BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH TẤT CẢ CÁC ĐẶC ĐIỂM VỀ CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA KERNEL MODE TRONG WINDOWS 2000

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ
KHOA TIN HỌC

BÀI TẬP LỚN
NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH
ĐỀ TÀI
PHÂN TÍCH TẤT CẢ CÁC ĐẶC ĐIỂM VỀ CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG
PHÂN TÍCH TẤT CẢ CÁC ĐẶC ĐIỂM VỀ CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG
CỦA KERNEL MODE TRONG WINDOWS 2000
CỦA KERNEL MODE TRONG WINDOWS 2000
Giáo viên hướng dẫn:
Th.s.GV: Phù Đôn Hậu
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Chương
Huế, ngày 22 tháng 11 năm
2010
MỤC LỤC:
I. Lịch sử của Windows…………………………………………… 3
II. Kiến trúc tầng của Windows 2000………………………………. 6
1. Hạt nhân của hệ điều hành……………………………………… 7
2. Cấu trúc của nhân (Kernel mode) hệ điều hành Windows 2000….7
II.1 Các dịch vụ quản lý ( system sevrices):………………… 7
II.1.1 I/O manager (quản lý vào/ra)…………… 8
II.1.2 File system ( file hệ thống)……………… 11
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
II.1.3 Object manager ( quản lý đối tượng)…… 11
II.1.4 Process manager ( quản lý tiến trình)…… 12
II.1.5 Memory manager (quản lý bộ nhớ )……… 15
II.1.6 Security manager ( theo dõi bảo mật)………16
II.1.7 Cache manager ( quản lý bộ nhớ cache)……17
II.1.8 PnP manager (quản lý plug and play)………18

II.1.9 Config manager (quản lý cấu hình)……… 20
II.1.10 LPC manager ( quản lý LPC)…………… 21
II.1.11 Win32 GDI……………………………… 22
II.2 Kernel (nhân)………………………………………………15
II.3 Lớp phần cứng trừu tượng (HAL-Hardware Abstruction
Layer)………………………………………………………20
3. Các chức năng chính của kernel trong Windows 2000…………29
3.1 Giao tiếp với bộ đếm chương trình……………………30
3.2 Quản lý bộ nhớ……………………………………… 30
3.3 Đồng bộ hoá các đa xử lý…………………………….31
3.4 Lập lịch cho các thread……………………………….32
3.5 Điều khiển các exception của phần cứng…………… 39
III. Tài liệu tham khảo………………………………………………40
2
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
ĐẶT VẤN ĐỀ
Máy tính càng ngày càng trở thành một công cụ, một phương tiện không
thể thiếu của con người, máy tính ngày càng được sử dụng phổ biến đặc biệt là
máy tính cá nhân (pc). Một máy tính hoạt động phải dựa trên hệ điều hành nhất
định. Có rất nhiều hệ điều hành khác nhau, nhưng hệ điều hành mà đa số tất cả
mọi người trên thế giới thường dùng là hệ điều hành Windows của hãng
Microsoft. Hệ điều hành là một phần mềm nhằm giúp người sử dụng giao tiếp với
máy tính một cách đơn giản và hiệu quả hơn. Chính vì thế hệ điều hành có hai
phần chính, phần chế độ dành cho người dùng hay được gọi là use mode và chế độ
nhân hay còn gọi là kernel mode để giao tiếp với phần cứng và sử lý một số chức
năng quan trọng của hệ thống. Vậy phần cốt yếu trong mỗi hệ điều hành đó chính
là kernel mode. Để giúp các bạn hiểu rõ cấu trúc, thành phần và những chức năng
của kernel mode mà cụ thể là kernel mode trong Windows 2000 tôi đã quyết định
chọn đề tài:
“PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC ĐIỂM VỀ CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA

KERNEL MODE TRONG WINDOWS 2000”
Windows 2000 ra đời năm 1999 là một hệ điều hành được nhiều người ưa
chuộng. Nó được sử dụng rộng rãi trên các máy desktop lẫn trong việc điều hành
và quản trị mạng máy tính, mở ra cánh cửa hoàn toàn mới dẫn vào môi trường
máy phục vụ và trạm làm việc, đồng thời giới thiệu những khái niệm quản trị và
quản lý hệ thống mang tính cách mạng.
I. Lịch sử của Windows:
Sự ra đời của công ty Microsoft năm 1975 gắn liền với tên tuổi của Bill
Gates, người đứng đầu và sáng lập chính công ty này.
Phiên bản DOS đầu tiên ra đời vào tháng 8 năm 1981, với tên chính thức là PC
DOS 1.0. Tên gọi MS-DOS chỉ được biết đến kể từ tháng 5 năm 1982 (MS-DOS
1.25). Sau đó, Microsoft lần lượt cho ra đời các phiên bản tiếp theo của MS-DOS
song song cùng với PC-DOS.
3
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
MS-DOS 5.0 ra đời vào tháng 6 năm 1991 bao gồm nhiều tính năng mới như quản
lý bộ nhớ (MEMMAKER.EXE), trình soạn thảo văn bản (MS-DOS Editor), ngôn
ngữ lập trình QBASIC đã trở nên phổ biển một thời trước khi MS-DOS 6.22 ra
đời vào tháng 6 năm 1994. MS-DOS 6.22 cũng là phiên bản DOS cuối cùng được
chạy như một hệ điều hành độc lập (standalone version). Sau khi Windows 95 ra
đời vào năm 1995, các phiên bản MS-DOS tiếp theo đều được phát hành đi kèm
với Windows, chẳng hạn như MS-DOS 7.0 (8/1995) là nền để cho Windows 95
khởi động, và MS-DOS 8.0 đi kèm với Windows ME. Đây cũng là phiên bản cuối
cùng của hệ điều hành này.
MS-DOS thật sự là một hệ điều hành phổ biến trong suốt thập niên 80, và
đầu thập niên 90, cho đến khi Windows 95 ra đời. Cho đến nay, trên các máy chạy
Windows, MS-DOS vẫn được tích hợp vào hệ thống bởi một số tính năng ưu việt
của nó.
Tháng 11/1985, Windows 1.0 ra đời với các chương trình tích hợp như:
MS-DOS, Executive, Calender, Cardfile, Notepad, Terminal, Calculator, Clock,

