Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng kỹ thuật tổng quan về gia tốc hệ điều hành của hệ thống p5 pps

nht, ht nhõn lp k trờn. Ht nhõn dựng cỏc ch th (lnh mỏy) ca phn cng
to ra mt tp cỏc li gi h thng. Cỏc h iu hnh hin i thit k mt lp
cỏc chng trỡnh h thng nm gia h iu hnh v chng trỡnh ca ngi s
dng.
Cỏc chng trỡnh h thng cú th s dng cỏc li gi h thng hoc s dng
trc tip cỏc ch th phn cng thc hin mt chc nng hoc mt thao tỏc no
ú, do ú cỏc chng trỡnh h thng thng xem cỏc li gi h thng v cỏc ch th
phn cng nh trờn cựng mt lp.
Mt s h iu hnh t cho phộp cỏc chng trỡnh ca ngi s dng cú th
gi d dng cỏc chng trỡnh h thng v xem mi thnh phn di chng trỡnh
h thng u l phn cng mỏy tớnh. Lp cỏc ng dng ny s dng khỏi nim mỏy
o.
Mc ớch ca vic s dng mỏy o l xõy dng cỏc h thng a chng vi
nhiu tin trỡnh thc hin ng thi, mi tin trỡnh c cung cp mt mỏy o vi
y ti nguyờn, tt nhiờn l ti nguyờn o, nú thc hin c.
Trong cu trỳc ny phn nhõn ca h thng tr thnh b phn t chc giỏm
sỏt mỏy o, phn ny chu trỏch nhim giao tip vi phn cng, chia s ti nguyờn
h thng to ra nhiu mỏy o, hot ng c lp vi nhau, cung cp cho lp
trờn.
õy cn phõn bit s khỏc nhau gia mỏy o v mỏy tớnh m rng, mỏy o
l bn sao chớnh xỏc cỏc c tớnh phn cng ca mỏy tớnh thc s v cho phộp h
iu hnh hot ng trờn nú, sau ú h iu hnh xõy dng mỏy tớnh m rng
cung cp cho ngi s dng.
Vi cu trỳc ny mi tin trinh hot ng trờn mt mỏy o c lp v nú cú
cm giỏc nh ang s hu mt mỏy tớnh thc s.

Tióỳn
trỗnh



ỷ
Tióỳn trỗnh
Tióỳn trỗnh

Tióỳn trỗnh

OS OS
OS



Giao
dióỷn
lỏỷp
trỗnh

OS
Phỏửn
cổùng

Hỗnh 1.6: Mọ hỗnh hóỷ thọỳng (a) Khọng coù maùy
aớo (b) Maùy aớo

Phỏửn
cổùng

Maùy
aớo

a

b

Maùy
aớo 1

Maùy
aớo 2

Maùy
aớo 3

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m


Hình vẽ trên đây cho chúng ta thấy sự khác nhau trong hệ thống không có
máy ảo và hệ thống có máy ảo:
Nhận xét:
 Việc cài đặt các phần mềm giả lập phần cứng để tạo ra máy ảo thường rất
khó khăn và phức tạp.
 Trong hệ thống này vấn đề bảo vệ tài nguyên hệ thống và tài nguyên đã
cấp phát cho các tiến trình, sẽ trở nên đơn giản hơn vì mỗi tiến trình thực hiện trên
một máy tính (ảo) độc lập với nhau nên việc tranh chấp tài nguyên là không thể
xảy ra.
 Nhờ hệ thống máy ảo mà một ứng dụng được xây dựng trên hệ điều hành
có thể hoạt động được trên hệ điều hành khác. Trong môi trường hệ điều hành
Windows 9x người sử dụng có thể thực hiện được các ứng dụng được thiết kế để
thực hiện trên môi trường MS_DOS, sở dĩ như vậy là vì Windows đã cung cấp cho
các ứng dụng này một máy ảo DOS (VMD: Virtual Machine DOS) để nó hoạt
động như đang hoạt động trong hệ điều hành DOS. Tương tự trong môi trường hệ
điều hành Windows NT người sử dụng có thể thực hiện được các ứng dụng được
thiết kế trên tất cả các hệ điều hành khác nhau, có được điều này là nhờ trong cấu
trúc của Windows NT có chứa các hệ thống con (subsystems) môi trường tương
thích với các môi trương hệ điều hành khác nhau như: Win32, OS/2, , các ứng
dụng khi cần thực hiện trên Windows NT sẽ thực hiện trong các hệ thống con môi
trường tương ứng, đúng với môi trường mà ứng dụng đó được tạo ra.

