Lý thuyết hệ điều hành

BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 1
Cấu Trúc Hệ Thống
Máy Tính
GV: Nguyễn Duy Nhất


Hệ Thống Máy Tính ≈
Computer System

Là 1 đơn vị xử lý độc lập có khả
năng tương tác với người sử dụng

Ví dụ : PC (Personal Computer),
Laptop, Notebook, Work Station,
Server, …

Các thành phần của 1 hệ thống máy tính
(Computer System)

Trung tâm xử lý ≈ Thùng máy
(Computer Case)

Thiết bị hiển thị (Display Device) ≈
màn hình (Monitor)

Thiết bị nhập (Input Device) ≈ Bàn
phím (Keyboard), Chuột (Mouse)


Thiết bị in ấn, loa, …

Trung Tâm Xử Lý

Thùng máy (Case)

Bộ cấp nguồn (PSU =
Power Supply Unit)

Bo mạch chủ
(MotherBoard,
MainBoard)

Chip vi xử lý trung
tâm (CPU = Central
Proccessing Unit)

Bộ nhớ (Memory, RAM
= Random Access
Memory)

Mạch đồ họa (VGA
Card= Video Graphics
Array)

Các mạch chuyên
dụng khác : Sound
card, Network card,
Fax/Modem card, TV

Turner card …

Các thiết bị lưu trữ và
truy xuất : Ổ cứng
(HardDrive), ổ mềm
(FloppyDrive),
CD/DVD Rom, …

Bo mạch chủ (1)
RAM
ROM

Bo mạch chủ (2)

Vỏ máy (Case) và PSU

Vai trò của chip vi xử lý (CPU)

Chịu trách nhiệm xử lý mọi hoạt động của
máy tính.

Được sự hỗ trợ bởi các Device Controller ≈
Bộ điều khiển thiết bị

Device Controller chịu trách nhiệm xử lý
các hoạt động đặc thù : thao tác toán
học, thao tác của các thiết bị như VGA
card, Sound card, …

CPU và các DC chia sẻ với nhau đường

truyền (bus) dữ liệu, bộ nhớ chính, …

Quá Trình (Các trạng thái xảy ra khi máy
tính) Khởi Động (1)

Người sử dụng kích hoạt power switch
trên motherboard  kích hoạt PSU 
motherboard khởi động  khởi động
chương trình bootstrap.

Bootstrap :
1. Khởi động và kiểm tra các thiết bị của máy
tính : CPU, RAM, VGA, Các ổ đĩa …
2. Định vị hệ điều hành sẽ được khởi động
3. Khởi động hệ điều hành

Cơ chế hoạt động giữa CPU và các DC

CPU và các DC : thành phần nòng
cốt của Motherboard, đóng vai trò
như các đơn vị xử lý.
CPU
DC DC
DCDC
RAM

DC = Device Controller = bộ điều khiển
thiết bị

1 DC đóng vai trò điều khiển, là

trung tâm xử lý của từng thiết bị
riêng biệt trong hệ thống máy tính.

Thiết bị có thể được tích hợp sẵn
trên Motherboard (như ALU, Co-
Proccessor, …) hoặc là 1 thiết bị rời /
card gắn thêm vào Motherboard qua
các khe cắm, cổng.

Cơ chế ngắt
Xem sách trang 3

Ngắt : cơ chế liên lạc giữa các thành
phần trong CS

Cơ chế phát sinh ngắt

Hàm dịch vụ xử lý ngắt

Bảng vector ngắt

Stack hệ thống

Các thiết bị trong 1 CS hiện đại

CPU Case

MotherBoard

Ram


CPU

VGA Card

Sound Card

HDD

CD/DVD Drive

FDD

PSU

Monitor

Keyboard

Mouse

Speaker

…

Cấu trúc nhập xuất

Nhập xuất ≈ cách thức liên lạc giữa
CPU và các DC.


Mỗi DC đăng ký 1 hoặc 1 tập thanh
ghi + 1 vùng nhớ đệm cục bộ (local
buffer)

CPU gởi yêu cầu xử lý đến DC qua
thanh ghi  DC xử lý và đưa dữ liệu
kết quả ra local buffer.

Các cơ chế nhập xuất

Nhập xuất đồng bộ : DC hoặc CPU
sau khi yêu cầu xử lý sẽ chờ cho đến
khi nhận được kết quả thích hợp.

Nhập xuất không đồng bộ : DC hoặc
CPU sau khi yêu cầu xử lý tiếp tục
làm công việc khác, chỉ nhận kết
quả bằng 1 thông báo bởi 1 ngắt
phát sinh do DC được yêu cầu.

Mô tả thiết bị trong CS

Cấu trúc lưu trữ

Cấu trúc lưu trữ của 1 CS gồm :
• Bộ nhớ chính
•
Thanh ghi, cache
•
Đĩa cứng, mềm, đĩa CD/DVD, USB Drive , …

•
Băng từ

Cơ chế bảo vệ phần cứng

Bảo vệ =

CPU

Bộ nhớ

Cấu trúc nhập xuất

Quản lý chia sẻ các tài nguyên khác

BÀI GIẢNG
HỆ ĐIỀU HÀNH
Phần lý thuyết
Chương 2
Tổng Quan Về Hệ
Điều Hành
GV: Nguyễn Duy Nhất


Khái niệm HĐH
Các chương trình ứng dụng
Word Excel Games …
Hệ Điều Hành
Tài nguyên
phần cứng

Người sử
dụng
Hệ
Thống
Máy
Tính

Khái niệm HĐH

Là chương trình hoạt động giữa người sử
dụng và phần cứng máy tính.

Cung cấp môi trường để người sử dụng
cài đặt và thi hành các chương trình tiện
ích.

Quản lý, phân phối và bảo vệ tài nguyên
phần cứng
Tài nguyên phần cứng = CPU, bộ nhớ, cấu trúc
nhập xuất, cấu trúc lưu trữ

Phân loại HĐH

Hệ thống xử lý theo lô đơn giản

Hệ thống xử lý theo lô đa chương

Hệ thống chia sẻ thời gian

Hệ thống song song


Hệ thống phân tán

Hệ thống xử lý theo lô đơn giản

Xử lý theo lô (batch proccessing) :
các công việc được thực hiện tuần tự
được chỉ định trước

Khuyết điểm : không tận dụng được
hiệu suất sử dụng CPU và các tài
nguyên phần cứng.

Hệ thống xử lý theo lô đa chương

Lập lịch (schedule) thực hiện các
công việc : tổ chức các công việc
sao cho CPU được sử dụng với hiệu
suất cao nhất

Vấn đề : Lập lịch cho công việc, CPU và
bộ nhớ

Ưu điểm : khắc phục được 1 phần
khuyết điểm của hệ thống xử lý theo lô

Hệ thống chia sẻ thời gian

Còn được gọi là hệ thống đa nhiệm
(multi-tasking) : nhiều công việc

được thực hiện cùng lúc thông qua
cơ chế chuyển đổi CPU với thời gian
chuyển đổi rất nhanh.

Phức tạp hơn hệ thống đa chương :
phải có các chức năng quản trị và
bảo vệ bộ nhớ, sử dụng bộ nhớ ảo.

Là kiểu mẫu của các HĐH hiện đại