Control Panel, PIF (Program Information File) Editer, Clipboard, RAMDrive,
Windows Write, Window Paint…. Windows 1.0 khởi đầu cho dòng Windows có
giao diện cửa sổ đơn giản. Mùa thu năm 1987, Windows 2.0 ra đời với những khả
năng mới, hỗ trợ được nhiều ứng dụng mới (Excel, Word for Windows, Corel
Draw, Page Maker, ). Tháng 5/1990, Windows 3.0 ra đời với khả năng đồ hoạ
cao hơn. Năm 1992, các phiên bản nâng cấp Windows 3.1 và Windows 3.11 của
Windows, Windows for Workgroup 3.1 ra đời với các chức năng của mạng ngang
hàng và khả năng chia sẻ tài nguyên trong mạng.
Microsoft Windows là một môi trường cửa sổ và giao diện người – máy
theo ứng dụng (API), nhằm bổ sung thêm các thao tác đa nhiệm cho DOS, và đưa
vào quá trình điện toán theo quy cách IBM một số tính năng giao diện người - máy
theo đồ hoạ của Macintosh.
Windows 9x và Windows NT:
4
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
Năm 1994, công nghệ NT( New Technology) xuất hiện. Các phiên bản đầu
tiên (Windows NT 3.1, 3.5, 4.0) thích hợp cho các máy chủ và các trạm làm việc
trên mạng. Windows NT 3.1, 3.5 có giao diện giống như Windows for Workgroup
3.1 nhưng dựa trên hệ thống tập tin mới NTFS mang tính bảo mật cao hơn. Năm
1995, Windows 95 là hệ điều hành 32 bit đầu tiên của dòng Windows 9x ra đời.
Dòng Windows 9x và Windows NT 4x có các đặc điểm nổi bật như: tính đa người
dùng , cho phép mỗi người sử dụng có một tài khoản (accout) sử dụng riêng độc
lập; màn hình desktop…. Chương trình quản lý tập tin và thư mục Window
Explorer mạnh mẽ. Tích hợp bộ phần mềm Microsoft Office thống lĩnh thị trường
phần mềm văn phòng. Khả năng hỗ trợ phần cứng và phần mềm mạnh mẽ. Khả
năng hỗ trợ mạng cục bộ và Internet mang tính cách mạng cùng với duyệt trình
Web Internet Explorer hiệu quả
Với Windows NT, phiên bản 32 bit giao diện đồ họa người - máy thông
dụng của Microsoft, nó tạo khả năng đa nhiệm thực sự cho những máy tính cá
nhân có cơ sở Intel và các trạm công tác chuyên dụng. Phiên bản này của

Windows có thể bỏ qua DOS và có khả năng thâm nhập tốt hơn vào bộ nhớ hệ
thống so với Windows 3.1.
Microsoft dựa vào Windows 8x và Windows NT làm nền tảng cho các
phiên bản Windows sau này như: Windows CE, Windows Me, Windows 2000,
Windows 2002, Windows XP Windows Server 2003, Kể từ Windows 95, các
phiên bản của Windows 32 bit liên tục được thay thế và Windows trở thành hệ
điều hành thống trị với giao diện người dùng thân thiện, dễ sử dụng.
Windows 2000 và các cải tiến kỹ thuật- công nghệ mới:
Được xây dựng trên nền tảng bảo mật, tính ổn định của Windows NT, có thêm
các đặc điểm dễ sử dụng và tính tương thích cao của Windows 98, Windows 2000
ra đời năm 1999 là hệ điều hành được nhiều người ưa chuộng. Nó được sử dụng
rộng rãi trên các máy đơn desktop lẫn trong việc điều hành và quản trị mạng máy
tính.
Cải tiến kỹ thuật và công nghệ mới so với phiên bản Windows NT:
5
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
Việc kết hợp Windows 98 và Windows NT5 để tạo nên Windows 2000 làm
cho Windows 2000 mạnh mẽ hơn rất nhiều trong toàn bộ lĩnh vực như :
 Các phương thức xác thực tài khoản và bảo mật dữ liệu .
 Khả năng tích hợp phần cứng và phần mềm rộng rãi.
 Khả năng liên kết mạng máy tính mạnh mẽ.
Windows 2000 là hệ điều hành phục vụ nhiều mục đích khác nhau với sự hỗ trợ
tích hợp hệ thống khách/ chủ (client/server) và mạng ngang hàng (pear-to-pear ).
Nó kết hợp chặt chẽ các công nghệ giúp hạ thấp chi phí cho người sử dụng và
cung cấp khả năng nâng cấp từ một mạng nhỏ lên thành một mạng lớn.
Windows 2000 hỗ trợ nhiều loại ứng dụng chạy trên các môi trường khác như MS-
DOS, POSIX 1.x, OS/2 1.x, Windows 95,98 thông qua kiến trúc phân tầng của
mình.
II. Kiến trúc tầng của Windows 2000:
Kiến trúc tầng của Windows 2000 bao gồm tầng người sử dụng (User

mode), tầng hạt nhân (kernel mode) và mô hình bộ nhớ ảo. Các ứng dụng ở User
mode không thể truy cập trực tiếp tới phần cứng, ngược lại, toàn bộ mã chạy dưới
tầng kernel mode có thể truy cập trực tiếp tới phần cứng và bộ nhớ. User mode là
môi trường các hệ thống con, trong đó các ứng dụng khác thông qua các hệ thống
con này để tích hợp vào kernel mode.
Hình sau thể hiện một cách toàn diện cấu trúc bên trong của Windows 2000.
Windows 2000 được chia thành 2 thành phần riêng biệt: phần của người sử dụng
(user) và phần nhân (kernel).
6
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
Hai lớp phần mềm ở mức thấp nhất , HAL và kernel được viết trong C và trong
ngôn ngữ máy và có một phần là phụ thuộc vào phần cứng. Những phần trên
được viết trọn vẹn trong C và gần như là độc lập hoàn toàn với phần cứng. Những
chương trình điều khiển được viết trong C, hay trong C ++.
1) Hạt nhân của hệ điều hành:
Tất cả các thao tác liên quan đến process, thực hiện bởi một phần của hệ điều
hành gọi là hạt nhân – kernel. Kernel chỉ là một phần không lớn (về kích thước
code) của hệ điều hành nhưng nó là một trong số những thành phần được sử dụng
nhiều nhất trong hệ điều hành. Đây là các phần cốt lõi của chương trình thường trú
trong bộ nhớ, và thực hiện hầu hết các nhiệm vụ điều hành chính. Do đó kernel
thường luôn được nạp vào bộ nhớ, trong khi các thành phần khác có thể nằm ở bộ
nhớ ngoài và chỉ được nạp vào khi cần.
7
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
2) Cấu trúc của nhân(kernel-mode) hệ điều hành Windows 2000 gồm có:
2.1 Các dịch vụ quản lý ( system sevrices):
2.1.1 Quản lý vào/ra (I/O manager)
Quản lí vào/ra cung cấp một khung để quản lý những thiết bị vào ra và
cung cấp các dịch vụ chung cho các thiết bị vào ra. Nó cung cấp phần còn lại của
hệ thống với các thiết bị vào ra độc lập, gọi là trình điều khiển thích hợp để thực

