TÀI LIỆU HỆ ĐIỀU HÀNH

     
Hệ quản lý và điều hành giáo trình Hệ Điều Hành quản lý nhập xuất cai quản hệ thống tập tin quản lý tiến trình quản ngại lý bộ lưu trữ làm chủ processor


Bạn đang xem: Tài liệu hệ điều hành

*
pdf

bài giảng Hệ điều hành: Chapter 5.2 - ThS. Trằn Thị Như Nguyệt


*
pdf

bài giảng Hệ điều hành: Chapter 7.2 - ThS. è cổ Thị Như Nguyệt


*
pdf

bài bác giảng Hệ điều hành: Chapter 0 - ThS. è Thị Như Nguyệt




Xem thêm: Cách Xóa Tin Nhắn Zalo Bên Kia Có Đọc Được Không ? Xóa Tin Nhắn Zalo Người Nhận Có Đọc Được Không

*
ppt

Lecture Operating systems: A concept-based approach (2/e): Chapter 14 - Dhananjay M. Dhamdhere


*
ppt

Lecture Operating systems: A concept-based approach (2/e): Chapter 11 - Dhananjay M. Dhamdhere




Xem thêm: Mực Phun Chất Lỏng Màu Đen Để Làm Gì ? Hỏa Mù Mực Che Mắt Động Vật Khác Nhưng Bản

