Nguyên lý hệ điều hành-Phần 1 docx

1
1
Nguyên lý hệđiềuhành
NguyễnHải Châu
Khoa Công nghệ thông tin
Trường Đạihọc Công nghệ
2
Mụctiêucủamônhọc
z Cung cấp những khái niệm cơ bản về hệ điều
hành máy tính: phân loại, nguyên lý, cách làm
việc, phân tích thiết kế và chi tiết về một số hệ
điều hành cụ thể
z Yêu cầu sinh viên: Nắm vững các nguyên lý
cơ bản, làm tốt các bài tập để lấy đólàm cơ
sở - nguyên lý cho các vấn đề khác trong thiết
kế và cài đặt các hệ thống thông tin
z Chú ý liên hệ nội dung môn học với các tình
huống thực tế về khía cạnh quản lý, tổ chức
3
Nội dung
z Gồmcó6 phần chính:
z Tổng quan (3 tiết)
z Quảnlýtiến trình (12 tiết)
z Quảnlýlưutrữ (12 tiết)
z Hệ vào/ra (9 tiết)
z Bảovệ và an ninh (6 tiết)
z HệđiềuhànhLinux (optional) + Ôn tập(3 tiết)
4
Tài liệuthamkhảo
z Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne, Operating
System Concepts, 7th edition, John Wiley & Sons, Inc., 2005.

z William Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles
5th edition, Prentice-Hall, 2005.
z Andrew S. Tanenbaum, Modern Operating Systems, 2nd edition,
Prentice-Hall, 2001.
z Andrew S. Tanenbaum, Albert S Woodhull, Operating Systems: Design
and Implementation, 3rd edition, Prentice-Hall. 2006. (Có mã nguồnkèm
theo).
z Hà Quang Thụy, Nguyên lý hệđiều hành, NXB KHKT, 2002.
z Robert Love, Linux Kernel Development, Sams Publishing, 2003.
z Daniel P. Bovet, Marco Cesati, Understanding Linux Kernel, 2nd edition,
O'Reilly & Associates, 2002.
z W. Richard Stevens, Advanced Programming in the UNIX Environment,
Addison-Wesley, 1992.
5
Giáo trình
6
Bản điệntử củagiáotrình
z Website củaBộ môn Các hệ thống thông tin:
/>z Chọn“Góchọctập” ở menu bên trái
z Chọn “Nguyên lý hệđiều hành” ở phầnnội
dung chính củatrangweb
z Download sách theo chỉ dẫn
2
7
Thi và kiểm tra
z Kiểm tra giữa kỳ: viết, 45-60 phút
z Là điều kiện bắt buộc để được thi cuối kỳ
z Sau phần quản lý bộ nhớ/lưu trữ
z Được sử dụng tài liệu
z Thi cuối kỳ:

z Thi viết 60-90 phút
z Được sử dụng tài liệu
8
Giớithiệu
9
Máy tính - tài nguyên máy tính
z Tài nguyên:
z CPU
z Bộ nhớ trong
z Đĩa cứng
z Thiết bị ngoại vi (máy in,
màn hình, bàn phím, card
giao tiếp mạng, USB )
10
Hệđiềuhànhlàgì?
z Hệđiều hành là mộtchương trình “trung gian”
(nhân – kernel) giữa NSD và máy tính :
z Quảnlýphầncứng máy tính (các tài nguyên)
z Cung cấp cho NSD môi trường làm việc tiệnlợi và
hiệuquả
Hệ
điều
hành
11
Các
chương
trình
hệ thống
và
ứng dụng

Hệ thống máy tính
Hệ
điều
hành
Phầncứng
Ngườisử dụng
12
Haicáchnhìnhệđiềuhành
z Phầncứng: Quảnlý& cấp phát tài nguyên để
sử dụng tối đa năng lực phần cứng
z Ngườisử dụng: Dễ sử dụng, hiệuquả, ứng
dụng phong phú
Hệ
điều
hành
Phầncứng
Người
sử
dụng
3
13
Mộtsố loạihệđiềuhành
z Xử lý theo lô (batch processing)
z Đachương trình (multiprogramming)
z Phân chia thời gian (time-sharing/multitasking)
z Hệđiều hành cho máy cá nhân
z Xử lý song song (parallel)
z Thờigianthực (real-time)
z Nhúng (embedded)
z Cầm tay (portable)

z Đaphương tiện (multimedia)
z Chuyên dụng (special-purpose)
14
Các hệ xử lý theo lô đơngiản
z Thuậtngữ: Batch processing
z Các chương trình được đưa vào hàng chờ
z Máy tính thựchiệntuầntự các chương trình
củangườisử dụng
z Chương trình không có giao tiếpvớingười
sử dụng
15
Đachương trình
z Thuậtngữ: Multiprogramming
z Các chương trình đượcxếphàng
z Mộtchương trình đượcthựchiệnvàchiếm
giữ CPU cho đến khi (1) có yêu cầu vào/ra,
hoặc(2) kếtthúc
z Khi (1) hoặc(2) xảyra, chương trình khác sẽ
đượcthựchiện
z Tậndụng CPU tốthơnxử lý theo lô đơngiản
16
Phân chia thờigian/đanhiệm
Máy tính
Trạmlàmviệc
Trạmlàmviệc
Ngườisử dụng
Thờigian
z Thuậtngữ: time-sharing hoặc multitasking
17
Mộtsố hệđiềuhành