hiện vào ra vật lý. Nó cũng chứa tất cả các trình điều khiển vào ra. File hệ thống
(file systems) chính xác là các trình điểu khiển thiết bị dưới sự điều khiển của
chương trình quản lý vào ra.
Mục đích của hệ thống vào/ra Windows 2000 là để cung cấp một cơ cấu có
tổ chức các kênh truy nhập một cách có hiệu quả các thiết bị vào/ra. Windows
2000 đã được thiết kế với một khung tổng quát giúp các thiết bị mới có thể tích
hợp vào máy một cách dễ dàng.
2.1.1.1 Lời gọi hệ giao tiếp lập trình ứng dụng vào/ra .(input/output API Calls)
Windows 2000 có hơn 100 lời gọi tách rời, phục vụ cho sự đa dạng của các
thiết bị vào/ra, bao gồm cả chuột, phím, card âm thanh, điện thoại, bộ phận điều
khiển ổ đĩa v.v…. Có lẽ quan trọng nhất là hệ thống đồ họa, vì ở đó có hàng nghìn
lời gọi Win32. Ở đây chúng ta sẽ tiếp tục, đề cập đến phạm trù của một vài lời gọi
Win32, mỗi cái có nhiều lời gọi. Một tóm lược ngắn gọn những phạm trù được
cho Trong hình 11-29.
Tồn tại lời gọi Win32 để tạo ra, làm mất hiệu lực, và quản lý trong
Windows. Windows có một số rộng lớn những kiểu và những tùy chọn mà có thể
được chỉ rõ.
Có hàng trăm chức năng sẵn có để vẽ và tô, hạn chế từ việc cài đặt một
điểm đơn đến việc làm cho sự hoạt động của các vùng phức tạp bị chia nhỏ ra.
Nhiều lời gọi được cung cấp để vẽ các dòng và những hình hình học cơ bản khác
nhau.
8
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
API GROUP DESCRIPTION
Window management Create, destroy, and manage windows
Menus Create, destroy, and append to menus and menus bars
Dialog boxes Pop up a dialog box and collect infomation
Painting and drawing Display points, lines, and geometric tigures
Text Display text in some font, size, and color
Bitmaps and icons Placoment of bitmaps and icons on the screen

Colors and palettes Manage the set of colors available
The clipboard Pass information from one application to another
Input Get information from the mouse and keyboard
Figure 11-29. Some categories of Win32 API calls.
2.1.1.2 Sự thực thi của I/O
Chức năng chính của quản lý vào/ra là sẽ tạo ra một khung mà trong đó
thiết bị vào/ra khác có thể hoạt động. Cấu trúc cơ bản của khung là thiết lập một
thủ tục dùng thiết bị độc lập cho những khía cạnh nhất định của thiết bị vào/ra
cộng với sự thiết lập những thiết bị điều khiển đã được nạp vào để giao tiếp với
những thiết bị.
2.1.1.3 Những bộ điều khiển thiết bị.
Để chắc chắn rằng những bộ điều khiển thiết bị làm việc tốt với phần còn
lại của Windows 2000, Microsoft đã định nghĩa một mô hình trình điều khiển
Window mà người ta hy vọng những bộ điều khiển thiết bị đó sẽ có tính tương
thích cao. Hơn nữa, nó cũng đã cung cấp một bộ công cụ, được thiết kế để giúp đỡ
những người viết thủ tục trình điều khiển, bộ phận điều khiển Conformant. Trong
mục này chúng ta sẽ tóm tắt khảo sát mô hình này. Trình điều khiển Conformant
phải phù hợp với tất cả các yêu cầu sau đây cũng như một vài thứ khác:
1. Kênh truy nhập những yêu cầu vào/ra, mà trong đó là một định dạng
chuẩn.
2. Cho phép các thiết bị plug-and-play có thể được tự động được thêm
vào hay di chuyển.
3. Cho phép quản lý nguồn điện thích hợp.
4. Là reentrant để sử dụng trên những bộ đa xử lý
9
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
5. Linh động di chuyển giữa Windows 98 và Windows 2000.
Những Yêu cầu vào/ra được chuyển cho những trình điều khiển trong các dạng
mẫu của một gói đã được chuẩn hóa gọi là một IRP (Gói Yêu cầu vào/ra). Trình
điều khiển phải có khả năng để xử lý các yêu cầu vào ra.

Một trình điều khiển trong Windows 2000 có thể làm mọi công việc liên
quan đến những gì nó quản lý, như trình điều khiển máy in trong hình 11-30. Mặt
khác, trình điều khiển có thể cũng được xếp chồng lên, nghĩa là một yêu cầu có thể
xuyên qua một cách có trình tự của trình điều khiển, mỗi phần của công việc. Hai
stack cũng đuợc minh hoạ hình 11-30.
Một sử dụng phổ biến của trình điều khiển ngăn xếp là ngăn cách ngoài
quản lý bus từ chức năng làm việc của các thiết bị điều khiển thực tế. Quản lý bus
trên các bus PCI khá phức tạp vì có nhiều loại của nhiều chế độ và các cách thực
hiện của các bus và bằng việc phân chia công việc này từ phần chuyên biệt về thiết
bị, những người viết trình điều khiển được giải phóng từ việc kiểm soát bus như
thế nào. Họ có thể chỉ sử dụng các bộ điều khiển chuẩn trong ngăn xếp của chúng.
10
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
Trình điều khiển ngăn xếp có khả năng chèn những trình điều khiển lọc vào trong
ngăn xếp. Một trình điều khiển lọc thực hiện sự biến đổi nào đó trên dữ liệu đang
trên kênh truyền. Chẳng hạn, Một trình điều khiển lọc có thể nén dữ liệu đang trên
đường tới đĩa hay mã hóa dữ liệu đang trên đường tới mạng.
2.1.2 File hệ thống:
Ngoài hệ thống tập tin chủ yếu NTFS (New Technology File System) của
mình cùng với các hệ thống tập tin khác được Windows NT hỗ trợ, Windows 2000
còn hỗ trợ thêm hai hệ thống tập tin FAT32 của windows 9x và hệ thống tập tin
mã hoá EFS (Encrypting File System).
FAT ( File Allocation Table) là một bảng mà hệ thống lưu giữ các thông tin
cơ bản nhất của mỗi tập tin. Con số 16 và 32 trong FAT16, FAT32 chỉ số lượng
các bit sử dụng để tạo địa chỉ lưu trữ dữ liệu, trong khi NTFS sử dụng đến 64 bits.
FAT16 chỉ sử dụng trong DOS, Win 3.1, Win 95 (phiên bản đầu tiên)Win 9x/ME.
Các hệ điều hành này không thể đọc hay ghi các tập tin FAT32 hay NTFS. FAT16
chỉ có thể tạo ra 65535 địa chỉ.Kích thước lớn nhất của phân vùng partition có thể
được là 2GB đối với hệ thống FAT16.
FAT32 được dùng trong Win95 SE, Win 98, Win Me, Win 2000 và Win XP. Các