Nội dung

ptithcm.edu.vn.hoặcGV. Biên soạnNinh Xuân Hải - Huỳnh Trọng ThưaOPEN.PTINgày 21 mon 11 Năm 20082 CHƯƠNG IGIỚI THIỆU HỆ ĐIỀU HÀNHChương “GIỚI THIỆU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ” sẽ giới thiệu và giải thích các vụ việc sau:1.1 Hệ quản lý là gì, những khái niệm của hệ điều hành.1.2 lịch sử dân tộc phát triển của hệ điều hành1.3 các loại hệ điều hành1.4 các dịch vụ của hệ điều hành.N1.5 kết cấu của hệ điều hànhU.V1.6 Nguyên lý thi công hệ điều hành1.1 CÁC KHÁI NIỆM1.1.1 Hệ điều hành và quản lý là gì?EDHệ điều hành quản lý (operating systems) là lịch trình đóng sứ mệnh trung gian giữa tín đồ sửdụng cùng phần cứng của máy tính. Hệ quản lý che dấu sự phức tạp, đa dạng chủng loại của phần cứng,giúp việc sử dụng máy tính trở nên solo giản, hiệu quả. Trách nhiệm của hệ điều hành là thống trị tàinguyên của máy tính, thực thi các chương trình ứng dụng, cung ứng các chức năng mạng, vv …T.1.1.2 các thành phần của một hệ thống máy tínhMột khối hệ thống máy tính được chia thành 4 thành phần sau: phần cứng, hệ điều hành,chương trình ứng dụng/chương trình hệ thống, bạn sử dụng.TI+ hartware (hardware) : CPU, cỗ nhớ, những thiết bị nhập/xuất,….P+ Hệ điều hành (operating systems): điều khiển và tinh chỉnh và kết hợp việc áp dụng phần cứng đến nhiềuứng dụng với nhiều người tiêu dùng khác nhau.N+ Chương trình ứng dụng và chương trình hệ thống (system and applications programs): là cácchương trình giải quyết và xử lý những vụ việc của người tiêu dùng như là công tác dịch, hệ quản ngại trị cơsở dữ liệu, công tác trò chơi, chương trình thương mại,…OPE+ người sử dụng (user): người tiêu dùng hoặc lắp thêm tính.Hình 1.1: các thành phần của một khối hệ thống máy tính3 1.1.3 những thành phần của một khối hệ thống nhập/xuấtMột khối hệ thống nhập/xuất gồm tía thành phần sau:+ Hệ thống bộ lưu trữ đệm (buffer-caching system)+ Chương trình tinh chỉnh thiết bị (Drivers for specific hardware devices).+ Chương trình giao tiếp với chương trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị (A general device-driver interface).Chương trình giao tiếp với chương trình tinh chỉnh thiết bịHệ thống bộ lưu trữ đệmU.VHình 1.2: các thành phần của một hệ thống nhập/xuấtNChương trình điều khiển thiết bị1.1.4 những thành phần của hệ điều hànhHệ điều hành gồm có tía thành phần sau:+ Bộ cấp phép tài nguyên (Resource allocator): quản lý và cấp phát tài nguyên.ED+ Chương trình kiểm soát điều hành (Control program): kiểm soát việc thực hiện chương trình với kiểm soáthoạt động của các thiết bị nhập/xuất.+ Phần nhân (Kernel): là lịch trình “lõi” của hệ điều hành, được triển khai trước tiên và tồn tạitrong bộ nhớ lưu trữ cho cho đến lúc tắt trang bị (các công tác khác điện thoại tư vấn là công tác ứng dụng).Bộ cấp phép tài nguyênChương trình kiểm soátT.Phần nhânTIHình 1.3: các thành phần của hệ điều hành1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH.P+ quá trình 1 (1945 – 1955): đã có máy tính lớn nhưng chưa xuất hiện hệ điều hành.