z UNIX (UNiplexed Information and Computing
Service): (1) AT&T System V (2) Berkeley
(BSD)
z AIX dựa trên System V (IBM)
z HP-UX dựa trên BSD (Hewlett-Packard)
z IRIX dựa trên System V (Silicon Graphics Inc.)
z Linux
z Solaris, SunOS (Sun Microsystems)
z Minix
18
Mộtsố hệđiềuhành
z Windows (Microsoft): Windows 3.x, Windows
95, Windows 98, Windows 2000, Windows
NT, Windows XP, Windows Vista
z Mac OS, Mac OS X (Apple Inc.)
z BeOS
z OS 9
z OS/2
z DOS
z PalmOS, Symbian
4
19
Cấutrúchệđiềuhành
20
Các thành phầncủahệ thống
z Quảnlýtiếntrình
z Quảnlýbộ nhớ trong
z Quảnlýtệp
z Quản lý vào/ra
z Quảnlýlưutrữ trên bộ nhớ ngoài

z Liên kếtmạng
z Bảovệ và an ninh
z Thông dịch lệnh
21
Các dịch vụ củahệđiềuhành
z Giao diệnvớingườisử dụng
z Thựchiệncácchương trình
z Thựchiện các thao tác vào/ra
z Quảnlýhệ thống tệp
z Truyền thông
z Phát hiệnlỗi
z Cấp phát tài nguyên
z “Kế toán”
z Đưaracáccơ chế bảovệ và an ninh
22
Các hàm hệ thống
z Các hàm hệ thống (system calls) cung cấp
giao diệnlậptrìnhtớicácdịch vụ do hệđiều
hành cung cấp
z Ví dụ trong hệđiềuhànhUnix:
z Tạomộttiếntrìnhmới: fork();
z Thoát khỏitiếntrìnhđang thựchiện: exit(1);
z fork và exit là các hàm hệ thống (Hàm HT)
23
Hàm HT điềukhiểntiếntrình
z Kếtthúctiến trình bình thường/bấtthường
z Nạp, thựchiệntiếntrình
z Tạo, kết thúc tiếntrình
z Đọchoặcthiếtlậpcácthuộc tính cho tiến
trình

z Yêu cầutiếntrìnhvàotrạng thái chờ
z Cấpphátvàgiải phóng bộ nhớ
z Xử lý các sự kiện không đồng bộ
24
Hàm HT quảntrị tệp
z Tạo, xóa tệp
z Đóng, mở tệp
z Đọc, ghi, định vị con trỏ tệp
z Đọc, thiếtlậpthuộc tính củatệp
5
25
Hàm HT quảntrị thiếtbị
z Yêu cầusử dụng hoặcthôisử dụng thiếtbị
z Đọc, ghi, định vị con trỏ
z Đọc, thiếtlậpthuộc tính cho thiếtbị
z Attach/detach thiếtbị về mặt logic
26
Hàm HT bảo trì thông tin
z Đọc, thiếtlậpthờigianhệ thống
z Đọc, ghi dữ liệuvề hệ thống
z Đọcthuộc tính tệp, thiếtbị, tiếntrình
z Thiếtlậpthuộc tính tệp, thiếtbị, tiếntrình
27
Hàm HT về truyền thông
z Tạo, hủycáckếtnốimạng
z Truyềnnhận các thông điệp
z Lấy thông tin trạng thái truyền thông
z Attach/detach các thiếtbịởxa
28
Các chương trình hệ thống

z Các chương trình hệ thống cung cấpmôitrường
thuậntiệnchoviệcthựchiện và phát triển
chương trình. Chúng được phân loạinhư sau:
z Thao tác vớitệp
z Thông tin về trạng thái củahệ thống
z Sửa đổitệp
z Hỗ trợ ngôn ngữ lậptrình
z Nạpvàthựchiệnchương trình
z Truyền thông
z Cách nhìn HĐH củaNSD đượcxácđịnh qua các
chương trình hệ thống, không thựcsự qua các hàm
hệ thống (system calls).
29
Cấutrúc HĐH: Đơngiản
z Thuậtngữ: Simple approach
z Ví dụ MS-DOS. (tương tự: UNIX thờigian
đầu)
Chương trình ứng dụng
Chương trình resident
Điềukhiểnthiếtbị
Điềukhiểnthiếtbị của
ROM-BIOS
30
Cấutrúc HĐH: Phân tầng
z Thuậtngữ: Layered apparoach
6
31
Cấutrúc HĐH: Phân tầng
z Ví dụ UNIX
32

Cấutrúc HĐH: Vi nhân
z Thuậtngữ: Microkernel
z Giữ chonhâncócácđủ các chứcnăng thiết
yếunhất để giảmcỡ
z Các chứcnăng khác được đưarangoài
nhân
z Ví dụ: Mach, Tru64 UNIX, QNX
33
Cấutrúc HĐH: Module
z Thuậtngữ: Module approach
z Hiệntại đây là cách tiếpcậntốtnhất(sử
dụng đượccáckỹ thuậtlậptrìnhhướng đối
tượng). Ví dụ: Solaris của Sun Microsystem:
34
Máy ảo
z Thuậtngữ (Virtual Machine)
z Ví dụ: VMware (sảnphẩmthương mại)
35
Tóm tắt
z Khái niệm HĐH, nhân
z Hai cách nhìn HĐH từ NSD và hệ thống
z Các khái niệmxử lý theo lô, đachương trình
và phân chia thờigian
z Các thành phầnvàdịch vụ của HĐH
z Các hàm hệ thống
z Mộtsố cấutrúcphổ biếncủa HĐH
z Máy ảo
36
Tìm hiểuthêm
z Không bắtbuộc

z Bổ sung mộthàmhệ thống mới vào nhân
Linux và sử dụng hàm đó:
z Đọchướng dẫn trong giáo trình từ trang 74-78
z Thử nghiệm trên RedHat Fedora hoặc
Ubuntu/Debian