Bài giảng Hệ điều hành: Chương 1 - Hà Duy An (ĐH Cần Thơ)

Bài giảng "Hệ điều hành - Chương 1: Giới thiệu" cung cấp cho người học các kiến thức: Hệ điều hành là gì, tổ chức hệ thống máy tính, các thành phần của hệ điều hành, các môi trường điện toán. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hệ điều hành: Chương 1 - Hà Duy An (ĐH Cần Thơ)Khoa Công Nghệ Thông Tin & Truyền Thông Đại học Cần Thơ Giảng viên: Hà Duy An1. Hệ điều hành là gì?2. Tổ chức hệ thống máy tính3. Các thành phần của hệ điều hành4. Các môi trường điện toán8/8/2013 2 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Là một chương trình quản lý tài nguyên của máy tính, đóng vai trò như một lớp trung gian giữa người sử dụng máy tính và phần cứng của máy tính.• Mục đích của hệ điều hành: o Thực thi chương trình người dùng và giúp giải quyết các vấn của người dùng dễ dàng hơn o Làm cho hệ thống máy tính dễ sử dụng hơn. o Sử dụng tài nguyên phần cứng máy tính hiệu quả.8/8/2013 4 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Hệ thống máy tính có thể được chia thành 4 thành phần: o Phần cứng (Hardware): cung cấp các tài nguyên tính toán cơ sở • CPU, memory, I/O devices o Hệ điều hành • Điều khiển và phối hợp việc sử dụng phần cứng giữa các ứng dụng và các người dùng o Chương trình ứng dụng: Xác định cách các tài nguyên hệ thống được dùng để giải quyết các vấn đề tính toán của người dùng • Các chương trình xử lý văn bản (Word processors), các trình biên dịch (compilers), các trình duyệt Web (web browsers), các hệ thống cơ sở dữ liệu (database systems), các trò chơi điện tử (video games) o Các người dùng • Người, các máy móc, các máy tính khác8/8/2013 5 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành8/8/2013 6 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Tùy thuộc vào góc nhìn: user view, system view• Người dùng cần tiện lợi, dễ sử dụng, hiệu năng cao => không quan tâm đến việc chia sẽ các nguồn tài nguyên.• Share computer (mainframe, minicomputer): chia sẽ công bằng và tận dụng các nguồn tài nguyên hiệu quả nhất có thể.• Người dùng ngồi tại máy trạm (workstation) sử dụng các nguồn tài nguyên dùng chung: networking and servers (file, compute, and print servers) => hài hòa giữa việc sử dụng các tài nguyên cá nhân và tận dụng tài nguyên chia sẽ• Các thiết bị cầm tay: tài nguyên tính toán, năng lượng giới hạn8/8/2013 7 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Bộ cấp phát tài nguyên (Resource Allocator): o Quản lý tất cả các tài nguyên o Đảm bảo cạnh tranh sử dụng hiệu quả và công bằng các nguồn tài nguyên• Chương trình điều khiển (Control Program): o Điều khiển sự thực thi của các chương trình để ngăn chặn lỗi và việc sử dụng không hợp lý máy tính8/8/2013 8 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Không có định nghĩa nào được chấp nhận hoàn toàn• Có thể xem hệ điều hành là “mọi thứ có trong một bản phân phối hệ điều hành” Hay:• Nhân (Kernel): một chương trình duy nhất hoạt động toàn thời gian (còn lại là các chương trình hệ thống hay ứng dụng).8/8/2013 9 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Một hay nhiều CPU, các bộ điều khiển thiết bị (device controller) truy cập bộ nhớ thông qua một bus chung• Các truy cập đồng thời (CPU và thiết bị) sẽ cạnh tranh nhau chu kỳ bộ nhớ8/8/2013 11 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Ngắt chuyển điều khiển đến các thường trình dịch vụ xử lý ngắt (interrupt service routine) thông qua vector ngắt (chứa địa chỉ của thường trình dịch vụ)• Kiến trúc ngắt phải lưu trữ địa chỉ của các lệnh xử lý ngắt• Một trap hay exeption là một ngắt phát sinh bởi phần mềm do một lỗi hay một yêu cầu của người dùng• Hệ điều hành hướng ngắt (interrupt driven)8/8/2013 12 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Hệ điều hành dừng công việc đang thực hiện o Lưu giữ trạng thái của CPU bằng cách lưu trữ các thanh ghi và bộ đếm chương trình• Xác định loại ngắt xảy ra: o Generic routine o Interrupt vetor• Thực thi intrrupt service routine• Tiếp tục thực thi công việc trước khi bị ngắt8/8/2013 13 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành8/8/2013 14 Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành• Các thiết bị nhập/xuất (I/O devices) và CPU có thể thực thi đồng thời• Mỗi bộ điều khiển thiết bị (device controller) sẽ chịu trách nhiệm điều khiển một loại thiết bị khác nhau• Device Driver – cho mỗi bộ điều khiển thiết bị để quán lý I/O o Cung cấp giao diện đồng nhất giữa controller và kernel• Mỗi bộ điều khiển thiết bị có một vùng đệm cục bộ (local buffer) và các thanh ghi (special-purpose registers), chịu trách nhiệm di chuyển dữ liệu giữa thiết bị và vùng đệm cục bộ• I/O là việc di chuyển dữ liêu giữa thiết bị và vùng đệm cục bộ• Bộ điều khiển thiết bị báo cho CPU biết nó đã hoàn thành tác vụ của nó bằng cách sinh ra một ngắt (interrupt)• CPU di chuyển dữ liệu từ bộ nhớ chính đến vùng ...