+ tiến độ 2 (1956 – 1965): khối hệ thống xử lý theo lô (Batch systems)N+ quy trình 3 (1966 – 1980): khối hệ thống xử lý đa chương (Multiprogramming systems) , hệ thốngxử lý nhiều nhiệm (Multitasking systems).PE+ quy trình tiến độ 4 (1981 - 2007 ): khối hệ thống đa cách xử trí (Multiprocessor systems), khối hệ thống xử lý phân tán(Distributed systems), khối hệ thống xử lý thời gian thực (Real-time systems), khối hệ thống nhúng(Embedded systems).O1.3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG MÁY TÍNHMột hệ thống máy tính có hai phần là hệ điều hành và phần cứng tương ứng để xúc tiến hệ điềuhành.1.3.1 khối hệ thống xử lý theo lô (Batch Systems)Đây là hệ điều hành và quản lý đầu tiên, cổ hủ nhất. Đối với hệ điều hành quản lý này thì tại một thời điểm chỉ cómột các bước trong cỗ nhớ, khi thực hiện xong xuôi một công việc, các bước khác sẽ tiến hành tự độngnạp vào và mang đến thực thi. Hệ quản lý và điều hành có một chương trình, điện thoại tư vấn là cỗ giám sát, hay trú trongbộ lưu giữ chính, đo lường việc tiến hành dãy các các bước theo sản phẩm tự cùng tự động.4 NCách ba trí bộ nhớ của hệ quản lý và điều hành xử lý theo lô như sau: phần bộ lưu trữ ở showroom thấp dành riêng cho hệđiều hành, phần còn lại dành riêng cho một công tác của tín đồ dùng.U.VHình 1.4: quy mô tổ chức bộ nhớ lưu trữ của hệ điều hành xử lý theo lôXem một lấy một ví dụ về cách thức làm câu hỏi với khối hệ thống xử lý theo lô:- lập trình sẵn viên có phiếu ghi chương trình cho máy 1401- Máy đang đọc chương trình từ phiếu cùng ghi chương trình vào băng từED- thiết kế viên rước băng từ bỏ tới vật dụng 7094 để thực hiện thống kê giám sát và kết qủa được ghi vào băng từTIT.- lập trình sẵn viên rước băng từ đựng kết qủa tới sản phẩm 1402 để in.PHình 1.5: ví dụ như về cách thức xử lý quá trình với hệ điều hành xử lý theo lôN1.3.2 khối hệ thống xử lý đa chương (MultiProgramming Systems)PETại 1 thời điểm có nhiều các bước trong bộ lưu trữ và khi một công việc đang thực hiện, nếu như cóyêu ước nhập/xuất thì CPU ko nghỉ nhưng hệ điều hành quản lý sẽ chuyển sang thực hiện quá trình khác.OVí dụ trong bộ nhớ hiện có tía chương trình thực hiện ba công việc. Nếu quá trình 1 yêu cầunhập/xuất thì công việc 1 nhất thời ngừng, quá trình 2 (hoặc quá trình 3) sẽ tiến hành thực hiện. Khi thaotác nhập/xuất của công việc 1 ngừng thì các bước 1 đã được thực hiện tiếp, các bước 2 đang tạmngừng,…Hình 1.6: mô hình tổ chức bộ nhớ lưu trữ của khối hệ thống xử lý nhiều chương5 * Các chức năng của hệ quản lý điều hành trong khối hệ thống xử lý đa chương+ Lập định kỳ CPU (CPU scheduling): lựa chọn 1 trong những quá trình trong bộ nhớ lưu trữ cho thực thi(cho sử dụng CPU). Khi chọn cần tránh trường thích hợp một quá trình chờ trong bộ nhớ lưu trữ quá lâu.+ cai quản lý bộ nhớ (Memory management): nên phải làm chủ phần bộ nhớ nào đã cấp phép và cấpcho quá trình nào (bộ nhớ cấp phát cho mỗi công việc phải riêng biệt biệt), phần bộ nhớ lưu trữ nào chưa cấp,khi một quá trình thực thi dứt cần tịch thu phần bộ nhớ lưu trữ đã cấp cho cho các bước đó. Nếu như một côngviệc truy hỏi xuất cho phần bộ lưu trữ đã cung cấp cho công việc khác thì yêu cầu ngăn cấm. Nếu bộ nhớ bị phânmảnh vượt nhiều, phải dồn cỗ nhớ, vv…U.VN+ cấp phát thiết bị (Allocation of devices): chứng trạng thiết bị rảnh hay là không rảnh, thiết bị sẽ cấpcho các bước nào, công việc nào buộc phải đưa vào hàng đợi để chờ. đồ vật nào có thể dùng phổ biến vàtối đa bao nhiêu quá trình sử dụng phổ biến thiết bị thuộc lúc, trang bị nào không thể sử dụng chung,…và cần tránh bị tắc nghẽn (các các bước chờ vô hạn để được cung cấp tài nguyên).