Bài giảng nhập môn điện toán Hệ điều hành

Chương 3
Phần 1: Hệ điều hành
1.
2.
3.
4.
5.
6.

What is an operating system
History of operating systems
The operating system zoo
Computer hardware review
Operating system concepts
System calls

1


Tài liệu tham khảo: chương 1 của quyển
Andrew S. Tanenbaum: Modern Operating Systems,
2nd ed, Prentice Hall
/>
2


Giới thiệu

• A computer system consists of
– hardware
– system programs

– application programs
3


Hệ điều hành là gì?
• It is an extended machine
– Hides the messy details which must be performed
– Presents user with a virtual machine, easier to use
(by using system calls)

• It is a resource manager
– Multiplexing the resource in time: each program
gets time with the resource, e.g. CPU, printer
– Multiplexing the resource in space: each program
gets space on the resource, e.g. memory, disk

4


Lịch sử hệ điều hành
• First generation 1945 - 1955
– vacuum tubes, plug boards
– Inventors: Aiken (USA), Zuse (Germany)

• Second generation 1955 - 1965
– transistors
– batch systems

• Third generation 1965 – 1980
– ICs (Integrated Circuits)

– multiprogramming, spooling, time-sharing

• Fourth generation 1980 – present
– LSI (Large Scale Integration)
– Hệ điều hành cho PC
5


Lịch sử hệ điều hành
Thế hệ thứ 2

Early batch system (hệ thống xử lý bó)
–
–
–
–

bring cards to 1401
read cards to tape
put tape on 7094 that does computing
put tape on 1401 that prints output

6


Lịch sử hệ điều hành
Thế hệ thứ 2

Structure of a typical FMS job
(FMS: Fortran Monitor System, hệ điều hành của IBM cho mainframe 7094)

7


Lịch sử hệ điều hành
Thế hệ thứ 3
OS/360 của IBM
MULTICS (MIT, Bell Labs)

(Các vùng của bộ nhớ)

• Multiprogramming system
• Spooling (Simultaneous Peripheral Operation On Line)
• Time sharing
8


Lịch sử hệ điều hành
Thế hệ thứ 4

• 1974, first microcomputer
– Intel 8080, first general-purposed 8-bit CPU
– floppy disk
– CP/M (Control Program for Microcomputers)

• early 1980s, IBM PC
– DOS (Disk Operating System)
– MS-DOS (Microsoft Disk Operating System)

• 1983, IBM PC/AT (Intel 80286 CPU)
• 1985-1995, Windows on top of MS-DOS

• Pentium PC
– UNIX, Linux, Windows 2000
– X Windows system (UNIX, Linux)
9


The Operating System Zoo
• Mainframe operating systems

High-end Web servers

– OS/390

• Server operating systems

Web service, file service

– UNIX, Linux, Windows 2000

• Multiprocessor operating systems
• Personal computer operating systems
– Linux, Windows XP, Macintosh

• Real-time operating systems

Control systems

– VxWorks, QNX

• Embedded operating systems

Mobile phones

– uCLinux, PalmOS, Windows CE

• Smart card operating systems

Smart cards

10


Computer Hardware Review
Monitor

Bus

Các thành phần của một PC đơn giản
11


Computer Hardware Review
Processors

• Special registers
– Program counter
– Stack pointer
– Program Status Word (PSW)
• kernel mode
• user mode

• TRAP instruction
– System call
12


Computer Hardware Review
Memory (1)

Typical memory hierarchy
numbers shown are rough approximations
13


Computer Hardware Review
Memory (2)

Cấu trúc của một ổ đĩa cứng
14


Computer Hardware Review
Memory (3)

Một cặp base-limit

Hai cặp base-limit
15

Computer Hardware Review
I/O Devices
Device driver là gì?

(a)

(b)

(a) Steps in starting an I/O device and getting interrupt
(b) Interrupt processing
16


Computer Hardware Review
Buses

IDE bus
SCSI bus

Cấu trúc của một hệ thống Pentium
17


Các ý niệm chủ đạo trong hệ điều hành
•
•
•
•
•
•

•

Q trình (process)
Deadlock
Quản lý bộ nhớ (memory management)
Nhập/xuất dữ liệu (input/output)
Tập tin (file)
An ninh dữ liệu (security)
The shell
18


Các ý niệm chủ đạo trong hệ điều hành
Quá trình
Quá trình là một chương trình đang thực thi

Một cây quá trình (process tree)
– A đã tạo hai quá trình con, B và C
– B đã tạo ba quá trình con, D, E, và F
19


Các ý niệm chủ đạo trong hệ điều hành
Deadlocks

• Khi hai hay nhiều quá trình tương tác với nhau thì
chúng có thể lâm vào tình trạng deadlock
– Ví dụ: một máy tính với một ổ băng từ và một ổ ghi
CD. Hai quá trình A và B muốn ghi lên CD từ dữ liệu
trên băng từ

•
•
•
•

Q trình A u cầu và được cấp phát ổ băng từ
Quá trình B yêu cầu và được cấp phát ổ ghi CD
Quá trình A yêu cầu ổ ghi CD, bị tạm dừng
Quá trình B yêu cầu ổ băng từ, bị tạm dừng

20