giáo trình môn nguyên lý hệ điều hành

10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
1
ĐẠI HỌC ĐÀNẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
2
Nội dung giáo trình
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 2. TIẾN TRÌNH
CHƯƠNG 3. VÀO/RA
CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ
CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG FILE
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Giới thiệu
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
3
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các vấn đề
1. Khái niệm hệđiềuhành
2. Chức năng của hệ điều hành
3. Vị trí của hệ điều hành
4. Các thành phần của hệ điều hành

5. Cấu trúc của hệ điều hành
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
4
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Khái niệm hệđiềuhành
Hệđiều hành (HĐH) là phần gắn bó trực tiếp
với phần cứng và là môi trường cho các
chương trình ứng dụng chạy trên nó.
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
5
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Chức năng của hệ điềuhành
¾ Quảnlývàphânphối tài nguyên 1 cách hợplý
¾ Giả lậpmộtmáytínhmở rộng và tạogiaodiên
tiệnlợivớingườisử dụng
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
6
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Tài nguyên
¾ Tài nguyên phần cứng
- Bộ xử lý

- Bộ nhớ
- Các thiết bị nhập xuất
¾ Tài nguyên phần mềm
Các file, chương trình dùng chung,
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
7
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Vị trí của hệ điềuhành
Các CT ứng dụng
Phần
cứng
Hệđiều hành
Các CT tiện ích
Các thiết bị vật lý
Micro Programming
Ngôn ngữ máy
HỆ ĐIỀU HÀNH
NNLT, CTDịch,
Các CT ứng dụng
Phần
cứng
Các
CT
tiện
ích
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -

Trần Hồ Thủy Tiên
8
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các thành phần của hệ điềuhành
¾ Quản lý tiến trình
¾ Quản lý bộ nhớ
¾ Quản lý nhập xuất
¾ Quản lý tậptin
¾ Hệ thống bảo vệ
¾ Hệ thông dịch lệnh (Shell)
¾ Quản lý mạng
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
9
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các thành phần của hệ điềuhành
¾ Tạo lập, huỷ bỏ một tiến trình
¾ Tạm dừng, tái kích hoạt một tiến trình
¾ Cung cấp các cơ chế trao đổi thông tin giữa các
tiến trình
¾ Cung cấp cơ chế đồng bộ hoá các tiến trình
Quản lý tiến trình
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
10
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các thành phần của hệ điềuhành
¾ Cấp phát và thu hồivùngnhớ cho tiến trình
khi cần thiết
¾ Ghi nhậntìnhtrạng bộ nhớ chính: vùng đã cấp
phát, vùng còn có thể sử dụng
¾ Quyết định tiến trình nào được nạp vào bộ nhớ
chính khi có một vùng nhớ trống.
Quản lý bộ nhớ
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
11
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các thành phần của hệ điềuhành
¾ Gửi các lệnh điều khiển đến các thiết bị
¾ Tiếp nhận các ngắt
¾ Xử lý lỗi
Quản lý nhập xuất
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
12
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các thành phần của hệ điềuhành
¾ Tạo lập, huỷ bỏ một tập tin.
¾ Tạo lập và huỷ bỏ một thư mục.
¾ Cung cấp các thao tác xử lý tập tin và thư mục.

¾ Tạo lập quan hệ tương ứng giữa tập tin và bộ
nhớ phụ chứa nó.
Quản lý tập tin
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
13
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các thành phần của hệ điềuhành
¾ Xây dựng cơ chế bảo vệ thích hợp.
Trong trường hợp nhiều người cùng sử dụng
đồng thời các tiến trình.
Hệ thống bảo vệ
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
14
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các thành phần của hệ điềuhành
¾ Đóng vai trò giao diện giữa NSD và HĐH
¾ Các lệnh được chuyển đến HĐH dưới dạng chỉ
thị điều khiển.
¾Shell nhận lệnh và thông dịch lệnh để HĐH có
xử lý tương ứng
Hệ thông dịch lệnh (Shell)
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên

15
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Các thành phần của hệ điềuhành
¾ Một hệ thống phân bố nhiều bộ xử lý với các bộ
nhớ độc lập.
¾ Các tiến trình trong hệ thống có thể kết nốivới
nhau qua mạng truyền thông.
¾ Việc truy xuất đến tài nguyên mạng thông qua
các trình điềukhiểngiaotiếpmạng.
Quản lý mạng
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
16
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Cấu trúc của hệ điềuhành
¾ Hệ thống nguyên khối (Monolithic System)
¾ Hệ thống phân lớp (Layer System)
¾ Máy ảo (Virtual Machine)
¾ Mô hình Client-Server (Client-Server Model)
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
17
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Hệ thống nguyên khối
¾ Cấutrúc HĐH được xem là ko cấu trúc

¾ HĐH được xây dựng dựa trên tập hợp các thủ tục
riêng lẻ.
¾ Mỗi thủ tục có thể gọi lẫn nhau khi cần
¾ CT ứng dụng có thể truy xuất đến thủ tục cấp thấp,
phần cứng. Do vậy HĐH khó kiểm soát và bảo vệ hệ
thống
¾ Khi xây dựng thủ tục phải định nghĩa rõ tham số
đầu vào, tham số đầu ra
¾HĐH thiếutínhchủđộng trong việcquảnlýmôi
tr
ư
ờ
n
g
.
(
t
í
nh ch
ấ
t t
ĩ
nh
,
chỉ đ
ư
ợ
c
k
í

ch ho
ạ
t khi c
ầ
n
)
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
18
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Hệ thống nguyên khối
Chương trình ứng dụng
Chương trình hệ thống thường trú
Drivers MSDOS
Drivers ROM-BIOS
 Ví dụ: Cấu trúc MSDOS
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
19
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Hệ thống nguyên khối
¾ Hoạt động củabộ xử lý được chia làm 2 chếđộ
-Chế độ Kernel: chạy thực hiện các thủ tục của HĐH
(lờigọihệ thống)
-Chế độ User: chạy thực hiện các CT của NSD
10/2/2007

Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
20
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Hệ thống nguyên khối
¾Khi HĐH khởi động tất cả các lời gọi hệ thống đều
được nạp và định vị vào RAM.
¾HĐH tạo bảng Dispatch gồm các Slot, mỗi Slot là
một con trỏ trỏ đến Đ/C đầu của mộtCT phục vụ
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
21
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Hệ thống phân lớp
¾ Hệ thống được xây dựng bởi nhiều lớp.
¾ Mỗi lớp được xây dựng dựa trên các lớp bên trong
¾ Lớp trong cùng (lớp 0): phần cứng
¾ Lớp ngoài cùng (lớp N): giao diện với NSD
¾ Mỗi lớp là một đối tượng trừu tượng (dữ liệu+thao
tác xử lý dữ liệu).
¾ Mỗi lớpcóthể gọi các thủ tục của các lớp bên trong
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
22
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG

Hệ thống phân lớp
 Ví dụ: hệ thống THE (Technische Hogeschool
Eidhoven) thiết kế năm 1968
Lớp 0: Phần cứng
Lớp 1: Điều phối CPU
Lớp 2: Quản lý bộ nhớ
Lớp 3: Trình điều khiển thao tác console
Lớp 4: Quản lý bộ đệm cho thiết bị nhập/xuất
Lớp 5: Chương trình ứng dụng
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
23
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Máy ảo
10/2/2007
Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
24
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Mô hình Client-Server
¾ HĐH bao gồm nhiều tiến trình đóng vai trò Server
với các chức năng chuyên biệt.
¾ Phần hạt nhân HĐH đóng vai trò giao tiếp giữa tiến
trình Client và tiến trình Server.
¾ Chỉ có phần hạt nhân cực nhỏ phụ thuộc vào phần
cứng.
10/2/2007

Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành -
Trần Hồ Thủy Tiên
25
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG
Mô hình Client-Server
Phần cứng
Hạt nhân
Server
quản lý
bộ nhớ

Server
quản lý
đầu
cuối
Server
quản lý
tiến
trình
Tiến
trình
Client
Tiến
trình
Client
Message