I.4.2.d. Mô hình Client/ Server (client/ server model)
Các hệ điều hành hiện đại thường chuyển dần các tác vụ của hệ điều hành ra các
lớp bên ngoài nhằm thu nhỏ phần cốt lõi của hệ điều hành thành hạt nhân cực tiểu
(kernel) sao cho chỉ phần hạt nhân này phụ thuộc vào phần cứng. Để thực hiện
được điều này hệ điều hành xây dựng theo mô hình Client/ Server, theo mô hình
này hệ điều hành bao gồm nhiều tiến trình đóng vai trò Server có các chức năng
chuyên biệt như quản lý tiến trình, quản lý bộ nhớ, , phần hạt nhân cuả hệ điều
hành chỉ thực hiện nhiệm vụ tạo cơ chế thông tin liên lạc giữa các tiến trình Client
và Server.
Như vậy các tiến trình trong hệ thống được chia thành 2 loại:
 Tiến trình bên ngoài hay tiến trình của chương trình người sử dụng
được gọi là các tiến trình Client.
 Tiến trình của hệ điều hành được gọi là tiến trình Server.
Khi cần thực hiện một chức năng hệ thống các tiến trình Client sẽ gởi yêu
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e

w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a

n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
cu ti tin trỡnh server tng ng, tin trỡnh server s x lý v tr li kt qu cho
tin trỡnh Client.

Nhn xột:
H thng ny d thay i v d m rng h iu hnh. thay i cỏc
chc nng ca h iu hnh ch cn thay i server tng ng, m rng h
iu hnh ch cn thờm cỏc server mi vo h thng.
Cỏc tin trỡnh Server ca h iu hnh hot ng trong ch khụng c
quyn nờn khụng th truy cp trc tip n phn cng, iu ny giỳp h thng c
bo v tt hn.










Hỡnh v sau õy cho thy cu trỳc ca h iu hnh Windows NT. õy l
mt cu trỳc phc tp vi nhiu thnh phn khỏc nhau v nú c xõy dng da
trờn mụ hỡnh h iu hnh Client/ Server.
Trong cu trỳc ny chỳng ta thy ni rừ hai im sau õy:
Cu trỳc ca windows NT c chia thnh 2 mode: Kernel mode v User
mode. Cỏc chng trỡnh ng dng ca ngi s dng ch chy trong User
mode, cỏc dch v ca h iu hnh ch chy trong Kernel mode. Nh vy m
vic bo v cỏc chng trỡnh ca ngi s dng cng nh cỏc thnh phn ca
h iu hnh, trờn b nh, c thc hin d dng hn.

Server quaớn
lyù bọỹ nhồù




Client gi yờu cu n server

Hỗnh 1.7:

Mọ hỗnh client
-
server

Tióỳn
trỗnh
Client

Tióỳn
trỗnh
Client

Server
quaớn
lyù
Server
quaớn

lyù

Haỷt nhỏn
(kernel)

User Mode
Kernel Mode
Security
SubSystem
Win32
SubSystem
OS/2
SubSystem
POSIX
SubSystem
Logon
Process
OS/2
Client
Win32
Client
POSIX
Client
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r

a
c
k
.
c
o
m

















 Trong User mode của Windows NT có chứa các hệ thống con môi trường
như: OS/2 subsystem và POSIX subsystem, nhờ có các hệ thống con môi
trường này mà các ứng dụng được thiết kế trên các hệ điều hành khác vẫn
chạy được trên hệ điều hành Windows NT. Đây là điểm mạnh của các hệ
điều hành Microsoft của từ Windows NT.
Chúng tôi sẽ giải thích rõ hơn về hai khái niệm Kernel mode và User mode,