hệ điều hành này có thể đọc và ghi các file FAT16 nếu còn có một partition định
dạng FAT16 khác. Với FAT32, kích thước tối đa của một partition có thể lên tới
2Terabytes, còn NTFS là 16 Exabytes!
2.1.3 Quản lý đối tượng:
Trình quản lý đối tượng quản lý tất cả các đối tượng được biết đến trong hệ
điều hành. Các đối tượng bao gồm các tiến trình, các tuyến đoạn (luồng), tập tin,
các thư mục, các tín hiệu, thiết bị vào ra, thời gian, và nhiều thứ khác. Quản lý đối
tượng phân chia 1 khối của bộ nhớ ảo từ nhân địa chỉ rỗng khi 1 đối tượng đã
được tạo ra và đưa nó về danh sách cây khi đối tượng không được phân chia. Công
việc của nó là theo dõi kiểm tra tất cả các đối tượng.
Mỗi đối tượng được quản lý bởi trình quản lý đối tượng gồm có 2 phần:
Phần tiêu đề và phần nội dung. Tiêu đề chứa thông tin trạng thái của đối tượng
11
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
được quản lý, trong khi phần nội dung chứa dữ liệu đối tượng và các dịch vị cụ
thể. Tiêu đề đối tượng chứa dữ liệu nhất định, thể hiện các tiết, chẳng hạn như
Object Name (giúp xác định các đối tượng), Object Directory (thư mục đối tượng),
Security Descriptors (quy định quyền truy cập cho một đối tượng), Quota
Charges (tài nguyên được đối tượng sử dụng), Open handle count (số lần một sử
lý, bộ nhận diện đối tượng đã được mở), Open handle list (danh sách các đối
tượng và các tài liệu tham khảo), Reference count ( số lượng các tài liệu tham khảo
trực tiếp cho đối tượng), và các Type (xác đinh cấu trúc nội dung một đối tượng)
của đối tượng.
Một Type đối tượng chứa các thuộc tính duy nhất cho các loại đối tượng
cũng như phương pháp thực hiện và các dịch vụ được cung cấp bởi đối tượng.
Đối tượng quản lý bởi trình quản lý đối tượng ít nhất phải ở cung cấp một bộ dịch
vụ được xác định trước: Close (đóng một đối tượng đang được xử lý), Duplicate
(tạo và chia sẻ quyền truy cập đến đối tượng), Query object ( thu thập thông tin về
các thuộc tính của đối tượng), Query security (mô tả bảo mật của đối tượng), Set
security (thay đổi các truy cập bảo mật), và Wait (để đồng bộ hóa với một hoặc

nhiều đối tượng thông qua các sự kiện nhất định). Loại đối tượng cũng có một số
thuộc tính thông thường, bao gồm tên kiểu, quyền truy cập, và thông tin đồng bộ
hóa.
Object name được sử dụng để đưa ra một định danh để mô tả một đối
tượng, để hỗ trợ tra cứu đối tượng. Đối tượng quản lý duy trì danh sách các tên đã
giao cho các đối tượng đang được quản lý. Object directories được sử dụng để
phân loại đối tượng theo từng loại.
2.1.4 Quản lý tiến trình:
Windows 2000 hỗ trợ những tiến trình truyền thống, có thể liên lạc và đồng
bộ với một cái khác, mỗi tiến trình chứa ít nhất một luồng, mỗi luồng chứa ít nhất
12
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
một cấu trúc, hơn nữa những tiến trình có thể làm chủ những công việc cho mục
đích quản lý những tài nguyên chính xác. Đồng thời những tiến trình, luồng và cấu
trúc cung cấp một công cụ thiết lập tổng quát cho quản lý song song và chia sẻ tài
nguyên, cùng trên đơn vị tiến trình( thiết bị CPU đơn) và trên những tiến trình đa
nhiệm (thiết bị CPU đa nhiệm).
Một công việc trong Windows 2000 tập hợp của một hoặc nhiều hơn một
tiến trình mà được quản lý như một đơn vị, với mỗi tiến trình sẽ có chỉ tiêu và giới
hạn tài nguyên nhất định, chỉ tiêu bao gồm những mục như số lớn nhất của những
tiến trình, và cách sử dụng bộ nhớ lớn nhất, ngoài ra trước khi xử lý toàn bộ những
công việc có thể cũng chịu sự hạn chế bảo mật trên những tiến trình. Vì thế hệ
điều hành hiện hữu trong mỗi địa chỉ tiến trình, nhưng bảo vệ từ sự can thiệp vào
của bộ nhớ quản lý đơn vị phần cứng. Một tiến trình có một ID, một hoặc nhiều
hơn một luồng, một danh sách điều khiển (quản lý trong kernel mode), và một truy
cập phần mã thông báo nó được bảo mật thông tin. Đây là những nội dung định
nghĩa ban đầu của không gian địa chỉ và những tạo lập đầu tiên cho luồng.
Một luồng tạo thành cơ sở cho việc lập lịch của CPU nhưng hệ điều hành
luôn chọn một luồng để thực thi, không phải là một tiến trình. Do đó, mọi luồng
đều có một trong những trạng thái(sẵn sàng, thực thi, bị khóa,…). Một tiến trình

có thể được tự động tạo ra bởi một lời gọi trong Win32 mà chỉ rõ địa chỉ trong
khoảng thời gian gửi kèm theo không gian địa chỉ của tiến trình tại thời điểm này
nó bắt đầu được thực thi. Mỗi luồng có một ID của luồng, chúng được cấp từ các
không gian tương tự nhau như các ID của tiến trình, vì vậy một ID có thể không
bao giờ được sử dụng cho cả tiến trình và luồng tại cùng một thời điểm. Các ID
của tiến trình và luồng là bội của bốn vì vậy chúng có thể được sử dụng như danh
mục byte vào trong bảng kernel, giống như những đối tượng khác.
Trong thời gian bắt đầu được thành lập hay trong quá trình hoạt động, tiến
trình cần có một số các tài nguyên như: CPU, bộ nhớ, các thiết bị nhập/xuất để
13
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
hoạt động. Sau khi kết thúc tiến trình, các tài nguyên này sẽ được trả lại cho hệ
điều hành để sử dụng cho các tiến trình tiếp theo. Ngoài ra hệ điều hành còn phải
đảm bảo được việc phân phối thời gian sử dụng CPU cho mỗi tiến trình trong môi
trường đa nhiệm, giúp các tiến trình trao đổi thông tin và đồng bộ hoá hoạt động
của chúng. Các hệ thống quản lý các tiến trình phải có khả năng thực hiện các tác
vụ bất kỳ cần thiết cho các tiến trình hoặc phục vụ cho các tiến trình. Các tác vụ
này bao gồm:
- Tạo lập một tiến trình.
- Huỷ bỏ một tiến trình.
- Trì hoãn một tiến trình.
- Tái kích hoạt một tiến trình.
- Thay đổi mức độ ưu tiên của một tiến trình.
- Khoá một tiến trình.
- Đánh thức một tiến trình.
- Gửi một tiến trình đi.
- Giúp một tiến trình có khả năng liên lạc với một tiến trình khác.
 Tạo lập một tiến trình bao gồm các việc sau:
- Đặt tên cho một tiến trình.
- Chèn thêm một tiến trình vào danh sách các tiến trình đã được biết

