIAO DI
GIAO DI
Ệ
Ệ
N H
N H
À
À
NG L
NG L
Ệ
Ệ
NH
NH
-
-

CLI
CLI
 CLI cho phép đầuvàolệnh trựctiếp:
 Mộtsố thựchiệntrongphương thứchạt nhân, mộtsố bởi
chương trình hệ thống
 shells
 Đem về một hàng lệnh từ người dùng và thựchiệnnó
– Các lệnh dính liền
– Tên chương trình
2.8
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
GIAO DI
GIAO DI
Ệ
Ệ
N NGƯ
N NGƯ
Ờ
Ờ
I D
I D
Ù
Ù
NG Đ
NG Đ
Ồ
Ồ

H
H
Ọ
Ọ
A
A
-
-
GUI
GUI
 Giao diệnbiểutượng
z Chuột, bàn phím và màn hình
z Các biểutượng (Icons) biểudiễn files, chương trình, hành
động …
z Các phím chuộttrênđốitượng giao diệngâyracáchànhdộng
khác nhau (cung cấp thông tin, chọnlựa, thựchiệnchứcnăng,
mở thư mục…)
 Nhiềuhệ thống bao hàm cả CLI và GUI
z Microsoft Windows
z Apple Mac OS X
z UNIX
z Solaris (Java Desktop, KDE)
2.9
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
L
L
Ờ

Ờ
I G
I G
Ọ
Ọ
I H
I H
Ệ
Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG
NG
 Giao diệnlậptrìnhđếncácdịch vụ
 Thường đượcviết trong ngôn ngữ lậptrìnhmức cao (C / C++ …)
 Đượctruyxuấtbởichương trình thông qua giao diệnlậptrìnhứng
dụng mứccao(Application Program Interface - API)
 Các API thông dụng nhất:
z Win32 API / Windows
z POSIX API cho các hệ thống dựatrênPOSIX (baogồmtấtcả
các phiên bảncủa UNIX, Linux, và Mac OS X), and
z Java API cho máy ảo Java (Java virtual machine - JVM)
2.10
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
V

V
Í
Í
D
D
Ụ
Ụ
L
L
Ờ
Ờ
I G
I G
Ọ
Ọ
I H
I H
Ệ
Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG
NG
 Dãy lờigọihệ thống để sao chép một file
2.11
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th

Edition, Jan 14, 2005
V
V
Í
Í
D
D
Ụ
Ụ
API CHU
API CHU
Ẩ
Ẩ
N
N
 Chứcnăng đọc file ReadFile() trong
z Win32 API— mộthàmđọc file
z Mô tả các tham số:
 HANDLE file—file được đọc
 LPVOID buffer— buffer ởđódữ liệu đượcdọcvào/ viếtra
 DWORD bytesToRead— số bytes được đọc vào buffer
 LPDWORD bytesRead— số bytes được đọctronglần đọcsau
cùng
 LPOVERLAPPED ovl—chỉ ra I/O viết đè được dùng
2.12
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
TH

TH
Ự
Ự
C THI L
C THI L
Ờ
Ờ
I G
I G
Ọ
Ọ
I H
I H
Ệ
Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG
NG
 Thông thường, mộtsố kếthợpvớimỗilờigọihệ thống
z Giao diệnlờigọihệ thống duy trì mộtbảng tương ứng vớicác
số này
 Giao diệnlờigọihệ thống gọilờigọihệ thống mong muốn trong
hạt nhân, trả lại tình trạng lờigọihệ thống và trả lại các giá trị
 Ngườigọi không cầnbiếtvề sự thựcthicủalờigọihệ thống
z Chỉ cần tuân thủ API và hiểucáimà HĐH sẽ làm như kếtquả
z Hầuhết chi tiếtcủagiaodiện HĐH đượcchebởi API
2.13

Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
API
API
–
–
L
L
Ờ
Ờ
I G
I G
Ọ
Ọ
I H
I H
Ệ
Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG
NG
–
–
M
M

Ố
Ố
I QUAN H
I QUAN H
Ệ
Ệ
OS
OS
2.14
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
V
V
Í
Í
D
D
Ụ
Ụ
THƯ VI
THƯ VI
Ệ
Ệ
N C CHU
N C CHU
Ẩ
Ẩ
N

N
 Chương trình C gọilờigọithư viện printf(), printf gọilờigọihệ thống
write()
2.15
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
TRUY
TRUY
Ề
Ề
N THAM S
N THAM S
Ố
Ố
TRONG L
TRONG L
Ờ
Ờ
I G
I G
Ọ
Ọ
I H
I H
Ệ
Ệ
TH
TH

Ố
Ố
NG
NG
 Thông thường, thông tin được đòi hỏi nhiềuhơn định danh củalời
gọihệ thống mong muốn
z Kiểuvàsố lượng thông tin thay đổi tùy theo HĐH và lờigọi
 Ba phương pháp chung để truyềnthamsố
z Truyền than số trong thanh ghi
z Tham sốđượclưutrongmộtkhối/ bảng trong bộ nhớđịachỉ
khối đượctruyềntrongmột thanh ghi (Linux và Solaris)
z Các tham sốđượcbố trí / đẩn lên stack bởichương trình và
được pop từ stack bởi HĐH
z Khối và stack không giớihạn độ dài tham sốđượctruyền
2.16
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
TRUY
TRUY
Ề
Ề
N THAM S
N THAM S
Ố
Ố
THÔNG QUA B
THÔNG QUA B
Ả