+ hỗ trợ các hàm cách xử lý nhập/xuất (I/O routines): các hàm nhập/xuất sẽ bịt dấu sự phức tạpvà nhiều mẫu mã của những thiết bị nhập/xuất, quản lý việc sử dụng chung các thiết bị nhập/xuất.ED1.3.3 hệ thống xử lý đa nhiệm (Multitasking Systems)TIT.Hệ thống cách xử trí đa nhiệm là hệ thống mở rộng lớn của hệ thống xử lý nhiều chương. Đối với hệ điều hànhtrong hệ thống xử lý nhiều nhiệm, việc biến hóa công vấn đề không chờ các bước đang thực hiện cóyêu ước nhập/xuất, mà lại khi các bước đang triển khai hết thời hạn qui định sử dụng CPU thì việcchuyển đổi các bước cũng đã xảy ra. Mỗi công việc được thực hiện luân phiên qua hình thức chuyểnđổi CPU, thời gian mỗi lần thay đổi diễn ra rất cấp tốc nên người tiêu dùng có cảm giác là cáccông việc đang được thi hành cùng lúc. Khối hệ thống xử lý đa nhiệm còn được gọi là hệ thống chia bổ thờigian (Time-Sharing Systems)..PVí dụ khối hệ thống có môt CPU và hiện gồm ba công việc A, B, C trong cỗ nhớ. Ba quá trình này sẽđược tiến hành luân phiên: các bước A tiến hành trong khoảng thời gian q (quantum) thì tạmngừng, cho lượt các bước B thực hiện trong khoảng thời gian q, rồi mang đến lượt quá trình C. Sau đólại cho lượt A, … tái diễn việc xúc tiến các các bước cho mang lại khi tất cả các quá trình hoàn tất.NtaskOPECBAtimeHình 1.7: các quá trình A,B,C sử dụng cpu luân chuyển trong khối hệ thống xử lý nhiều nhiệm1.3.4 hệ thống đa xử lý (Multiprocessor Systems)Máy tính có khá nhiều bộ xử trí cùng chia xẻ khối hệ thống đường truyền dữ liệu, đồng hồ, bộ nhớ lưu trữ và cácthiết bị ngoại vi. Từng CPU sẽ tiến hành một quá trình và khi ấy các các bước sẽ đích thực diễn rađồng thời. Khối hệ thống đa xử lý có cách gọi khác là hệ thống xử lý song song (Parallel Systems).6 Hình 1.7: mô hình hệ thống đa xử lý: có khá nhiều cpu nhưng sử dụng chung cỗ nhớ* Ưu điểm của khối hệ thống đa xử lý+ Sự mất dính của một chip xử lý sẽ không tác động đến toàn bộ hệ thống.N+ hệ thống sẽ thực hiện rất nhanh do triển khai các công việc đồng thời trên các bộ cách xử lý khácnhauU.V+ việc liên lạc giữa các quá trình dễ dàng bằng cách sử dụng bộ lưu trữ dùng chung.* Phân loại khối hệ thống đa xử lýED+ hệ thống đa cách xử trí đối xứng (Symmetric MultiProcessing (SMP)): mỗi bộ xử lý chạy cùng với mộtbản sao của hệ điều hành và quản lý và những bộ giải pháp xử lý là ngang cấp. Các hệ điều hành hiện nay đều hỗ trợSMP.+ hệ thống đa cách xử trí bất đối xứng (Asymmetric multiprocessing): gồm một cỗ xử lý chủ yếu (masterT.processor) kiểm soát, phân việc cho các bộ xử trí khác (slave processors).1.3.5 khối hệ thống xử lý phân tán (Distributed Operating Systems).PTITương tự như khối hệ thống đa cách xử lý nhưng mỗi bộ xử lý có bộ nhớ riêng. Những bộ giải pháp xử lý liên lạc vớinhau trải qua các đường truyền dẫn mạng. Mạng LAN, WAN cùng với hệ điều hành và quản lý Windows,UNIX đó là các khối hệ thống xử lý phân tán.