của hệ thống.
- Xác định mức độ ưu tiên ban đầu của tiến trình.
- Tạo lập khối điều khiển tiến trình.
- Phân phát các tài nguyên ban đầu cho tiến trình.
Mỗi tiến trình có thể tạo ra một tiến trình mới. Nếu như vậy, tiến trình sản sinh
ra tiến trình khác được gọi là tiến trình cha, còn tiến trình được sản sinh ra được
gọi là tiến trình con. Một tiến trình con được sinh ra từ một tiến trình cha, một tiến
trình cha có thể có nhiều tiến trình con, tiến trình cha kết thúc khi tiến trình con đã
kết thúc.
14
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
 Huỷ bỏ một tiến trình có nghĩa là huỷ bỏ nó hoàn toàn ra khỏi hệ thống.
Các tài nguyên của tiến trình này được trả lại cho hệ thống. Việc huỷ bỏ tiến trình
sẽ phức tạp hơn nếu tiến trình đó đã sản sinh ra các tiến trình con khác. Trong
Windows 2000 các tiến trình con sẽ bị tự động huỷ bỏ nếu tiến trình cha của
chúng bị huỷ, còn một số hệ thống khác thì các tiến trình con được tiến hành độc
lập với tiến trình cha và việc huỷ bỏ tiến trình cha không ảnh hưởng gì đến việc
huỷ bỏ tiến trình con.
 Một tiến trình bị trì hoãn sẽ tiếp tục tiến hành khi chúng được tái kích hoạt.
Việc trì hoãn là một tác vụ quan trọng và được thi hành bằng nhiều cách tuỳ theo
từng hệ thống. Việc trì hoãn thường tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn.
Chúng thường được hệ thống thực hiện để tạm thời xoá đi các tiến trình nào đó
nhằm giảm tải trong các quá trình nạp. Đối với việc trì hoãn lâu dài, nguồn tài
nguyên tiến trình đang “chiếm giữ” sẽ được giải phóng. Vấn đề quyết định giải
phóng tài nguyên này phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng của mỗi tài nguyên. Còn
riêng bộ nhớ sơ cấp sẽ được giải phóng ngay khi một tiến trình được trì hoãn.
 Tái kích hoạt một tiến trình là làm cho tiến trình đó bắt đầu hoạt động lại từ
thời điểm nó bị trì hoãn. Khi được tái kích hoạt, tiến trình sẽ được nạp lại
ngữ cảnh của nó khi nó bị trì hoãn. Nó sẽ được cấp đầy đủ tài nguyên và
tiếp tục thực hiện.

 Thay đổi mức độ ưu tiên của một tiến trình thường là bổ xung giá trị mức
ưu tiên trong khối điều khiển của tiến trình.
Thay đổi mức ưu tiên của tiến trình làm cho mức độ sử dụng CPU của các tiến
trình được công bằng hơn. Mức ưu tiên của tiến trình sẽ quyết định nó được thực
hiện trước hay sau một tiến trình khác. Quản lý tiến trình xây dựng một bản thông
tin tiến trình trong đó có chứa thông tin về độ ưu tiên của tiến trình. Trình quản lý
tiến trình cung cấp một cơ chế dựa vào độ ưu tiên của tiến trình để quản lý chúng,
và nạp địa chỉ của chúng vào các thanh ghi của CPU để CPU xử lý. Đó là chìa
khoá để tối đa chương trình ở trong windows 2000.
2.1.5 Quản lý bộ nhớ:
15
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
Quản lý bộ nhớ là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của hệ điều hành.
Để tăng hiệu suất sử dụng của CPU, các hệ điều hành hiện nay đều hỗ trợ chế độ
đa nhiệm cho nên nhu cầu chia sẻ bộ nhớ giữa các tiến trình khác nhau nảy sinh.
Khi có yêu cầu, hệ điều hành phải phân phối vùng nhớ cho các tiến trình. Muốn
được như vậy hệ điều hành phải đảm bảo được các yếu tố sau:
- Phương pháp chuyển đổi một địa chỉ tượng trưng trong chương trình
thành một địa chỉ thực trong bộ nhớ chính.
- Phương pháp mở rộng bộ nhớ có sẵn để lưu trữ được nhiều tiến trình
đồng thời.
- Phương pháp để hai tiến trình chia sẻ thông tin trong bộ nhớ.
- Phương pháp ngăn chặn các tiến trình xâm nhập đến vùng nhớ được
cấp phát cho các tiến trình khác.
Bộ nhớ quản lý bởi Windows 2000 sử dụng kỹ thuật phân trang theo kiến
trúc bộ nhớ vật lý ảo, Win này quản lý tương ứng các trang nhớ ảo với các trang
nhớ vật lý do đó nó xây dựng được cơ chế quản lý các tiến trình của các trang nhớ
khác nhau dựa vào không gian địa chỉ đồng thời nó cũng điều khiển tương tác giữa
lời gọi hệ thống với bộ nhớ ảo.
Window 2000 có một hệ thống bộ nhớ ảo vô cùng phức tạp. Nó có một số

hàm của Win 32 để sử dụng và một phần thi hành cộng với 6 thành phần của
kernel để quản lý nó. Ở trong đoạn tiếp theo chúng ta có thể thấy những quy tắc cơ
sở, những dạng thức giao tiếp của Win 32, và việc thực thi.
2.1.6 Quản lý bảo mật:
Khi máy tính càng trở nên gần gũi và tiện dụng với chúng ta hơn thì vấn đề
bảo mật càng phải được quan tâm hơn. Mục đích của bảo mật trong Widows 2000
là quản lý, theo dõi, bảo mật và giám sát việc thi hành kỹ thuật bảo mật phức tạp
của windows 2000.
Vấn đề bảo vệ máy tính là yếu tố cần thiết. Bảo vệ bên ngoài liên quan đến
việc bảo vệ máy tính không bị xâm nhập và phá hoại, bảo vệ giao diện của người
sử dụng. Nhận dạng người sử dụng bằng use name và password trước khi người sử
16
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
dụng đó được cho phép truy nhập vào hệ thống. Bảo vệ bên trong liên quan đến sự
đảm bảo các thao tác, các tiến trình, các thành phần quan trọng của hệ thống, đảm
bảo chắc chắn hệ thống máy tính không bị xâm phạm và bảo đảm tính toàn vẹn
của các chương trình và dữ liệu.
Việc bảo vệ các hoạt động của hệ thống có thể sử dụng nhiều phương pháp,
thủ tục khác nhau, có thể thực hiện bằng sự quản lý ngay ở quá trình cài đặt máy
tính, phân quyền truy nhập cho từng đối tượng cụ thể, thực hiện việc phân cấp hệ
thống, dữ liệu và ứng với từng cấp thì quy định quyền truy cập khác nhau. Hệ điều
hành Windows 2000 có hai chế đọ chính, đó là chế độ người dùng use mode và
chế độ nhân kernel mode. Ứng với mỗi chế độ thì có các quyền truy cập nhất định,
các ứng dụng chạy trong chế độ use mode sẽ không được truy cập một số hàm
trong chế độ kernel mode. Ví dụ như ứng dụng ntoskrnl.exe không thể chạy được
ở chế độ Win32 mode.
2.1.7 Quản lý bộ nhớ cache:
Cache thực chất là một thiết bị lưu trữ, cũng giống như các thiết bị lưu trữ
khác trong một máy tính. Tuy nhiên, thiết kế và tính năng của nó có một số đặc
tính khác đáng chú ý, cache được các thanh ghi của CPU truy xuất trực tiếp nên sẽ

