Giáo trình Hệ điều hành Giáo dục từ xa - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành - Nguyễn Phú Trường

Nội dung text: Giáo trình Hệ điều hành Giáo dục từ xa - Chương 1: Tổng quan về hệ điều hành - Nguyễn Phú Trường

1. Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 User1 User2 . . . UserN compliler text editor . . . database t System andOperating Application System Programs Hardware Hình 0-1 Tầm nhìn trừu tượng các thành phần của một hệ thống máy tính III.1 Tầm nhìn người dùng Tầm nhìn người dùng của máy tính rất đa dạng bởi giao diện được dùng. Hầu hết những người dùng máy tính ngồi trước máy tính cá nhân gồm có màn hình, bàn phím, chuột và bộ xử lý hệ thống (system unit). Một hệ thống như thế được thiết kế cho một người dùng độc quyền sử dụng tài nguyên của nó để tối ưu hoá công việc mà người dùng đang thực hiện. Trong trường hợp này, hệ điều hành được thiết kế dễ dàng cho việc sử dụng với sự quan tâm về năng lực nhưng không quan tới việc sử dụng tài nguyên. Năng lực thực hiện là quan trọng với người dùng nhưng không là vấn đề nếu hầu hết hệ thống đang rãnh, chờ tốc độ xuất/nhập chậm từ phía người dùng. Vài người dùng ngồi tại thiết bị đầu cuối (terminal) được nối kết tới máy tính lớn (mainframe) hay máy tính tầm trung (minicomputer). Những người khác đang truy xuất cùng máy tính thông qua các thiết bị đầu cuối khác. Những người dùng này chia sẻ các tài nguyên và có thể trao đổi thông tin. Hệ điều hành được thiết kế để tối ưu hoá việc sử dụng tài nguyên-để đảm bảo rằng tất cả thời gian sẳn dùng của CPU, bộ nhớ và thiết bị xuất nhập được sử dụng hữu hiệu và không cá nhân người dùng sử dụng độc quyền tài nguyên hơn là chia sẻ công bằng. Những người dùng khác ngồi tại trạm làm việc, được nối kết tới mạng của các trạm làm việc khác và máy chủ. Những người dùng này có tài nguyên tận hiến là trạm làm việc của mình nhưng họ cũng chia sẻ các tài nguyên trên mạng và các máy chủ- tập tin, tính toán và các máy phục vụ in. Do đó, hệ điều hành của họ được thiết kế để thoả hiệp giữa khả năng sử dụng cá nhân và việc tận dụng tài nguyên. Gần đây, sự đa dạng của máy tính xách tay trở thành thời trang cho những người làm việc trong lãnh vực công nghệ thông tin. Các thiết bị này được sử dụng chỉ bởi cá nhân người dùng. Một vài máy tính này được nối mạng hoặc nối trực tiếp bằng dây hay thông qua các modem không dây. Do sự giới hạn về năng lượng (điện) và giao diện, chúng thực hiện tương đối ít các thao tác ở xa. Hệ điều hành được thiết kế chủ yếu cho việc sử dụng cá nhân nhưng năng lực thực hiện trên thời gian sống của pin cũng là yếu tố quan trọng. Một số máy tính có rất ít hay không có tầm nhìn người dùng. Thí dụ, các máy tính được nhúng vào các thiết bị gia đình và xe ôtô có thể có một bảng số và các đèn hiển thị trạng thái mở, tắt nhưng hầu hết chúng và các hệ điều hành được thiết kế để chạy mà không cần giao tiếp. Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 2
2. Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 Thiết kế hệ điều hành là một công việc phức tạp. Người thiết kế gặp phải nhiều sự thoả hiệp trong thiết kế và cài đặt. Nhiều người tham gia không chỉ mang đến hệ điều hành những lợi điểm mà còn liên tục xem xét và nâng cấp. Để thấy rõ những hệ điều hành là gì và những gì hệ điều hành làm, chúng ta xem xét cách chúng phát triển trong bốn mươi lăm năm qua. Bằng cách lần theo sự tiến triển, chúng ta có thể xác định những thành phần của hệ điều hành và thấy cách thức và lý do hệ điều hành phát triển như chúng có. Hệ điều hành và kiến trúc máy tính có mối quan hệ khăng khít nhau. Để dễ dàng sử dụng phần cứng, hệ điều hành được phát triển. Sau đó, các người dùng hệ điều hành đề nghị những chuyển đổi trong thiết kế phần cứng để đơn giản chúng. Nhìn lại lịch sử ngắn ngủi này, chú trọng cách giải quyết những vấn đề về hệ điều hành để giới thiệu những đặc điểm phần cứng. IV Hệ thống mainframe Những hệ thống máy tính mainframe là những máy tính đầu tiên được dùng để xử lý ứng dụng thương mại và khoa học. Trong phần này, chúng ta lần theo sự phát triển của hệ thống mainframe từ các hệ thống bó (batch systems), ở đó máy tính chỉ chạy một-và chỉ một -ứng dụng, tới các hệ chia sẻ thời gian (time-shared systems), mà cho phép người dùng giao tiếp với hệ thống máy tính. IV.1 Hệ thống bó Những máy tính thời kỳ đầu là những máy cực lớn chạy từ một thiết bị cuối (console). Những thiết bị nhập thường là những bộ đọc thẻ và các ổ đĩa băng từ. Các thiết bị xuất thông thường thường là những máy in dòng (line printers), các ổ đĩa từ và các phiếu đục lỗ. Người dùng không giao tiếp trực tiếp với các hệ thống máy tính. Thay vào đó, người dùng chuẩn bị một công việc- chứa chương trình, dữ liệu và các thông tin điều khiển về tính tự nhiên của công việc-và gởi nó đến người điều hành máy tính. Công việc này thường được thực hiện trong các phiếu đục lỗ. Tại những thời điểm sau đó (sau vài phút, giờ hay ngày), dữ liệu xuất xuất hiện. Dữ liệu xuất chứa kết quả chương trình cũng như kết xuất bộ nhớ cuối cùng và nội dung các thanh ghi cho việc gở rối. Hệ điều hành trong các máy tính thời kỳ đầu này tương đối đơn giản. Tác vụ chính là chuyển điều khiển tự động từ một công việc này sang công việc khác. Hệ điều hành luôn được thường trú trong bộ nhớ. Hệ điều hành Vùng chương trình ng ười dùng Hình 0-2 Sắp xếp bộ nhớ cho một hệ thống bó đơn giản Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 4
3. Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 Đa chương là một trường hợp đầu tiên khi hệ điều hành phải thực hiện quyết định cho những người dùng. Do đó, hệ điều hành đa chương tương đối tinh vi. Tất cả công việc đưa vào hệ thống được giữ trong vùng công việc. Vùng này chứa tất cả quá trình định vị trên đĩa chờ được cấp phát bộ nhớ chính. Nếu nhiều công việc sẳn sàng được mang vào bộ nhớ và nếu không đủ không gian cho tất cả thì hệ điều hành phải chọn một trong chúng. Khi hệ điều hành chọn một công việc từ vùng công việc, nó nạp công việc đó vào bộ nhớ để thực thi. Có nhiều chương trình trong bộ nhớ tại cùng thời điểm yêu cầu phải có sự quản lý bộ nhớ. Ngoài ra, nếu nhiều công việc sẳn sàng chạy cùng thời điểm, hệ thống phải chọn một trong chúng. Thực hiện quyết định này là định thời CPU. Cuối cùng, nhiều công việc chạy đồng hành đòi hỏi hoạt động của chúng có thể ảnh hưởng tới một công việc khác thì bị hạn chế trong tất cả giai đoạn của hệ điều hành bao gồm định thời quá trình, lưu trữ đĩa, quản