* Phân loại khối hệ thống xử lý phân tán: bao gồm hai loạiN+ Peer-to-peer: hệ thống mạng ngang hàng, các máy tính ngang cấp, không có máy nào đóng góp vaitrò quản lý tài nguyên cần sử dụng chung.OPE+ Client-server: có một vật dụng đóng vai trò làm chủ các khoáng sản dùng bình thường gọi là đồ vật server(máy chủ), những máy khác điện thoại tư vấn là lắp thêm client (máy khách). Client ý muốn sử dụng tài nguyên dùngchung bắt buộc được server cấp cho quyền. Mô hình khối hệ thống client-server:Hình 1.8: mô hình khối hệ thống xử lý phân tán* Ưu điểm của hệ thống xử lý phân tán+ Dùng tầm thường tài nguyên: lắp thêm in, tập tin …+ Tăng vận tốc tính toán: phân chia các bước để đo lường trên các vị trí khác nhau+ An toàn: nếu như một địa điểm bị hỏng, các vị trí không giống vẫn liên tiếp làm việc.+ media tin dễ dàng: download/upload file, gởi/nhận mail,…7 1.3.6 khối hệ thống xử lý thời hạn thực (Real-Time Systems)Hệ thống sẽ mang đến kết quả đúng mực trong khoảng thời gian nhanh nhất. Hệ thống hay được sử dụng chonhững ứng dụng chuyên dụng như là hệ thống điều khiển trong công nghiệp.* các loại khối hệ thống xử lý thời hạn thựcN+ khối hệ thống xử lý thời hạn thực cứng (Hard real-time): các các bước được hoàn toàn đúng thờiđiểm qui định.1.3.7 hệ thống nhúng (Embedded Systems)U.V+ khối hệ thống xử lý thời gian thực mềm (Soft real-time): mỗi các bước có một độ ưu tiên riêng với sẽđược thực hành theo độ ưu tiên.EDHệ quản lý được nhúng trong số thiết bị gia dụng, những máy trò chơi,... Do các thiết bị gia dụngcó bộ lưu trữ ít, bộ xử lý tốc độ thấp, kích cỡ màn hình nhỏ dại nên hệ điều hành quản lý này cần solo giản,nhỏ gọn, có tính đặc thù cho từng thiết bị. Ví dụ như hệ điều hành và quản lý dùng cho máy PDAs (PersonalDigital Assistants), Mobil phones,… khối hệ thống nhúng còn gọi là hệ thống di động (HandheldSystems).T.1.4 CÁC DỊCH VỤ CỦA HỆ ĐIỀU HÀNHHệ điều hành thường thì cần hỗ trợ các thương mại & dịch vụ sau:TI- làm chủ tiến trình- cai quản lý bộ nhớ chính (RAM)- quản lí lý bộ nhớ phụ (DISK).P- quản lý hệ thống nhập xuất- cai quản hệ thống tập tinN- bảo vệ hệ thống- hệ thống dòng lệnhPE- làm chủ mạng- các lời gọi khối hệ thống (system calls).1.4.1 Dịch vụ quản lý tiến trình (Process Management)OTiến trình là 1 trong những chương trình sẽ thi hành. Trong bộ nhớ, tại 1 thời điểm tất cả thể có khá nhiều tiếntrình, một số trong những tiến trình là của hệ điều hành, một số tiến trình là của fan sử dụng. Lúc tiến trìnhđược tạo thành hoặc vẫn thi hành sẽ tiến hành hệ điều hành cung ứng các tài nguyên để quá trình hoạtđộng như thể CPU, cỗ nhớ, tập tin, những thiết bị nhập/xuất… Khi các bước kết thúc, hệ điều hành sẽthu hồi lại các tài nguyên đã cấp phát. Một các bước khi tiến hành lại hoàn toàn có thể tạo ra các tiến trình convà hiện ra cây tiến trình.* Các tính năng của dịch vụ thống trị tiến trình+ chế tác và hủy các tiến trình của người sử dụng và của hệ điều hành.8 + tạm ngưng và thực hiện lại một tiến trình.+ cung cấp cơ chế đồng điệu các tiến trình.+ cung ứng cơ chế liên hệ giữa những tiến trình.+ cung ứng cơ chế điều hành và kiểm soát tắc nghẽn.1.4.2 thương mại dịch vụ quản lý bộ lưu trữ chính (Main Memory Management)U.V* Các chức năng của dịch vụ thương mại quản lý bộ nhớ lưu trữ chínhNTại 1 thời điểm, trong bộ nhớ chính gồm thể có rất nhiều tiến trình, hệ điều hành cần được quản lýphần bộ nhớ đã cấp cho từng tiến trình để tránh xung đột.+ giữ giữ thông tin về các vị trí trong bộ nhớ đã sử dụng và quá trình nào đang sử dụng.+ quyết định chọn quá trình để nạp vào bộ nhớ lưu trữ chính khi bộ nhớ lưu trữ chính gồm chỗ trống.