giảm được thời gian truy xuất dữ liệu một cách đáng kể, nhanh hơn cả bộ nhớ vật
lý(RAM).
17
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
Công việc của trình quản lý cache là lưu lại các khối file hệ thống mà đã
được sử dụng gần đây trong bộ nhớ để giảm bớt thời gian truy nhập cho bất kỳ sự
truy nhập nào sau này. Tuy nhiên không phải các file hệ thống sẽ được lưu lại toàn
bộ. Chính vì vậy việc xác định dữ liệu nào cần được lưu lại trong cache là một
công việc rất quan trọng. Windows 2000 có thể làm việc với tất cả các file hệ
thống đang sử dụng bao gồm NTFS, FAT32…,và thậm chí cả các file CD-ROM.
Cache của Windows 2000 được tổ chức bởi khối bộ nhớ ảo, không phải là bộ nhớ
vật lý, nhưng chúng có những phương pháp truy xuất như bộ nhớ vật lý.
Trình quản lý cache giữ các khối file hệ thống được sử dụng gần đây vào
trong bộ nhớ để tăng tốc độ truy cập chúng trong trường hợp chúng cần được gọi
lại. Công việc của nó là định hình khối nào hầu như là chắc chắn sẽ được gọi lại và
khối nào không. Nó có thể thực hiện được để định cấu hình trong Windows 2000
với nhiều hệ thống tập tin. Trong trường hợp nào quản lý bộ nhớ cache làm việc
cho tất cả chúng.Khi một khối cần quản lý bộ nhớ gọi hệ thống tập tin thích hợp
với nó, tập tin lúc đó có thể được lưu vào trong địa chỉ của các tiến trình. Quản lý
bộ nhớ cache phải tương tác với quản lý bộ nhớ ảo để cung cấp các tính chắc chắn
cần thiết. Số lượng các trang lưu trữ trong cache là động và chúng có thể thêm một
dữ liệu mới vào cache hay loại bỏ nó đi nếu không cần thiết.
2.1.8 Quản lý plug and play:
Plug and play là một kỹ thuật mới, xuất hiện lần đầu tiên trong Windows
NT. Kỹ thuật này cho phép một thiết bị ngoại vi vào được kết nối với hệ thống sẽ
tự động cấu hình mà không yêu cầu khởi động lại hay chạy các chương trình
setup. Bộ điều khiển các thiết bị (thường do hệ điều hành cung cấp) sẽ xác định
thiết bị được cắm vào cổng nào từ đó cung cấp tài nguyên và trình điều khiển theo
yêu cầu của thiết bị đó.
Kỹ thuật plug and play là một tiêu chuẩn về phần cứng mới nổi lên trong

công nghệ đối với các bộ phận phần cứng bổ sung thêm trong máy tính, yêu cầu
các bộ phận đó có khả năng tự đồng nhất hoá, và đáp ứng yêu cầu trong một loại
tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn plug and play đòi hỏi phần cứng lẫn phần mềm đều phải
18
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
thực hiện nhiệm vụ của mình. Phần cứng đó là BIOS loại plug and play có khả
năng nhận biết được các bộ phận máy của hệ thống ngay khi khởi động máy tính.
Sau đó BIOS sẽ duy trì tác động về bất kỳ những thay đổi về cấu hình quan trọng
nào mà bạn có thể gây ra, nên nó có thể chuyển những thông tin này cho hệ điều
hành, phần mềm này là một hệ điều hành phù hợp với plug and play. Với chuẩn
plug and play bạn không cần phải cài đặt các thiết bị hay quan tâm đến các cầu nối
và các mạch chuyển dip, hoặc các driver tương thích với phần mềm đối với các
loại máy in mới nhất.
Kiến trúc tiên tiến của windows 98 này được windows 2000 hỗ trợ đầy đủ,
trong khi tiền nhiệm windows NT không hỗ trợ. Một khi có một thiết bị được cắm
vào máy tính, windows 2000 sẽ thông báo và tự động tìm driver thích hợp để cài
đặt thiết bị đó vào máy. Như USB cắm vào là sử dụng được ngay.
Chúng ta tiến hành đi vào tìm hiểu Windows 2000 phát hiện “plug and
play” thiết bị mới như thế nào.
Plug and play là một sự kết hợp của BIOS, các thiết bị phần cứng, hệ điều
hành, trình điều khiển thiết bị và tài nguyên hệ thống. Trong phần này, bạn sẽ thấy
Plug and Play phát hiện phần cứng trên ACPI và hệ thống phi ACPI. Ví dụ các
bước mà Windows 2000 thực hiện khi phát hiện một thiết bị USB mới đã được
thêm vào hệ thống ACPI – compliant. Như vậy khi sử dụng một hệ thống máy tính
ACPI, Windows 2000 sẽ quản lý Plug and Play không phụ thuộc vào hệ thống
BIOS.
 Khi bạn them một thiết bị USB mới vào hệ thống máy tính của bạn,
các bus USB phát hiện các thành phần mới và thông báo cho các
trình điều khiển chức năng thay đổi.
 Trình điều khiển chức năng thông báo cho Plug and Play Manager