lý bộ nhớ. IV.3 Hệ chia thời Hệ thống bó-đa chương cung cấp một môi trường nơi mà nhiều tài nguyên khác nhau (chẳng hạn như CPU, bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi) được sử dụng hiệu quả. Tuy nhiên, nó không cung cấp giao tiếp người dùng với hệ thống máy tính. Chia thời (hay đa nhiệm) là sự mở rộng luận lý của đa chương. CPU thực thi nhiều công việc bằng cách chuyển đổi qua lại giữa chúng, nhưng những chuyển đổi xảy ra quá thường xuyên để người dùng có thể giao tiếp với mỗi chương trình trong khi chạy. Một hệ thống máy tính giao tiếp (interactive computer) hay thực hành (hands- on computer system) cung cấp giao tiếp trực tuyến giữa người dùng và hệ thống. Người dùng cho những chỉ thị tới hệ điều hành hay trực tiếp tới một chương trình, sử dụng bàn phím hay chuột và chờ nhận kết quả tức thì. Do đó, thời gian đáp ứng nên ngắn-điển hình trong phạm vi 1 giây hay ít hơn. Một hệ thống chia thời cho phép nhiều người dùng chia sẻ máy tính cùng một thời điểm. Vì mỗi hoạt động hay lệnh trong hệ chia thời được phục vụ ngắn, chỉ một ít thời gian CPU được yêu cầu cho mỗi người dùng. Khi hệ thống nhanh chóng chuyển từ một người dùng này sang người dùng kế, mỗi người dùng được cho cảm giác rằng toàn bộ hệ thống máy tính được tận hiến cho mình, nhưng thật sự máy tính đó đang được chia sẻ cho nhiều người dùng. Một hệ điều hành chia thời sử dụng định thời CPU và đa chương để cung cấp mỗi người dùng với một phần nhỏ của máy tính chia thời. Mỗi người dùng có ít nhất một chương trình riêng trong bộ nhớ. Một chương trình được nạp vào trong bộ nhớ và thực thi thường được gọi là một quá trình. Khi một quá trình thực thi, điển hình nó thực thi chỉ tại một thời điểm ngắn trước khi nó kết thúc hay cần thực hiện xuất/nhập. Xuất/nhập có thể được giao tiếp; nghĩa là dữ liệu xuất hiển thị trên màn hình cho người dùng và dữ liệu nhập từ bàn phím, chuột hay thiết bị khác. Vì giao tiếp xuất/nhập chủ yếu chạy ở “tốc độ người dùng”, nó có thể mất một khoảng thời gian dài để hoàn thành. Thí dụ, dữ liệu nhập có thể bị giới hạn bởi tốc độ nhập của người dùng; 7 ký tự trên giây là nhanh đối với người dùng, nhưng quá chậm so với máy tính. Thay vì để CPU rảnh khi người dùng nhập liệu, hệ điều hành sẽ nhanh chóng chuyển CPU tới một chương trình khác. Hệ điều hành chia thời phức tạp hơn nhiều so với hệ điều hành đa chương. Trong cả hai dạng, nhiều công việc được giữ cùng lúc trong bộ nhớ vì thế hệ thống phải có cơ chế quản lý bộ nhớ và bảo vệ. Để đạt được thời gian đáp ứng hợp lý, các công việc có thể được hoán vị vào ra bộ nhớ chính. Một phương pháp chung để đạt mục tiêu này là bộ nhớ ảo, là kỹ thuật cho phép việc thực thi của một công việc có thể không hoàn toàn ở trong bộ nhớ. Ưu điểm chính của cơ chế bộ nhớ ảo là các chương Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 6
4. Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 VI Hệ đa xử lý Hầu hết các hệ thống ngày nay là các hệ thống đơn xử lý; nghĩa là chỉ có một CPU chính. Tuy nhiên, các hệ thống đa xử lý (hay còn gọi là hệ song song hay hệ kết nối chặt) được phát triển rất quan trọng. Các hệ thống như thế có nhiều hơn một bộ xử lý trong giao tiếp gần, chia sẻ bus máy tính, đồng hồ, đôi khi còn là bộ nhớ hay thiết bị ngoại vi. Hệ thống đa xử lý có ba ưu điểm chính: o Thông lượng được gia tăng: bằng cách tăng số lượng bộ xử lý, chúng ta hy vọng thực hiện nhiều công việc hơn với thời gian ít hơn. Tỉ lệ giữa sự tăng tốc với N bộ xử lý không là N; đúng hơn nó nhỏ hơn N. Trong khi nhiều bộ xử lý cộng tác trên một công việc, một lượng chi phí phải chịu trong việc giữ các thành phần làm việc phù hợp. Chi phí này cộng với chi phí cạnh tranh tài nguyên được chia sẻ, làm giảm kết quả được mong đợi từ những bộ xử lý bổ sung. Tương tự như một nhóm gồm N lập trình viên làm việc với nhau không dẫn đến kết quả công việc đang đạt được tăng N lần. o Tính kinh tế của việc mở rộng: hệ thống đa xử lý có thể tiết kiệm nhiều chi phí hơn hệ thống đơn bộ xử lý, bởi vì chúng có thể chia sẻ ngoại vi, thiết bị lưu trữ và điện. Nếu nhiều chương trình điều hành trên cùng tập hợp dữ liệu thì lưu trữ dữ liệu đó trên một đĩa và tất cả bộ xử lý chia sẻ chúng sẽ rẻ hơn là có nhiều máy tính với đĩa cục bộ và nhiều bản sao dữ liệu. o Khả năng tin cậy được gia tăng: nếu các chức năng được phân bổ hợp lý giữa các bộ xử lý thì lỗi trên một bộ xử lý sẽ không dừng hệ thống, chỉ năng lực bị giảm. Nếu chúng ta có 10 bộ xử lý và có 1 bộ xử lý bị sự cố thì mỗi bộ xử lý trong 9 bộ xử lý còn lại phải chia sẻ của công việc của bộ xử lý bị lỗi. Do đó, toàn bộ hệ thống chỉ giảm 10% năng lực hơn là dừng hoạt động. Các hệ thống được thiết kế như thế được gọi là hệ thống có khả năng chịu lỗi (fault tolerant). Việc điều hành vẫn tiếp tục trong sự hiện diện của lỗi yêu cầu một cơ chế cho phép lỗi được phát hiện, chuẩn đoán và sửa lỗi nếu có thể. Hệ thống Tandem sử dụng sự nhân đôi phần cứng và phần mềm để đảm bảo sự điều hành vẫn tiếp tục mặc dù có lỗi xảy ra. Hệ thống này chứa hai bộ xử lý, mỗi bộ xử lý có bộ nhớ cục bộ riêng. Các bộ xử lý được nối kết bởi một bus. Một bộ xử lý chính và bộ xử lý kia là dự phòng. Cả hai bản sao được giữ ở mỗi bộ xử lý: một là chính và một là dự phòng. Tại các điểm kiểm tra (checkpoints) trong việc thực thi của hệ thống, thông tin trạng thái của mỗi công việc-gồm một bản sao hình ảnh bộ nhớ-được chép từ máy chính tới máy dự phòng. Nếu một lỗi được phát hiện, bản sao dự phòng được kích hoạt và được khởi động lại từ điểm kiểm tra mới nhất. Giải pháp này đắt vì nó bao gồm việc nhân đôi phần cứng. Các hệ thống đa xử lý thông dụng nhất hiện nay sử dụng đa xử lý đối xứng (symmetric multiprocessing-SMP). Trong hệ thống này mỗi bộ xử lý chạy bản sao của hệ điều hành và những bản sao này giao tiếp với các bản sao khác khi cần. Vài hệ thống sử dụng đa xử lý bất đối xứng (asymmetric multiprocessing). Trong hệ thống này mỗi bộ xử lý được gán một công việc xác định. Một bộ xử lý chủ điều khiển hệ thống; những bộ xử lý còn lại hoặc chờ bộ xử lý chủ ra chỉ thị hoặc có những tác vụ được định nghĩa trước. Cơ chế này định nghĩa mối quan hệ chủ-tớ. Bộ xử lý chính lập thời biểu và cấp phát công việc tới các bộ xử lý tớ. Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 8
5. Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 card mạng-với một trình điều khiển thiết bị để quản lý nó và một phần mềm để đóng gói dữ liệu trong giao thức giao tiếp để gởi nó và mở gói để nhận nó. Mạng thường dựa trên các khoảng cách giữa các nút. Một mạng cục bộ (LAN- Local Area Network) tồn tại trong phạm vi một phòng, một tầng, hay một toà nhà. Một mạng diện rộng (Wide-Area Network) thường tồn tại giữa các toà nhà, các thành phố, các quốc gia. Một công ty toàn cầu có thể có một mạng diện rộng để nối kết tới các văn phòng của nó. Các mạng này có thể chạy với một hay nhiều giao thức. Sự tiến bộ liên tục của công nghệ mới hình thành nhiều dạng mạng khác nhau. Thí dụ, mạng đô thị (MAN-Metropolitan Area Network) cũng liên kết các toà nhà trong cùng một thành phố. Các thiết bị BlueTooth giao tiếp qua một khoảng cách ngắn khoảng vài bộ (feet), chủ yếu tạo ra một mạng phạm vi nhỏ (small-area network). Các phương tiện truyền thông làm các mạng tương đối khác nhau. Chúng gồm cáp đồng, cáp quang, truyền không dây giữa vệ tinh, các đĩa vi sóng (microware dishes) và sóng radio. Khi các thiết bị tính toán được nối kết tới các điện thoại di động, chúng tạo ra một mạng. Thậm chí rất nhiều giao tiếp hồng ngoại dãy ngắn có thể được dùng cho mạng. Tại cấp độ cơ bản, bất cứ khi nào các máy tính giao tiếp chúng sử dụng hay tạo ra một mạng. Các mạng này cũng rất khác nhau về năng lực và khả năng tin cậy. VII.1 Hệ khách hàng-máy phục vụ Một PC có thể trở nên nhanh hơn, mạnh hơn, rẻ hơn nếu người thiết kế thay đổi rất xa từ kiến trúc hệ thống tập trung. Các thiết bị đầu cuối được nối kết tới các hệ tập trung hiện nay đang được thay thế bởi các PC. Tương ứng, chức năng giao diện người dùng được dùng quản lý trực tiếp bởi các hệ tập trung đang được quản lý tăng dần bởi các PC. Do đó, các hệ tập trung ngày nay hoạt động như hệ máy phục vụ để thoả mãn các yêu cầu phát sinh bởi hệ thống khách hàng. Đặc điểm chung của hệ khách hàng- máy phục vụ được mô tả trong hình-I-5: Hình 0-5 Cấu trúc chung của hệ khách hàng-máy phục vụ Các hệ máy chủ có thể được phân loại rộng rãi như máy phục vụ tính toán và máy phục vụ tập tin o Hệ máy phục vụ tính toán (Compute-server systems): cung cấp giao diện mà khách hàng có thể gởi các yêu cầu để thực hiện hoạt động. Chúng thực thi hoạt động và gởi kết quả cho khách hàng. o Hệ máy phục vụ tập tin (File-server systems ): cung cấp một giao diện hệ thống tập tin nơi khách hàng có thể tạo, cập nhật, đọc và xoá tập tin. Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 10
6. Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 này chú trọng tính hiệu quả khi nó sử dụng tất cả phần cứng sẳn có. Nó thực hiện yêu cầu nhiều hơn một ứng dụng sẳn dùng để chạy. Các hình thức khác của nhóm gồm các nhóm song song (parallel clusters) và nhóm qua một WAN. Các nhóm song song cho phép nhiều máy chủ truy xuất cùng dữ liệu trên thiết bị lưu trữ được chia sẻ. Vì hầu hết các hệ điều hành hỗ trợ nghèo nàn việc truy xuất dữ liệu đồng thời bởi nhiều máy chủ, các nhóm song song thường được thực hiện bởi các ấn bản phần mềm đặc biệt và sự phát hành của các ứng dụng đặc biệt. Thí dụ, Oracle Parallel Server là một ấn bản cơ sở dữ liệu của Oracle, và lớp phần mềm ghi vết việc truy xuất tới đĩa được chia sẻ. Mỗi máy có truy xuất đầy đủ tới dữ liệu trong cơ sở dữ liệu. Mặc dù có nhiều cải tiến trong tính toán phân tán, hầu hết các hệ thống không cung cấp các hệ thống tập tin