+ cấp phát bộ nhớ lưu trữ cho các bước và thu hồi bộ lưu trữ khi các bước thực thi xong.ED1.4.3 dịch vụ thương mại quản lý bộ lưu trữ phụ (Secondary Management)Để lưu trữ dữ liệu thọ dài, tài liệu cần lưu lại trên đĩa dạng tập tin, trong khi đĩa còn lưu lại giữ những tiếntrình khi bộ lưu trữ RAM không hề đủ, vùng ghi nhớ này call là bộ lưu trữ ảo.T.* Các tính năng của thương mại & dịch vụ quản lý bộ nhớ lưu trữ phụ+ quản lý vùng trống bên trên đĩa (Free space management)TI+ Xác định vị trí cất giữ tài liệu (Storage allocation)..P+ Lập lịch cho đĩa (Disk scheduling).1.4.4 Dịch vụ cai quản hệ thống nhập/xuất (I/O System Management)NHệ điều hành quản lý cần bịt dấu phần nhiều đặc thù của những thiết bị phần cứng, bằng phương pháp cung cấp các chứcnăng xử lý nhập xuất đối kháng giản, không phụ thuộc vào cụ thể của mỗi các loại thiết bị.PE1.4.5 Dịch vụ quản lý hệ thống tập tin (File Management)OMáy tính có thể lưu trữ thông tin trong vô số nhiều dạng lắp thêm vật lý không giống nhau như băng từ, đĩa từ,đĩa quang, ... Mỗi dạng có có tác dụng lưu trữ, vận tốc truyền tài liệu và bí quyết truy xuất không giống nhau.Hệ điều hành và quản lý cần đồng bộ cách tróc nã xuất hệ thống lưu trữ, tư tưởng một đơn vị lưu trữ là tậptin.* Các công dụng của dịch vụ quản lý hệ thống tập tin+ cung cấp các thao tác làm việc trên tập tin với thư mục (tạo/xem/xoá/sao chép/di chuyển/đổi tên).+ Ánh xạ tập tin trên khối hệ thống lưu trữ phụ.+ Sao lưu lại tập tin trên những thiết bị lưu giữ trữ.9 1.4.6 Dịch vụ đảm bảo an toàn hệ thống (Protection System)Hệ quản lý và điều hành cần hỗ trợ cơ chế để bảo đảm rằng tài nguyên chỉ được truy hỏi xuất do những tiếntrình gồm quyền. Ví dụ đảm bảo rằng quy trình chỉ được thực hiện trong phạm vi showroom của nó hoặcđảm bảo rằng không có quy trình nào độc chiếm CPU…1.4.7 Lời gọi khối hệ thống (system call)U.VNLời gọi hệ thống là tập lệnh vì hệ điều hành cung cấp dùng để giao tiếp giữa quy trình của ngườidùng và hệ điều hành, lời hotline hệ thống có cách gọi khác là ngắt. Các lời gọi hệ thống hoàn toàn có thể được chiathành các loại như thể tập lệnh quản lý tiến trình, tập lệnh làm chủ tập tin, tập lệnh thống trị thiết bị,tập lệnh dùng làm liên lạc giữa những tiến trình. Mỗi lời gọi hệ thống có một vài hiệu duy nhất dùng đểphân biệt lời gọi này với lời call khác. Các địa chỉ nơi đựng mã lệnh của các ngắt (lời điện thoại tư vấn hệ thống)được giữ trong một bảng gọi là bảng vectơ ngắt.Khi quá trình dùng lời call hệ thống, cần cung cấp tham số mang đến lời gọi hệ thống. Có tía phươngpháp mà tiến trình dùng làm chuyển tham số đến hệ điều hành:- gửi tham số vào thanh ghiED- tàng trữ tham số trong một bảng trong bộ nhớ và ghi địa chỉ cửa hàng bảng vào thanh ghi- tàng trữ tham số vào stack với tham số được mang ra bởi hệ điều hành .OPEN.PTIT.Ví dụ chuyển địa chỉ cửa hàng bảng X (bảng chứa những tham số) vào thanh ghi, call ngắt 13. Ngắt 13 là lờigọi khối hệ thống do hệ điều hành quản lý cung cấp.Hình 1.9: truyền tham số dạng bảng cho ngắt 13Quản lý tiến trìnhLời gọi hàmMô tảPid=fork()Tạo một quy trình con giống quá trình chaPid=waitpid(pid, &statloc, options)Đợi một quy trình con kết thúcExit(status)Kết thúc vấn đề thực thi quy trình và trả về trạng thái10