có một thiết bị mới đã được them vào hệ thống.
 Các Plug and Play Manager truy vấn các bus USB để xác đinh vị trí
các trình điều khiển cho cây thiết bị hiện tại. Một ngắt yêu cầu gói
19
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
(IRP) được gửi từ các Plug and Play Manager để xác định các thiết
bị hiện có trên bus USB.
 Khi bus USB hoàn thành IRP, nó được gửi trở lại thông qua thiết bi
ngăn xếp cho Plug and Play Manager, trong đó xác định xem một
thiết bị đã được them vào hoặc gỡ bỏ.
 Quản lý Plug and Play có được trông tin về thành phần và sau đó bắt
đầu cấu hình nó.
 Quản lý Plug and Play tìm kiếm thông qua registry để xác định xem
thiết bị đã từng cài đặt trên hệ thống.
 Nếu thiết bị chưa từng cài đặt trên hệ thống thì Plug and Play
Manager cập nhật các registry với trông tin về thiết bị.
 Quản lý Plug and Play tìm và tải các trình điều khiển cho thiết bị nếu
có.
 Quản trị Plug and Play chỉ định tài nguyên hệ thống cần thiết cho
thiết bị.
 Quản trị Plug and Play sẽ gửi một IRP để kích hoạt thiết bị.
Nếu hệ thống của bạn không hỗ trợ ACPI-compliant, bạn phải vô hiệu hóa
Plug and Play hỗ trợ hệ điều hành trong hệ thống của BIOS trước khi cài đặt
Windows 2000. Điều này sẽ cho phép các BIOS quản lý cấu hình Plug and Play.
Các bước sau đây phác thảo cách Plug and Play được cấu hình bởi hệ thống BIOS.
 BIOS Plug and Play được cô lập với các thiết bị ISA. Card PCI sẽ tự
động cô lập và không cần sự giúp đỡ từ BIOS.
 Một bản đồ được xây dựng để xác định các tài nguyên thiết bị không
sử dụng Plug and Play.
 BIOS xác định các thiết bị đầu vào và đầu ra cần thiết trong quá

trình khởi động.
 Nếu hệ thống xác định rẳng các thiết bị khởi động có một ROM, thì
nó sẽ khởi tạo nó.
 Các cấu hình còn lại BIOS sử dụng các tài nguyên hệ thống có sẵn.
20
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
 Tất cả các thiết bị được kích hoạt.
 Các Rom thêm vào được khởi động.
Bắt đầu nạp bộ khởi động.
2.1.9 Quản lý cấu hình (Config Manager)
Config Manager chứa thông tin khởi động về mỗi thiết bị được cài đặt trong
Windows. nó lấy danh sách từ HKEY_CURRENT_CONFIG và kiểm tra mỗi thiết
bị khi khởi dộng. Nếu một thiết bị được tìm thấy không có trong danh sách này, nó
sẽ thông báo thông tin đó cho hệ thông để cài đặt. Nếu một thiết bị trong danh
sách không còn trong hệ thống, nó sẽ được đánh dấu.
2.1.10 Quản lý LPC (LPC manager):
LPC (giao tiếp liên tiến trình và không phải lời gọi thủ tục cục bộ) là một
thông báo tốc độ cao đặt cơ sở cho cơ chế giao tiếp được thực hiện trong nhân của
NT. LPC có thể được sử dụng cho giao tiếp giữa hai kiểu tiến trình người sử dụng,
giữa một tiến trình kiểu người sử dụng và một kiểu trình điều khiển kiểu nhân hay
giữa hai trình điều khiển kiểu nhân. Một ví dụ là hai tiến trình kiểu người sử dụng
liên lạc qua LPC. Giống như CSRSS.exe đang nói chuyện với SMSS.exe thông
qua SmssWinStationApiPort trong khi việc tạo ra một phiên đăng nhập hay bất kỳ
tiến trình nào nói tới LSASS.exe thông qua LsaAuthenticationPort thay cho lý do
bảo mật ví dụ khác của một kiểu tiến trình người sử dụng giao tiếp với một trình
điều khiển kiểu nhân có thể là Build KSecDD.sys nói chuyện với LSASS.exe cho
sự mật mã khoá EFS và giải mã trong suốt thời gian đọc/ghi của một tập tin được
viết lại thành mật mã.
LPC sử dụng hai cơ chế khác cho dữ liệu chuyển qua giữa tiến trình client và tiến
trình server. Nó sử dụng bộ đệm thông báo LPC (cho dữ liệu cỡ nhỏ hơn 304 byte)

hay nó sử dụng một phần bộ nhớ dùng chung được ánh xạ tới cả client không gian
địa chỉ server (với kích thước dữ liệu hơn 304 byte).
Ngoài được dùng như giao thức lựa chọn của những lời gọi thủ tục từ xa giữa
những tiến trình chạy trên cùng hệ thống, LPC thì cũng được sử dụng ở khắp nơi
trong hệ thống ví dụ như cho giao tiếp của ứng dụng Win32 Với CSRSS.exe, sự
21
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
an toàn trong giao tiếp của màn hình với SASS, giao tiếp của WinLogon với
LSASS v.v
LPC giám sát việc thi hành mô hình giao tiếp đồng bộ giữa những tiến trình client
và tiến trình server. Vista phản đối việc sử dụng LPC đang sử dụng một cơ chế
mới gọi là giao tiếp không đồng bộ các liên tiến trình cục bộ (ALPC). ALPC có
một lợi thế cố hữu thông qua LPC trong đó tất cả lời gọi đó từ client đến server là
không đồng bộ, client không cần tới block/wait cho trình phục vụ để trả lời tới một
message. Trong Vista, những lời gọi ứng dụng kế thừa tới LPC APIs thì tự động
được gửi một lần nữa tới ALPC APIs mới hơn.
Với Windows 2000:
- Khả năng message-passing trong Windows 2000 được gọi là LPC (local
procedure call). LPC trong Windows 2000 cho phép giao tiếp giữa 2 tiến trình trên
cùng máy.
- Mọi client gọi 1 subsystem cần có 1 kênh giao tiếp (connection port hay
communication port) được cung cấp bởi port object.
- Sử dụng 3 kỹ thuật chuyển message qua cổng:
- dùng message queue của cổng: message ≤ 256 byte
- dùng bộ nhớ chia sẻ: dung lượng message lớn hơn
- dùng kỹ thuật callback: khi client/server không thể đáp ứng lập tức
2.1.11 Win32 GDI (giao diện thiết bị đồ hoạ):
Giao diện thiết bị đồ họa Win32 thực hiện xử lý các mô đun chứa đựng lời gọi hệ
thống (nhưng không phải là tất cả). Nó bắt đầu với không gian người sử dụng
nhưng lại được di chuyển đến không gian nhân trong NT 4.0 để hoàn thiện sự thực

