Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Chương 1: Các khái niệm cơ bản - Đỗ Văn Uy

Nội dung text: Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Chương 1: Các khái niệm cơ bản - Đỗ Văn Uy

1. MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU • Là giáo trình cơ sở chuyên ngành: – Xét các vấn đề HĐH bất kỳ phải giải quyết, – Phương thức giải quyết các vấn đề đó. – Hỗ trợ cho các môn khác trong việc xây dựng cơ sở cho Tin học. – Những v/đ xem xét sẽ không lạc hậu trong tương lai. 2
2. NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH • Các khái niệm cơ bản về HĐH • Các thành phần và kiến trúc HĐH • Các yêu cầu và nguyên tắc xây dựng HĐH • Quản lí vào ra (Quản lí thiết bị, Quản lí tệp) • Quản lí bộ nhớ • Lập lịch CPU • Quản lí các dịch vụ • Các vấn đề về an toàn trong HĐH
3. ĐÁNH GIÁ • Quy chế đào tạo – Bộ GD-ĐT, Trường ĐHBK HN – Quy định theo chương trình hợp tác đào tạo CNTT Việt-Nhật
4. Chương I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN • Các nội dung: - Các định nghĩa HĐH - Lịch sử của HĐH - Các tính chất và các nguyên lí xây dựng HĐH - Các thành phần và mô hình kiến trúc HĐH - Đối tượng quản lí (phục vụ) của HĐH - Tổ chức giao tiếp 8
5. Mô hình cơ bản của máy tính - Vật mang tin (Bộ nhớ ngoài- Storage) - Thiết bị vào ra - Bộ nhớ trong (Memory) - Bộ xử lý trung tâm (Central Processor) - Hệ thống đường truyền (System Bus)
6. Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính toán MTĐT Hệ lệnh = {Mã lệnh} Ngôn ngữ riêng Command System = (Ngôn ngữ máy) {Command Code} 12
7. Cấu trúc phân lớp của hệ thống tính toán • Người lập trình thường nhầm lẫn  năng suất lập trình thấp, • Đã áp dụng nhiều biện pháp kích thích: • Kỷ luật hành chính, • Thưởng phạt kinh tế. • Năng suất chỉ tăng chút ít và ổn định ở mức 8 câu lệnh/ngày công! • Kết quả nghiên cứu tâm lý học: Bản chất con người không quen làm các công việc đơn điệu, không có tính quy luật, sớm hay muộn cũng sẽ có sai sót! 14
8. Tác động phần mềm lên phần cứng • Cơ sở hoá hệ lệnh: – Các lệnh phức tạp như x1/2, ex,|x| . . . dần dần được thay thế bằng CT con, – Tăng cường các lệnh xử lý bit. • Tăng tốc độ của MT, • Tăng tính vạn năng, • Tăng độ tin cậy, • Giảm giá thành, • Cho phép phân các thiết bị thành từng nhóm độc lập, tăng độ mềm dẻo của cấu hình. 18
9. Tác động phần mềm lên USER • Đẩy người dùng ra xa máy, nhưng tạo điều kiện để khai thác triệt để và tối ưu thiết bị 20
10. Tác động phần mềm lên USER • Hiệu ứng tự đào tạo, • Nguyên lý WYSIWYG, • Giải phóng người dùng khỏi sự ràng buộc vào thiết bị vật lý cụ thể. 22
11. b) PROCESSOR • Điều khiển máy tính, • Thực hiện các phép tính số học, lô gic và điều khiển, • Có tốc độ rất lớn (vài chục triệu phép tính / giây), • Thông thường có thời gian rãnh (thời gian “chết”) lớn hiệu suất sử dụng thấp, • V/đ: tăng hiệu suất sử dụng (giảm thời gian chết). 24
12. D) Tài nguyên chương trình • Cần phải có các chương trình cần thiết, • Một chương trình được kích hoạt: phục vụ cho nhiều người dùng ( cấu trúc Reenter), • Khai thác On-Line, RPC, • Cách tổ chức chương trình: cấu trúc và đảm bảo cho cấu trúc hoạt động, 26
13. 1.3 - ĐỊNH NGHĨA HỆ ĐIỀU HÀNH • Có nhiều góc độ quan sát và đánh giá, • Các đối tượng khác nhau có yêu cầu, đòi hỏi khác nhau đối với OS, • Xét 4 góc độ: – Của người sử dụng, – Của người lập trình, – Của nhà kỹ thuật, – Của người lập trình hệ thống. 28
14. Đĩa lô gic C: COPY F:\*.* C: Đĩa vật lý C: Đĩa lô gic D: DEL *.BAK Đĩa lô gic E: Chương trình Bộ nhớ EXCEL.EXE Thực hiện 4 MB 4.5 MB 30
