Bài giảng tin học cơ sở bài 2 trần thị minh châu

Hệ điều hành
Tin học cơ sở


Hệ điều hành là gì?
• Trừu tượng hóa
– Che giấu chi tiết của các cấu hình phần cứng
khác nhau
– Các ứng dụng không cần phải được viết cho
từng thiết bị cụ thể mà hệ thống có thể có

• Điều hành
– quản lý truy nhập các tài nguyên dùng chung
– cho phép nhiều ứng dụng đồng thời sử dụng
cùng một phần cứng


Trừu tượng hóa
• Cho phép thiết bị phần cứng của các nhà sản xuất khác
nhau có cùng một giao diện lập trình.
• Các thiết bị của các hãng khác nhau dùng các bộ lệnh
bậc thấp khác nhau, có các tính năng khác nhau.
• Nếu không có giao diện chung
– phần mềm không thể tương tác với nhiều loại phần cứng
– mỗi ứng dụng cần được lập trình để làm việc được với tất cả
các loại thiết bị phần cứng cần đến
– Ví dụ: game thời 1990 cần lập trình cho từng loại card màn hình
và âm thanh.


Điều hành

• Các hệ điều hành (HĐH) thời kì đầu chỉ cho phép chạy
từng chương trình một
• Các HĐH hiện đại cho phép nhiều ứng dụng cùng chạy
 dùng chung tài nguyên phần cứng
• HĐH đảm bảo rằng tất cả các ứng dụng có thể truy nhập
tài nguyên
– Phân chia thời gian của CPU giữa các chương trình khác nhau
– Quản lý truy nhập RAM, I/O, đĩa cứng
– Đảm bảo thực hiện các chính sách an ninh hệ thống để tách biệt
giữa các ứng dụng, để sự cố của ứng dụng này không gây ảnh
hưởng tới ứng dụng khác.


Trừu tượng hóa hay điều hành?
• Hỗ trợ cả bộ xử lý Intel cũng như AMD
• Điều khiển các ứng dụng thay phiên nhau chạy
• Tách biệt giữa các vùng bộ nhớ được cấp phát
cho các ứng dụng khác nhau
• Cho phép phần mềm hội thoại video sử dụng
các loại camera khác nhau
• Truy nhập hai đĩa cứng khác nhau
• Gửi và nhận thông điệp qua mạng máy tính


Các tầng của hệ thống
Các ứng dụng
Thư viện và tiện ích
Hệ điều hành
Phần cứng

Nhân HĐH và userspace
Các ứng dụng
Userspace

Thư viện và tiện ích
Hệ điều hành
Phần cứng

Nhân
(kernel/core)


Nhân HĐH và userspace
Các ứng dụng
Thư viện và tiện ích
Hệ điều hành

Userspace
Nhân

Phần cứng

Nhân: phần tối thiểu cần thiết để chia sẻ phần
cứng giữa các ứng dụng khác nhau
Userspace: phần còn lại: các ứng dụng, và
phần của hệ điều hành mà không hoàn toàn
cần thiết cho việc dùng chung phần cứng hoặc
che giấu chi tiết phần cứng.

Tương tác với phần cứng
• HĐH cài đặt một cơ chế chung cho việc
các ứng dụng truy nhập phần cứng (trừu
tượng hóa)
• Các ứng dụng dùng các system call để
thông qua HĐH phát lệnh tới phần cứng
• HĐH có thể dùng signal để báo tin cho
ứng dụng (cơ chế ngắt – interrupt)
– nhận được 1 thông điệp qua mạng
– người dùng gõ một phím


Các loại HĐH
• Microsoft Windows (non-Unix)
– HĐH phổ biến nhất cho desktop

• Các hệ thống Unix
– Linux
– Mac OS X
– BSD
– Solaris / OpenSolaris
– Unix thương mại


Các loại HĐH
• Các hệ thống mainframe
– một số dạng Unix, một số được viết riêng cho
loại máy

• Các hệ thống nhúng – embedded systems
– Linux nhúng
• phổ biến nhất là Android, nhì là Mac OS X

– Các HĐH khác
• Symbian
• BlackBerry OS
• TinyOS


• batch processing: HĐH chạy từng chương
trình một.
• time sharing


Unix
• Thuật ngữ chỉ một lớp các HĐH
– Thực ra là thương hiệu của các phiên bản Unix
thương mại
– Một số tác giả dùng *NIX thay cho từ này để chỉ họ
HĐH, còn UNIX dành cho các bản thương mại.

• Được phát triển đầu tiên tại Bell Labs năm 1969
• Các hệ thống Unix nguyên thủy là các bản
thương mại
• Các phiên bản miễn phí: BSD và Linux


BSD
• Berkeley System Distribution

– dựa trên bản thương mại của AT&T
– hậu duệ ngày nay:
• FreeBSD
• OpenBSD
• Mac OS X


Linux
• Do Linus Torvalds khởi đầu khi ông là sinh viên Đại học
Helsinki
• Thành công về thương mại cho nhiều lớp thiết bị như
– Web server
– thiết bị mạng và nhúng (router …)
– điện thoại di động (Android)

• Một số dùng cho môi trường desktop
– Ubuntu và Fedora

• Nhân HĐH mở rộng được từ thiết bị nhúng cho tới các
siêu máy tính.