Bài giảng Hệ điều hành: Chương 1 - TS. Ngô Hữu Dũng

HỆ ĐIỀU HÀNH
(OPERATING SYSTEM CONCEPTS)
Wiley - Operating System
Concepts(Silberschatz).9th

GV
Email
Site

TS. Ngô Hữu Dũng

ngohuudung.blogspot.com


Giới thiệu môn học
 Mục tiêu môn học


Vai trò của HĐH



Nguyên lý hoạt động của HĐH đa nhiệm

 Nội dung


Chương 1: Tổng quan (Overview)



Chương 2: Quản lý tiến trình (Process Management)



Chương 3: Quản lý bộ nhớ (Memory Management)



Chương 4: Quản lý I/O (I/O Management)



Chương 5: Quản lý hệ thống file (Storage Management)

1.2


Giới thiệu môn học
Nội dung

Số
tiết

1

Tổng quan

3

2

Quản lý tiến trình

9

3

Quản lý bộ nhớ

6

4

Quản lý I/O

3

5

Quản lý hệ thống file

6

6

Ôn tập

3
30

1.3

Thi GK

Thi CK


Giới thiệu môn học
 Giáo trình / TLTK :
1.

Silberschatz, Galvin and Gagne , Operating System Concepts –8th
Edition

2.

Ninh Xuân Hải, Hùynh Trọng Thưa. Giáo trình Hệ điều hành, Học viện
CN Bưu chính Viễn thông TP HCM , 2008

3.

Lê Khắc Nhiên Ân, Giáo trình Nhập môn Hệ điều hành, ĐH KHTN TP
HCM

4.

Trần Hạnh Nhi, Giáo trình Hệ điều hành nâng cao, ĐH KHTN TP HCM

1.4

Giới thiệu môn học
 Kiểm tra và đánh giá :


Kiểm tra giữa kỳ (lý thuyết)



Thi kết thúc môn (lý thuyết)



Tiểu luận (2)

 Chú ý


Học sinh không được dự thi kết thúc học phần và phải học lại
nếu nghỉ học quá 20% số tiết quy định



Học sinh vắng mặt trong các lần kiểm tra mà không có lý do
chính đáng thì phải nhận điểm 0

1.5


Overview

CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU
1.6


Nội dung
 Tổ chức của Hệ thống máy tính
 Khái niệm Hệ điều hành
 Hoạt động của hệ thống máy tính
 Các chức năng của Hệ điều hành
 Các dịch vụ của Hệ điều hành
 Một số cấu trúc Hệ điều hành

1.7


Nội dung
 Khái niệm Hệ điều hành
 Tổ chức của Hệ thống máy tính


4 thành phần



interrupt

 Hoạt động của Hệ điều hành


Dual mode và chế độ đặc quyền dành cho hdh

 Các chức năng của Hệ điều hành


Quản lý tiến trình, memory, lưu trữ, I/O , bảo vệ và an ninh

 Các dịch vụ của Hệ điều hành


Cơ chế truy suất các dịch vụ - system calls

 Một số cấu trúc Hệ điều hành


Giới thiệu cấu trúc của MS DOS, Unix
1.8


Cấu trúc của hệ thống máy tính
 Hệ thống máy tính có thể được chia thành 4 phần chính:


Phần cứng (Hardware)
 CPU,



memory, thiết bị I/O

Hệ điều hành (Operating system)
 Phần

mềm điều khiển và điều phối việc sử dụng phần cứng
giữa các ứng dụng và người dùng



Các chương trình ứng dụng (Application programs)
 Các

phần mềm: xử lý văn bản, trình biên dịch, trình duyệt
web, hệ thống quản trị CSDL, game,…



Người dùng (Users)
 Con

người, máy móc, các máy tính khác

1.9


4 thành phần chính của 1 hệ thống máy tính

1.10

Hệ điều hành là gì?
 Một chương trình hoạt động trung gian giữa người dùng

và phần cứng máy tính
 Các mục tiêu của HĐH


Thực thi các chương trình ứng dụng



Tạo sự thuận tiện, dễ dàng cho người sử dụng hệ
thống máy tính



Sử dụng một cách hiệu quả phần cứng máy tính

1.11


Tổ chức của một hệ thống máy tính

1.12


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Hoạt động xử lý của Bộ xử lý trung tâm (CPU)


CPU đọc/ghi dữ liệu với memory, qua đường truyền bus

 Các bộ điều khiển thiết bị (device controllers) trực tiếp điều

khiển hoạt động của các thiết bị I/O


Mỗi bộ điều khiển có một local buffer lưu dữ liệu đọc từ thiết bị
hay ghi ra thiết bị