15. • Đối thoại: để hệ thống gọn nhẹ + linh hoạt, • Đối thoại   ngôn ngữ đối thoại (bằng lời hoặc cử chỉ). • Mô phỏng 2 đối tượng con người  là hệ thống trí tuệ nhân tạo, là hệ chuyên gia, Đặc điểm Ra đời Hoàn thiện sớm nhất nhất 32
16. • Hoàn thiện nhất: • Thống kê UNESCO: 73% số công trình không hoàn thành do khâu đặt v/đ, • Các HCG khác: Cán bộ chuyên ngành + Cán bộ lập trình, • OS: – Người lập trình giải quyết bài toán của chính mình – Hiểu rõ: V/đ+khả năng công cụ+ khả năng bản thân 1974: 3 công trình xây dựng kỹ thuật tiêu biểu đỉnh cao trí tuệ loài người: Hệ thống ĐT tự động liên lục địa, Hệ thống Appolo đưa người lên mặt trăng, OS IBM 360. 34
17. Tin cậy và chuẩn xác • Mọi công việc trong hệ thống đều phải có kiểm tra: – Kiểm tra môi trường điều kiện thực hiện, – Kiểm tra kết quả thực hiện, • Nhiều chức năng KT: chuyển giao cho phần cứng. • Ví dụ: Lệnh COPY A:F1.TXT B: • Sau khi KT cú pháp, bắt đầu thực hiện lệnh. Lần lượt hệ thống sẽ KT gì và có thể có thông báo nào? 36
18. BẢO VỆ, AN TOÀN • Hạn chế truy nhập không hợp thức, • Hạn chế ảnh hưởng sai sót vô tình hay cố ý, • Bảo vệ: – Nhiều mức, – Nhiều công cụ, – Nhiều thời điểm và giai đoạn khác nhau. • Chú ý: bảo vệ và chống bảo vệ: cùng mức  không thể đảm bảo an toàn tuyệt đối! 38
19. 3.2 – NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG a) Nguyên lý mô đun, b) Nguyên lý phủ chức năng, c) Nguyên lý Macroprocessor, d) Nguyên lý bảng tham số điều khiển, e) Nguyên lý giá trị chuẩn, f) Nguyên lý 2 loại tham số. 40
20. NGUYÊN LÝ PHỦ CHỨC NĂNG • Mỗi công việc trong hệ thống thông thường có thể thực hiện bằng nhiều cách với nhiều công cụ khác nhau, • Lý do: • Mỗi mô đun có hiệu ứng phụ chức năng, • Người dùng có quyền khai thác mọi hiệu ứng phụ không phụ thuộc vào việc công bố, • Lập trình:Phải đảm bảo các tính chất của OS với mọi hiệu ứng phụ, • Vai trò: – Đảm bảo thuận tiện cho người dùng, – Đảm bảo an toàn chức năng của hệ thống, • Ví dụ: In một file. 42
21. NGUYÊN LÝ BẢNG THAM SỐ ĐIỀU KHIỂN • Mỗi đối tượng trong OS Bảng tham số (Control Table, Control Block), • Hệ thống không bao giờ tham chiếu tới đối tượng vật lý mà chỉ tham chiếu tới bảng tham số điều khiển tương ứng. • Với các đĩa từ, CD – bảng tham số ghi ở phần đầu – Vùng hệ thống (System Area), • Với các files – Header. 44
22. Một số loại bảng tham số : • Cho WINDOWS: Win.ini, • Cho MS DOS: Config.sys, • Cho WINWORD: Winword.ini, • Bảng tham số cấu hình hệ thống: phục vụ cho mọi hệ điều hành: lưu trữ trong CMOS, 46
23. Nguyên lý giá trị chuẩn • Tác động lên giá trị • Ví dụ: c:\csdl>dir tham số hoặc bảng giá • Tham số thiếu giá trị: trị chuẩn: – Ổ đĩa? – Startup, – Thư mục? – Autoexec.bat, – Xem gì? – Control Panel – Quy cách đưa ra? – Nơi ra? 48
24. $4 – THÀNH PHẦN và CÁC KiẾN TRÚC HĐH 4.1- Các thành phần HĐH Nhiều các phân chia theo chức năng, mức độ chi tiết, • Hệ thống Supervisor, • Hệ thống quản lý thiết bị ngoại vi, • Hệ thống quản lý files, • Hệ thống các chương trình điều khiển: – Điều phối nhiệm vụ, – Monitor, • Các chương trình phục vụ hệ thống.  Biên bản hệ thống,  Soạn thảo hệ thống,  Tiện ích hệ thống: Trình biên dịch, Tools, 50
25. 4.2- Các kiến trúc HĐH • Kiến trúc Vi nhân • Kiến trúc Client- Server • Kiến trúc máy ảo • Kiến trúc phân lớp – Mô hình ứng dụng – Mô hình thiết kế 4.3 Gọi hệ thống (System Calls) 4.4 Tiến trinh và luồng (Process and Thread) 4.5 Boot System 52
26. CÁC HÌNH THÁI GIAO TiẾP 5.1 Dòng lệnh (Command line) 5.2 Bảng chọn (Menu_Popup) 5.3 Biểu tượng (Icon)