01 intro nguyên lý hệ điều hành

Lịch sử phát triển HĐH
Giai đoạn 45-55
Máy tính dùng bóng chân không và lập
trình qua bảng cắm mạch
Do H.Aiken, J.V.Neuman, J.P Eckert, W.
Mauchley, K.Zuse ...
Ngôn ngữ: mã máy
Cha có khái niệm về HĐH


... Lịch sử phát triển HĐH
Giai đoạn 55-65
Máy tính dùng mạch bán dẫn (vd: IBM
1401)
Chơng trình nạp qua giấy đục lỗ, băng từ
HĐH: khả năng xử lý theo lô
Ngôn ngữ lập trình: hợp ngữ, fortran...


... Lịch sử phát triển HĐH
Giai đoạn 65-80
Máy tính dùng mạch tích hợp (IBM 360)
HĐH có khả năng xử lý đa nhiệm
Xuất hiện Unix, đầu 70s


... LÞch sö ph¸t triÓn H§H
– Giai ®o¹n 80-00
• M¸y tÝnh dïng m¹ch tÝch hîp cì lín (LSI, VLSI)
• H§H giµnh cho m¸y c¸ nh©n
• Gi÷a 80s: H§H m¹ng vµ ph©n t¸n cho m¹ng

c¸c m¸y tr¹m nèi víi nhau.


Các thành phần của 1 hệ thống
Các ứng dụng
Compiler Editor Command shell
Hệ điều hành
Ngôn ngữ máy
Micro program
Thiết bị vật lý


Khái niệm về HĐH
Định nghĩa: là hệ thống hỗ trợ ngời dùng
quản lý và điều khiển các tài nguyên hệ
thống.
Tiến trình (process)
là một chơng trình đang chạy trong bộ nhớ đợc
quản lý bởi HĐH qua số hiệu (PID).

HĐH đơn nhiệm: chỉ một tiến trình đợc phép
chạy. Cần phải kết thúc tiến trình này để chạy
tiến trình khác.


...Khái niệm về HĐH
HĐH đa nhiệm: có thể tồn tại nhiều tiến trình
đợc chạy nằm trong bộ nhớ.
Đa nhiệm u tiên: Mỗi tiến trình đợc lần lợt phân
chia một khoảng thời gian CPU nhất định và tài

nguyên hệ thống để chạy. Nếu hết khoảng thời
gian đó, tiến trình phải xếp hàng chờ lần tiếp theo.
Đa nhiệm không u tiên: mỗi tiến trình đợc lần
lợt giao quyền điều khiển CPU và tài nguyên và
phải tự nhả ra khi thực hiện xong 1 phần việc.\


Tiến trình
Một tiến trình có thể bị dừng tạm thời và
HĐH chuyển qua chạy 1 tiến trình khác
Một tiến trình có thể sinh ra tiến trình con
Các tiến trình trao đổi với nhau thông qua
signal (~ software interrupt)
HĐH lu bảng các tiến trình để nhớ trạng
thái hoạt động
Cơ chế dùng signal cho phép các tiến trình
làm việc khác trong khi chờ


...Tiến trình
HĐH đa ngời dùng: tồn tại nhiều tiến
trình thuộc nhiều ngời dùng khác nhau
cùng chạy trên hệ thống
Bảo vệ thông tin: mỗi tiến trình chứa
UID, GID; dùng để kiểm soát việc trao
đổi dữ liệu với tiến trình khác


File
Th mục và tệp

DOS: do cấu trúc trên đĩa xác định
Unix: mọi thứ đều là tệp

Các thiết bị vào ra: tệp kiểu khối, kiểu
ký tự


...File
• Thao t¸c víi tÖp:
–
–
–
–

quyÒn th©m nhËp RWX
file handle
File kiÓu block vµ ký tù
3 files ®Æc biÖt:
• 0 standard input
• 1 standard output
• 2 standard error

• TÖp ®−êng èng


System calls
Dùng để yêu cầu HĐH thực hiện một
nhiệm vụ
Quy trình thực hiện của hàm th viện HT:
Lu tham số vào 1 vùng bộ nhớ, thanh ghi

Gọi lệnh bẫy HĐH thực hiện nhiệm vụ
HĐH đặt kết quả vào thanh ghi/bộ nhớ và gọi
lệnh kết thúc bẫy, quay trở lại hàm th viện
Hàm th viện lấy kết quả, trả lại cho ngời gọi


Hệ vỏ
Là trình thông dịch các lệnh của ngời
dùng và thực hiện gọi các hàm th viện hệ
thống tơng ứng
Có thể tồn tại nhiều hệ vỏ cùng chạy 1 lúc


Hệ lõi
Là mã của HĐH, nơi thực hiện các yêu cầu
từ th viện hệ thống
Thiết kế độc lập hệ vỏ
Chỉ tồn tại 1 hệ lõi đợc chạy