Ả
NG
NG
2.17
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
C
C
Á
Á
C KI
C KI
Ể
Ể
U L
U L
Ờ
Ờ
I G
I G
Ọ
Ọ
I H
I H
Ệ
Ệ
TH
TH

Ố
Ố
NG
NG
 Điềukhiển quá trình
 Quảntrị file
 Quảntrị thiếtbị
 Duy trì thông tin
 Liên lạc
2.18
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
S
S
Ự
Ự
TH
TH
Ự
Ự
C HI
C HI
Ệ
Ệ
N TRONG MS
N TRONG MS
-
-

DOS
DOS
(a) At system startup (b) running a program
2.19
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
FreeBSD CH
FreeBSD CH
Ạ
Ạ
Y NHI
Y NHI
Ề
Ề
U CHƯƠNG TRÌNH
U CHƯƠNG TRÌNH
2.20
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
C
C
Á
Á
C CHƯƠNG TRÌNH H
C CHƯƠNG TRÌNH H
Ệ

Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG
NG
 Các chương trình hệ thống cung cấpmôitrường thuậnlợicho
phát triểnvàthựchiệnchương trình. Có thểđược chia thành:
z Thao tác file: Tạo, xóa, sao chép, đổi tên, in, dump, liệtkê…
z Thông tin tình trạng:
 Date, time, lượng bộ nhớ sẵn dùng, không gian đĩa, số
người dùng …
 Thông tin sổ ghi, gỡ rối
 Thông tin cấuhình…
z Sửa đổi file
 Các bộ soạnthảovănbảntạovàsửa đổi files
 Các lệnh tìm kiếmnội dung file và biến đổivănbản
2.21
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
C
C
Á
Á
C CHƯƠNG TRÌNH H
C CHƯƠNG TRÌNH H
Ệ

Ệ
TH
TH
Ố
Ố
NG (cont)
NG (cont)
z Hỗ trợ ngôn ngữ lậptrình
 Compilers, assemblers, debuggers và interpreters
z Nạpvàthựchiệnchương trình
 Bộ nạptuyệt đối, bộ nạptáiđịnh vị, bộ tạonốikết, bộ phủ
lấp, hệ thống gỡirối cho ngôn ngữ mức cao và ngôn ngữ
máy
z Liên lạc
 Cung cấpcơ chế tạonốikết ảogiữa các quá trình, người
dùng và các hệ thống máy tính
 Chophépngười dùng gửi thông điệp các màn hình khác,
duyệt các trang Web, thưđiệntử, log-in từ xa, truyền files
z Các trình ứng dụng
Hầuhếtngười dùng nhìn HĐH dướicácchương trình hệ thống
không dướicáclờigọihệ thống
2.22
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
THI
THI
Ế
Ế

T K
T K
Ế
Ế
& TH
& TH
Ự
Ự
C THI HĐH
C THI HĐ
H
 Cấu trúc bên trong củacác HĐH khác nhau có thể rất khác nhau
 Bắt đầubởixácđịnh các đích và các đặctả
 Bịảnh hưởng bởichọnphầncứng, kiểuhệ thống
 Đích người dùng và đích hệ thống
z Đích người dùng: thuậnlợichoviệcsử dụng, dễ học, tin cậy,
an toàn và nhanh
z Đích hệ thống : dễ thiếtkế, thựcthi, bảotrì, mềmdẻo, tin cậy,
lượng thứ lỗivàhiệuquả
 Tách biệt chính sách và cơ chế là nguyên lý rất quan trọng để đảm
bảo tính mềmdẻo
z Chính sách: làm cái gì?
z Cơ chế: Làm như thế nào?
2.23
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
C
C

Ấ
Ấ
U TR
U TR
Ú
Ú
C ĐƠN GI
C ĐƠN GI
Ả
Ả
N
N
 MS-DOS – Đượcviết để cung cấpcáctínhnăng trong một “không
gian hẹp”
z Không chia thành các modules
z Có cấutrúcnhưng các giao diệnvàcácmức tính năng không
đượctáchbiệt
2.24
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
C
C
Ấ
Ấ
U TR
U TR
Ú
Ú

C PHÂN T
C PHÂN T
Ầ
Ầ
NG C
NG C
Ủ
Ủ
A MS
A MS
-
-
DOS
DOS
2.25
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2005
Operating System Concepts – 7
th
Edition, Jan 14, 2005
PHƯƠNG PH
PHƯƠNG PH
Á
Á
P PHÂN T
P PHÂN T
Ầ
Ầ
NG
NG
 HĐH được chia thành mộtsố tầng (mức), mỗimột đượcxâydựng

trên các mứcthấphơn, mứcthấpnhất là hardware, mức cao nhất
là giao diệnngười dùng
 Với tính module hóa, các tầng đượcxâydựng sao cho mỗimộtchỉ
sử dụng các chứcnăng, dịch vụ củacáctầng thấphơn