Hoạt động I/O là hoạt động đọc/ghi dữ liệu giữa thiết bị và local
buffer



Bộ điều khiển thiết bị sẽ thông báo với CPU khi hoàn tất thao tác
I/O bằng một ngắt (interrupt)

1.13


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Hoạt động xử lý của CPU và hoạt động I/O là song song
 Dữ liệu sau khi chuyển từ thiết bị tới local buffer được CPU điều

khiển để ghi từ local buffer vào memory


(Tương tự với chiều ngược lại)

1.14


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Ngắt (interrupt)


Mỗi thiết kế máy tính có cơ chế ngắt (interrupt) riêng, nhưng có
một số chức năng chung



Sự xuất hiện của 1 sự kiện được thông báo cho OS dưới dạng
interrupt
 Phần

cứng gởi tín hiệu (ngắt) tới CPU, thường thông qua các
đường truyền bus

 Phần



mềm tạo ra ngắt bằng cách thực hiện một system call

Chương trình đang thi hành bị tạm dừng khi một ngắt phát sinh
 Interrupt

chuyển điều khiển tới trình phục vụ ngắt tương ứng
(interrupt service routine), thông qua interrupt vector – nơi
chứa địa chỉ của tất cả các service routines

 OS

lưu lại trạng thái của CPU (các thanh ghi và program
counter) trước khi xử lý ngắt
1.15


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Ngắt (interrupt)

1.16


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Hoạt động I/O: được thiết kế theo 1 trong 2 dạng


Khi thao tác I/O bắt đầu, CPU tạm ngưng xử lý cho đến khi nhận
một ngắt báo hiệu thao tác I/O đã hoàn tất



Hoặc, khi thao tác I/O bắt đầu, CPU tiếp tục xử lý các lệnh của
chương trình mà không chờ thao tác I/O hoàn tất
 Khi

I/O hoàn tất, một ngắt được phát sinh báo cho CPU, CPU
tạm ngưng xử lý, chuyển sang xử lý ngắt

1.17


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Hoạt động I/O


DMA (Direct Memory Access)
 Bộ

điều khiển thiết bị truyền các block dữ liệu từ buffer tới
memory mà không cần sự điều khiển của CPU
–

CPU không tham gia vào quá trình điều khiển chuyển dữ
liệu giữa local buffer và memory

–

Một ngắt được phát sinh  báo cho CPU khi 1 block dữ
liệu đã được ghi vào memory

1.18


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Tổ chức lưu trữ (Storage)



Main memory (random-access memory or RAM)
 Thiết
 Nhỏ

bị lưu trữ duy nhất mà CPU có thể truy xuất trực tiếp

để lưu trữ tất cả các chương trình và dữ liệu

 Là

thiết bị lưu trữ không ổn định: nội dung có thể mất khi tắt
nguồn



Các thiết bị lưu trữ thứ cấp (secondary storages)
 Cung
 Có

cấp khả năng lưu trữ lớn, bền vững

nhiều loại: magnetic disk,…

1.19


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Cấu trúc phân cấp của hệ thống lưu trữ



Sự khác biệt
 Tốc

độ

 Giá
 Tính



bền vững

Caching
 Dữ

liệu được chuyển từ bộ nhớ có tốc độ chậm tới bộ nhớ có
tốc độ cao hơn

1.20


Hoạt động của một hệ thống máy tính
 Cấu trúc phân cấp của hệ thống lưu trữ

1.21


Kiến trúc hệ thống máy tính

 Mô hình hoạt động của Modern Computer

1.22


Kiến trúc hệ thống máy tính
 Single-Processor Systems
 Multiprocessor Systems (parallel systems or multicore systems)


Lợi thế
 Tăng
 Quy

mô kinh tế

 Tăng



thông lượng
độ tin cậy

Hai dạng multiple-processing systems
 Asymmetric
 Symmetric

(không đối xứng) multiprocessing

(đối xứng) multiprocessing (SMP)

1.23


Kiến trúc hệ thống máy tính
 Multiprocessing (đa tiến trình) thêm CPU để tăng sức mạnh tính

toán của máy tính
 Nếu CPU có tích hợp bộ điều khiển bộ nhớ  thêm CPU cũng làm

tăng số lượng bộ nhớ địa chỉ trong hệ thống

1.24


Kiến trúc hệ thống máy tính

1.25