Kiến trúc một HĐH
Kiến trúc đơn tầng
HĐH đợc viết nh một tập các hàm dịch vụ, gọi đợc
lẫn nhau
Chế độ chạy dựa vào khả năng chạy của CPU trên 2
mức user và kernel.
Quy trình:
Chơng trình ngời dùng gọi lệnh bẫy hệ thống; CPU
chuyển qua chế độ kernel
HĐH kiểm tra bảng thông số và gọi hàm dịch vụ tơng ứng

Kết quả và điểu khiển đợc trả về chơng trình ngời dùng;
CPU chuyển lại về user mode


Kiến trúc một HĐH
Hệ thống phân tầng:







tầng 5: tiến trình vận hành hệ thống
tầng 4: chơng trình ngời dùng
tầng 3: quản lý input/output
tầng 2: quản lý liên lạc giữa tiến trình
tầng 1 quản lý bộ nhớ (cả BN ngoài)
tầng 0 phân phối bộ XL và QL đa nhiệm


KiÕn tróc mét H§H
• M« h×nh client-server (micro kernel)
– TiÕn tr×nh server vµ tiÕn tr×nh client
– Client gäi dÞch vô b»ng göi gãi th«ng b¸o
tíi server
– Client vµ server cã thÓ trªn cïng 1 m¸y
– Kh¸i niÖm vÒ H§H ph©n t¸n

Dạo qua các hệ điều hành
Hệ điều hành máy trạm:
quản lý, điều hành các tài nguyên cục bộ
có thể nối mạng để chia sẻ tài nguyên (tệp, máy
in) ở mức hạn chế

Hệ điều hành mạng:
quản lý, điều hành tài nguyên trong mạng
cho phép nhiều ngời sử dụng và quản lý các
quyền thâm nhập
sẽ khảo sát: Netware, Windows NT, Unix


Netware
Môi trờng làm việc:
HĐH tại máy chủ không cung cấp môi trờng làm
việc nh 1 trạm cuối
các chơng trình dịch vụ chạy trên máy chủ phải
đợc phát triển theo dạng module riêng biệt NLM
(netware loadable module)

Chức năng:
chủ yếu hoạt động nh một file/printer server (chia
sẻ tài nguyên đĩa/máy in tại máy chủ)
các dịch vụ intranet (web, ftp, mail) đợc bổ sung
từ ver 4.11


...Netware
Tính đa nhiệm:

các chơng trình dạng NLM chạy đồng thời theo
chế độ đa nhiệm u tiên

Tính đa ngời dùng:
trên máy chủ không tồn tại tiến trình nào của
ngời dùng tại máy trạm
tính đa ngời dùng chỉ dừng ở mức chia sẻ tài
nguyên dữ liệu theo mô hình client-server giữa
máy trạm và máy chủ
các chơng trình đặt trên đĩa cứng máy chủ sẽ
đợc tải về và chạy tại máy trạm, khi gọi


Windows NT
Môi trờng làm việc:
ngời dùng của hệ thống có thể trực tiếp làm việc
trên máy chủ nh một máy trạm (nếu đợc phép).
Tuy nhiên môi trờng tài nguyên cục bộ là khác
nhau.

Chức năng:
chủ yếu hoạt động nh một file/printer server (chia
sẻ tài nguyên đĩa/máy in tại máy chủ)
các dịch vụ intranet (web, ftp, mail) đợc cài nh
những dịch vụ bổ sung
có thể cài thêm dịch vụ Terminal server để ngời
dùng máy trạm (với Terminal client) chạy trực tiếp
các chơng trình trên máy chủ nh đang ngồi tại
máy chủ.

...Windows NT
Tính đa nhiệm:
chế độ đa nhiệm u tiên

Tính đa ngời dùng:
bình thờng, trên máy chủ không tồn tại tiến trình
nào của ngời dùng tại máy trạm. các chơng
trình đặt trên đĩa cứng máy chủ sẽ đợc tải về và
chạy tại máy trạm, khi gọi. Tính đa ngời dùng chỉ
dừng ở mức chia sẻ tài nguyên dữ liệu theo mô
hình client-server giữa máy trạm và máy chủ
khi cài thêm Terminal server (win2000): ngời
dùng máy trạm có thể chạy các tiến trình trên máy
chủ


Unix
• M«i tr−êng lµm viÖc:
– ®ång nhÊt ®èi víi m¸y chñ vµ m¸y tr¹m

• Chøc n¨ng:
– chia sÎ tµi nguyªn d÷ liÖu vµ tÝnh to¸n t¹i
m¸y chñ
– còng cã thÓ ho¹t ®éng theo m« h×nh
file/printer server cho c¸c m¸y ch¹y Win,
khi cµi samba file server


...Unix

Tính đa nhiệm:
chế độ đa nhiệm u tiên

Tính đa ngời dùng:
nhiều ngời dùng có thể đăng nhập cục
bộ/từ xa và chạy các tiến trình của mình
trên máy chủ