thi. Giao diện thiết bị đồ họa điều khiển hình ảnh cho màn hình và máy in. Nó
cung cấp lời gọi hệ thống tới chương trình người sử dụng cho phép được viết trên
màn hình và máy in trong một phạm vi thiết bị độc lập.Nó cũng gồm việc quản lý
window và các bộ phận điều khiển hiển thị. Trước khi tới NT 4.0, nó cũng là
không gian người sử dụng nhưng sự thực thi đó đã thất bại, cho nên Microsoft
chuyển nó vào trong nhân (kernel) và làm tăng tốc độ của nó lên. Chúng được đề
22
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
cập đến và đánh giá như trong hình 11-7 nhưng đó không phải là tất cả. Ví dụ như,
Win32 và mô đun thiết bị giao diện đồ họa là rộng hơn phần còn lại của việc phối
hợp thực hiện.
2.2 Kernel - Nhân:
Phía trên lớp phần cứng là lớp chứa cái mà Microsoft gọi là "kernel"cũng
như các trình điều khiển thiết bị, microkernel là một thành phần trong kernel
mode. Microkernel có nhiệm vụ hàng đầu là cung cấp đồng bộ hóa giữa nhiều bộ
vi sử lý, điều phối, phân phối luồng và ngắt, lấy thông tin từ Registry khi hệ thống
khởi động…các trình quản lý bộ nhớ, file hệ thống, và các thành phần quan trọng
khác được tập trung trong không gian kernel và được chạy trong kernel mode từ
ngay khi khởi động.
Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu thuật ngữ " kernel " và gọi toàn bộ các
mã chạy trong nhân hệ điều hành là “hệ điều hành”. Một phần của nhân là thường
xuyên cư trú trong bộ nhớ chính. Bằng việc điều chỉnh quyền ưu tiên của nó, nó có
23
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
thể tránh khỏi các ngắt vào/ra. Mặc dù nhân là một phần đặc biệt quan trọng
nhưng nó chủ yếu được viết bằng ngôn ngữ lập trình C.
Mục đích của nhân là làm cho phần còn lại của hệ điều hành hoàn toàn độc
lập với phần cứng, và theo cách đó hệ điều hành sẽ mang tính linh động cao (khả
năng làm việc với nhiều phần cứng khác nhau). Nó truy nhập phần cứng qua HAL
và xây dựng dựa vào các dịch vụ mức thấp của HAL để xây dựng những quan

điểm trừu tượng hóa mức cao. Chẳng hạn, HAL được gọi để kết hợp các dịch vụ
thủ tục ngắt với các ngắt, và đặt những quyền ưu tiên của chúng, nhưng không
quan trọng ngoài phạm vi này. Nhân, trong sự tương phản, cung cấp một cơ chế
hoàn chỉnh cho bảng trang. Vì vậy khi nó được làm, luồng trước đó đang chạy đã
được lưu trữ trong các bảng của bộ nhớ. Sau đó một luồng mới được thiết lập có
thể bắt đầu chạy.
Nhân dùng luồng và làm các khoá chuyển đổi cần thiết để chạy nó. Từ cái
nhìn tổng quan về phần còn lại của hệ điều hành, chuyển đổi luồng là tự động
được xử lý bởi các tầng thấp hơn mà không có bất kỳ phần công việc nào của
chúng và trong một phương thức ling động. Bản thân thuật toán lập lịch sẽ được
mô tả sau đó trong chương này khi chúng ta đến những tiến trình và những luồng.
Ngoài việc cung cấp một cách nhìn trừu tượng mức cao của phần cứng và xử lý
những sự chuyển đổi luồng, nhân cũng có chức năng như khóa cung cấp những hỗ
trợ hai mức của những đối tượng: những đối tượng điều khiển và những đối tượng
gửi đi. Những đối tượng này không phải là những đối tượng mà các tiến trình
người sử dụng có quyền truy nhập tới, nhưng là những đối tượng bên trong ở trên
mà việc xây dựng và thực thi những đối tượng người sử dụng.
Những đối tượng điều khiển là những đối tượng kiểm soát hệ thống, bao gồm
những đối tượng tiến trình sơ khai, ngắt các đối tượng, và hai đối tượng có phần
hơi lạ được gọi là DPC Và APC. Một DPC (trì hoãn sự gọi thủ tục) đối tượng
được sử dụng để tách ra khỏi từng phần thời gian then chốt trống của một dịch vụ
thủ tục ngắt từ phần then chốt, được kết hợp với thiết bị ngắt vào/ra vì vậy chúng
24
SVTH: TRẦN VĂN CHƯƠNG – TIN3A GVHD: PHÙ ĐÔN HẬU
không được ghi đè lên và cho ghép vào phần cứng, nhưng lưu trữ một khối lớn
của sự xử lý về sau này.
Đối tượng điều khiển nhân khác là APC (lời gọi thủ tục không đồng bộ). APCs
cũng giống như sự loại trừ DPCs mà chúng thực hiện trong ngữ cảnh của một tiến
trình đặc biệt. Khi xử lý nhấn khóa, nó không quan trọng những ngữ cảnh DPC
được chạy bên trong bởi vì tất cả sẽ xảy ra là mã khóa đó sẽ được kiểm tra và chắc

chắn đặt vào một bộ đệm nhân. Tuy nhiên, nếu một ngắt yêu cầu sao chép một bộ
đệm từ không gian nhân đến một bộ đệm trong vùng địa chỉ của quá trình người
sử dụng nào đó ( e.g., Như nó có thể hoàn thành một việc đọc từ hiện đại), chúng
sao chép các thủ tục cần thiết để chạy ngữ cảnh của thiết bị thu. Văn cảnh của thiết
bị thu đã được yêu cầu vì vậy bảng trang sẽ chứa đựng cả hai bộ đệm nhân và bộ
đệm người sử dụng (mọi tiến trình chứa đựng toàn bộ nhân trong vùng địa chỉ của
chúng).
Các loại khác của nhân là các trình điều phối các đối tượng . Bao gồm những cờ
hiệu, mutcxes, những sự kiện, thời gian chờ, và các đối tượng khác mà những
luồng có thể tiếp tục đợi. Lý do mà chúng phải được xử lý trong nhân là chúng
được liên hệ mật thiết với nhau với lập lịch luồng, mà là một thao tác trong nhân.
Giống như một phần dự trữ nhỏ, mutexes được gọi cho những " mutants " ở trong
mã bởi vì chúng được đòi hỏi để thực thi OS/ 2 ngữ nghĩa của việc không tự động
mở khóa khi một luồng đang giữ bị biến mất, những thứ mà người thiết kế
Windows 2000 được xem xét một cách kỹ lưỡng. (OS/ 2 hệ điều hành được cung
cấp trên PC/2 của IBM).
Bất cứ khi nào 1 chương trình chạy ở user-mode thực hiện I/O, cấp phát hay hủy
bỏ bộ nhớ, khởi tạo tiến trình/luồng hay tương tác với tài nguyên toàn cục nó
phải gọi 1 hay nhiều các dịch vụ nằm trong kernel-mode. Trong Windows 2000,
các dịch vụ này bị che dấu khỏi lập trình viên qua API của các hệ thống con môi
trường, chỉ được thể hiện từ module kernel-mode ntoskrnl.exe tới các ứng dụng
user-mode qua 1 thành phần hệ thống duy nhất, đó là ntdll.dll.
25