và các thành phần trong cấu trúc của hệ điều hành Windows NT ở phần sau, thông
qua việc giới thiệu về hệ điều hành Windows 2000.
I.12. Hệ điều hành Windows95
I.5.4. Giới thiệu về hệ điều hành Windows95
Windows95 là kết quả của một sự phát triển lớn từ windows31. Microsoft không
chọn giải pháp nâng cấp windows31 mà nó thực hiện việc kiến trúc lại windows để
nó đủ mạnh để nó có thể thực hiện được các ứng dụng 32 bít trong một môi trường
ổn định. Kết quả là Microsoft có được một phiên bản hệ điều hành windows95 đủ
mạnh, có độ tin cậy và độ ổn định cao, và đặc biệt là cho phép các ứng dụng 16 bít
và DOS chạy trên môi trường của nó.
Windows95 giữ lại các thành phần hệ thống của windows31 để đảm bảo
tương thích với Win16, USER16, GDI và các thành phần Kernel 16 bit.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e

r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g

e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Một trong những thành phần quan trọng của windows95 là thành phần
Thunking. Nhờ có Thunking mà các modun 16 bít có thể giao tiếp với các bản sao
32 bít của chúng và ngược lại. Thunking là một tập các thường trình, mà nó ánh xạ
các địa chỉ để cho phép các ứng dụng phân đoạn 16 bít chia sẻ hoàn toàn bộ nhớ

phẳng (flat) với các ứng dụng 32 bít. Hình vẽ sau đây cho thấy vai trò và vị trí của
lớp Thunking trong windows95.











 Kiến trúc 32 bítcủa Intel
Hãng Intel đưa ra vi xử lý 32 bít (80386) đầu tiên cách đây 10 năm, nhưng đến khi
hệ điều hành windows95 ra đời thì những điểm mạnh trong kiến trúc của nó mới
được phát huy, vì windows95 đã tận dụng được các điểm mạnh trong kiến trúc của
Intel 32 bítđể xây dựng thành một hệ điều hành 32 bít đủ mạnh. Các hệ điều hành
32 bít có thể truy xuất bộ nhớ theo mô hình bộ nhớ phẳng, trong mô hình này hệ
điều hành có thể đánh địa chỉ bộ nhớ theo kiểu tuyến tính lên đến 4Gb, tức là nó
loại trừ được sự phân đoạn bộ nhớ mà chúng ta đã thấy trong các hệ điều hành 16
bit. Khi chạy trên vi xử lý 80386 hệ điều hành windows95 khai thác tối đa các điểm
mạnh trong chế độ ảo của vi xử lý này, vi xử lý 80386 có thể hoạt động ở các chế
độ: thực (real mode), bảo vệ (protected mode) và ảo (virtual mode). Chế độ ảo của
80386 còn được gọi là chế độ 8086 ảo, trong chế độ 8086 ảo ngoài việc cung cấp
không gian bộ nhớ ảo cho các ứng dụng, 80386 còn cho phép các ứng dụng chế độ
8086 ảo thực thi trong chế độ 8086 ảo, thực tế thực thi trong chế độ bảo vệ. Các
ứng dụng chạy trong chế độ bảo vệ được hệ điều hành bảo vệ trên bộ nhớ và được
truy xuất một không gian bộ nhớ lớn hơn (đến 4Gb bộ nhớ RAM). Nhờ có chế độ
8086 ảo mà windows95 có thể cho chạy nhiều ứng dụng đồng thời, kể cả các ứng

dụng 16 bít của DOS và các ứng dụng 32 bítcủa windows, trên bộ nhớ và các ứng
dụng này được hệ điều hành bảo vệ để các ứng dụng không truy xuất bất hợp lệ lên
các vùng nhớ của nhau, nếu có một ứng dụng bị hỏng thì các ứng dụng còn lại vẫn






T
H
U
N
K
I
N
G
Win 16
virtual
machine
Win 16
Appli-
cation
Win 32
Appli-
cation
USER 16
(User. exe)
GDI 16
(Gdi. exe)

KERNEL 16
(krnl386.exe)
USER 32
(User32.dll)
GDI 32
(Gdi32.dll)
KERNEL32
(krnl32.dll)
Hình 1.9: Lớp Thunking trong Windows95
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m