phân tán mục đích chung (general-purpose distributed file systems). Do đó, hầu hết các nhóm không cho phép truy xuất được chia sẻ tới dữ liệu trên đĩa. Cho mục đích này, các hệ thống tập tin phân tán phải cung cấp điều khiển truy xuất và khoá các tập tin để đảm bảo không có các thao tác xung đột xảy ra. Loại dịch vụ này thường được gọi là bộ quản lý khoá phân tán (distributed lock manager-DLM). Công nghệ nhóm đang nhanh chóng thay đổi. Những định hướng nhóm gồm các nhóm toàn cục, trong đó các máy có thể định vị bất cứ nơi nào trên thế giới (hay bất cứ nơi nào một WAN đạt tới). Các dự án như thế vẫn là chủ đề cho nghiên cứu và phát triển. Việc sử dụng hệ thống nhóm và các đặc tính nên mở rộng như mạng vùng lưu trữ (storage-area networks-SANs) chiếm ưu thế. SANs cho phép gán dễ dàng nhiều máy chủ tới nhiều đơn vị lưu trữ. Các nhóm hiện tại thường bị giới hạn tới hai hay bốn máy chủ do sự phức tạp của nối kết các máy chủ tới thiết bị lưu trữ được chia sẻ. IX Hệ thời thực Một dạng khác của hệ điều hành có mục đích đặc biệt là hệ thời thực (real-time system). Hệ thời thực được dùng khi các yêu cầu thời gian khắt khe được đặt trên thao tác của một bộ xử lý hay dòng dữ liệu; do đó, nó thường được dùng như một thiết bị điều khiển trong một ứng dụng tận hiến. Các bộ cảm biến mang dữ liệu tới máy tính. Máy tính phải phân tích dữ liệu và có thể thích ứng các điều khiển để hiệu chỉnh các dữ liệu nhập cảm biến. Các hệ thống điều khiển các thí nghiệm khoa học, hệ thống ảnh hoá y tế, hệ thống điều khiển công nghệ và các hệ thống hiển thị, Các hệ thống phun dầu động cơ ôtô, các bộ điều khiển dụng cụ trong nhà, hệ thống vũ khí cũng là các hệ thống thời thực. Một hệ thống thời thực có sự ràng buộc cố định, rõ ràng. Xử lý phải được thực hiện trong phạm vi các ràng buộc được định nghĩa hay hệ thống sẽ thất bại. Một hệ thời thực thực hiện đúng chức năng chỉ nếu nó trả về kết quả đúng trong thời gian ràng buộc. Tương phản với yêu cầu này trong hệ chia thời, ở đó nó mong muốn (nhưng không bắt buộc) đáp ứng nhanh, hay đối với hệ thống bó, nó không có ràng buộc thời gian gì cả. Hệ thời thực có hai dạng: cứng và mềm. Hệ thời thực cứng đảm bảo rằng các tác vụ tới hạn được hoàn thành đúng giờ. Mục tiêu này đòi hỏi tất cả trì hoãn trong hệ thống bị giới hạn, từ việc lấy lại dữ liệu được lưu trữ thời gian hệ điều hành hoàn thành bất cứ yêu cầu cho nó. Các ràng buộc thời gian như thế ra lệnh các phương tiện sẳn có trong hệ thời thực cứng. Thiết bị lưu trữ phụ của bất cứ thứ hạng nào thường bị giới hạn hay bị mất với dữ liệu đang được lưu trong bộ nhớ lưu trữ ngắn hạn (short- term memory) hay trong bộ nhớ chỉ đọc (ROM). Hầu hết các hệ điều hành hiện đại Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 12
