Bài giảng Kỹ thuật Máy tính - Chương 2: Giới thiệu tổng quan - Nguyễn Thanh Sơn

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật Máy tính - Chương 2: Giới thiệu tổng quan - Nguyễn Thanh Sơn

1. Giới thiệu tổng quan  Giới thiệu  Cấu trúc luận lý của hệ thống máy tính  Định nghĩa hệ điều hành  Các chức năng chính của hệ điều hành  Quá trình phát triển  Máy tính lớn (mainframe systems)  Máy để bàn (desktop systems)  Đa xử lý (multiprocessor systems)  Phân bố (distributed systems)  Thời gian thực (real-time systems)  Cầm tay (handheld systems) BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 2
2. Định nghĩa Người dùng  Hệ điều hành là gì?  Chương trình trung gian giữa phần cứng máy tính và người sử dụng, có chức năng điều khiển phần cứng và cung cấp các dịch vụ cơ bản cho các Các ứng dụng ứng dụng.  Mục tiêu Hệ Điều Hành  Giúp người dùng dễ dàng sử dụng hệ thống. Phần cứng  Quản lý và cấp phát tài nguyên hệ thống một cách hiệu quả. BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 4
3. Các chức năng chính của OS Phân chia thời gian xử lý trên CPU (định thời) Phối hợp và đồng bộ hoạt động giữa các quá trình Quản lý tài nguyên hệ thống hiệu quả Kiểm soát quá trình truy cập, bảo vệ hệ thống Duy trì sự nhất quán của hệ thống, kiểm soát lỗi và phục hồi hệ thống khi có lỗi xảy ra. Cung cấp giao diện làm việc thuận tiện cho người dùng BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 6
4. Lịch sử phát triển  Máy tính lớn (mainframes)  Xử lý bó (batch)  Đa chương (multiprogrammed)  Đa nhiệm (time-sharing, multitasking) BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 8
5. Lịch sử phát triển (tt.)  (Mainframe) Batch systems  I/O: card đục lỗ, băng từ (tapes), line printer  Cần có người vận hành (user operator)  Giảm setup time bằng cách ghép nhóm công việc (batching)  Vd: ghép các công việc cùng sử dụng trình biên dịch Fortran  Tự động nạp lần lượt các chương trình 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 10
6. Lịch sử phát triển (tt.)  nd BK Structure of a typical FMS job – 2 generation TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 12
7. Lịch sử phát triển (tt.) BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 14
8. Lịch sử phát triển (tt.)  Yêu cầu đối với OS trong hệ thống time-sharing  Quản lý bộ nhớ (memory management)  Virtual memory  Quản lý các quá trình (process management)  Định thời CPU  Đồng bộ các quá trình (synchronization)  Giao tiếp giữa các quá trình (process communication)  Tránh deadlock  Quản lý hệ thống file, hệ thống lưu trữ  Cấp phát hợp lý các tài nguyên  Bảo vệ (protection) BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 16
9. Lịch sử phát triển (tt.)  Hệ thống song song (parallel, multiprocessor, hay tightly-coupled system)  Nhiều CPU  Chia sẻ computer bus, clock  Ưu điểm  System throughput: càng nhiều processor thì càng nhanh xong công việc  Multiprocessor system ít tốn kém hơn multiple single-processor system: vì có thể dùng chung tài nguyên (đĩa, )  Độ tin cậy: khi một processor hỏng thì công việc của nó được chia sẻ giữa các processor còn lại BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 18
10. Lịch sử phát triển (tt.)  Phân loại hệ thống song song  Đa xử lý đối xứng (symmetric multiprocessor – SMP)  Mỗi processor vận hành một identical copy của hệ điều hành  Các copy giao tiếp với nhau khi cần  Đa xử lý bất đối xứng (asymmetric- multiprocessor)  Mỗi processor thực thi một công việc khác nhau  Master processor định thời và phân công việc cho các slave processors BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 20
11. Lịch sử phát triển (tt.)  Các mô hình hệ thống phân bố  Client-server  Server: cung cấp dịch vụ  Client: có thể sử dụng dịch vụ của server BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 22
12. Lịch sử phát triển (tt.)  Hệ thống thời gian thực (real-time system)  Sử dụng trong các thiết bị chuyên dụng như điều khiển các thử nghiệm khoa học, điều khiển trong y khoa, dây chuyền công nghiệp, thiết bị gia dụng, ứng dụng trong kỹ thuật không gian  Ràng buộc về thời gian: hard và soft real-time Phân loại  Hard real-time  Do hạn chế (hoặc không có) bộ nhớ thứ cấp, tất cả dữ liệu nằm trong bộ nhớ chính (RAM hoặc ROM)  Yêu cầu về thời gian đáp ứng/xử lý rất nghiêm ngặt, thường sử dụng trong điều khiển công nghiệp, robotics,  Soft real-time  Thường được dùng trong lĩnh vực multimedia, virtual reality với yêu cầu mềm dẻo hơn về thời gian đáp ứng BK TP.HCM 11-Jan-16 Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính 24