7. Đại Học Cần Thơ - Khoa Công Nghệ Thông Tin - Giáo Trình Hệ Điều Hành – V1.0 web là cắt xén web (web clipping), ở đó chỉ một tập hợp nhỏ trang web được phân phát và hiển thị trên thiết bị xách tay. Một số thiết bị xách tay có thể dùng công nghệ không dây như BlueTooth, cho phép truy xuất từ xa tới e-mail và trình duyệt web. Các điện thoại di động với nối kết Internet thuộc loại này. Tuy nhiên, nhiều PDAs hiện tại không cung cấp truy xuất không dây. Để tải dữ liệu xuống các thiết bị này, trước tiên người dùng tải dữ liệu xuống PC hay trạm và sau đó tải dữ liệu xuống PDA. Một số PDA cho phép dữ liệu chép trực tiếp từ một thiết bị này tới thiết bị khác dùng liên kết hồng ngoại. Nhìn chung, các giới hạn trong chức năng của PDA được cân bằng bởi những tiện dụng và linh động của chúng. Việc sử dụng chúng tiếp tục mở rộng khi các nối kết mạng trở nên sẳn dùng và các chọn lựa khác như máy ảnh và MP3 players, mở rộng tiện ích của chúng. XI Tóm tắt Hệ điều hành được phát triển hơn 45 năm qua với hai mục đích chính. Mục đích thứ nhất, hệ điều hành cố gắng lập thời biểu các hoạt động tính toán để đảm bảo năng lực thực hiện của hệ thống là tốt. Mục đích thứ hai, nó cung cấp một môi trường tiện dụng để phát triển và thực thi chương trình. Ban đầu, hệ thống máy tính được dùng từ một màn hình và bàn phím (thiết bị đầu cuối). Các phần mềm như bộ hợp ngữ (assembler), bộ nạp (loader), bộ liên kết (linkers) và các trình biên dịch (compiler) cải tiến sự tiện dụng của việc lập trình hệ thống nhưng cũng yêu cầu thời gian thiết lập đáng kể. Để giảm thời gian thiết lập, các phương tiện thuê người điều hành và các công việc tuơng tự được bó. Các hệ thống xử lý theo lô cho phép sắp xếp công việc tự động bởi hệ điều hành và cải tiến rất nhiều việc tận dụng toàn bộ máy tính. Máy tính không còn phải chờ các thao tác của người dùng. Tuy nhiên, việc tận dụng CPU vẫn còn thấp vì tốc độ của thiết bị xuất nhập thấp hơn nhiều so với tốc độ của CPU. Thao tác ngoại vi (off-line operation) của các thiết bị chậm cung cấp một phương tiện sử dụng nhiều hệ thống bộ đọc tới băng từ (reader-to-tape) và băng từ tới máy in (tape-to-printer) cho một CPU. Để cải tiến toàn bộ năng lực thực hiện của hệ thống máy tính, người phát triển giới thiệu khái niệm đa chương để mà nhiều công việc có thể được giữ cùng lúc trong bộ nhớ tại cùng một thời điểm. CPU được chuyển qua lại giữa chúng để gia tăng việc tận dụng CPU và giảm toàn bộ thời gian được yêu cầu để thực thi các công việc. Đa chương cũng cho phép chia sẻ thời gian. Hệ điều hành chia sẻ thời gian cho phép nhiều người dùng (từ một tới vài trăm) sử dụng hệ thống máy tính giao tiếp tại cùng một thời điểm. PC là máy vi tính; chúng xem như nhỏ hơn và rẻ hơn hệ thống mainframe. Các hệ điều hành cho các máy tính này lợi hơn việc phát triển hệ điều hành cho máy tính mainframe trong nhiều cách. Tuy nhiên, vì mỗi cá nhân là người dùng duy nhất sử dụng máy tính nên việc tận dụng CPU không còn là mối quan tâm chủ yếu. Do đó, một vài quyết định thiết kế được thực hiện cho hệ điều hành cho máy mainframe có thể không phù hợp cho cả hệ thống nhỏ và lớn, hiện nay khi các PCs có thể được nối kết tới các máy tính khác và người dùng thông qua mạng và Web. Các hệ song song có nhiều hơn một CPU trong giao tiếp gần; các CPU chia sẻ bus máy tính và đôi khi chia sẻ bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi. Những hệ thống như thế có thế cung cấp thông lượng và khả năng tin cậy tăng. Các hệ thống phân tán cho phép chia sẻ tài nguyên trên những máy chủ được phân tán về mặt địa lý. Các hệ thống được nhóm cho phép nhiều máy thực hiện việc tính toán trên dữ liệu được chứa trên Biên soạn: Th.s Nguyễn Phú Trường - 09/2005 Trang 14