Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Chương 1: Mở đầu

Nội dung text: Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Chương 1: Mở đầu

1. ĐẠI HỌC ĐÀNẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 1 Trần Hồ Thủy Tiên
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG Giới thiệu Nội dung giáo trình CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU CHƯƠNG 2. TIẾN TRÌNH CHƯƠNG 3. VÀO/RA CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG FILE Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 2 Trần Hồ Thủy Tiên
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các vấn đề 1. Khái niệm hệđiềuhành 2. Chức năng của hệ điều hành 3. Vị trí của hệ điều hành 4. Các thành phần của hệ điều hành 5. Cấu trúc của hệ điều hành Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 3 Trần Hồ Thủy Tiên
4. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Khái niệm hệđiềuhành Hệđiều hành (HĐH) là phần gắn bó trực tiếp với phần cứng và là môi trường cho các chương trình ứng dụng chạy trên nó. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 4 Trần Hồ Thủy Tiên
5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Chức năng của hệ điềuhành ¾ Quảnlývàphânphối tài nguyên 1 cách hợplý ¾ Giả lậpmộtmáytínhmở rộng và tạogiaodiên tiệnlợivớingườisử dụng Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 5 Trần Hồ Thủy Tiên
6. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Tài nguyên ¾ Tài nguyên phần cứng - Bộ xử lý - Bộ nhớ - Các thiết bị nhập xuất ¾ Tài nguyên phần mềm Các file, chương trình dùng chung, Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 6 Trần Hồ Thủy Tiên
7. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Vị trí của hệ điềuhành Các CT ứng dụng Các CT ứng dụng Các CT tiện ích Các CT NNLT, CTDịch, tiện Hệđiều hành ích Phần HỆ ĐIỀU HÀNH cứng Ngôn ngữ máy Phần Micro Programming cứng Các thiết bị vật lý Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 7 Trần Hồ Thủy Tiên
8. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điềuhành ¾ Quản lý tiến trình ¾ Quản lý bộ nhớ ¾ Quản lý nhập xuất ¾ Quản lý tậptin ¾ Hệ thống bảo vệ ¾ Hệ thông dịch lệnh (Shell) ¾ Quản lýGiáo m trìnhạ ngNguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 8 Trần Hồ Thủy Tiên
9. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điềuhành Quản lý tiến trình ¾ Tạo lập, huỷ bỏ một tiến trình ¾ Tạm dừng, tái kích hoạt một tiến trình ¾ Cung cấp các cơ chế trao đổi thông tin giữa các tiến trình ¾ Cung cấp cơ chế đồng bộ hoá các tiến trình Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 9 Trần Hồ Thủy Tiên
10. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điềuhành Quản lý bộ nhớ ¾ Cấp phát và thu hồivùngnhớ cho tiến trình khi cần thiết ¾ Ghi nhậntìnhtrạng bộ nhớ chính: vùng đã cấp phát, vùng còn có thể sử dụng ¾ Quyết định tiến trình nào được nạp vào bộ nhớ chính khi có một vùng nhớ trống. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 10 Trần Hồ Thủy Tiên
11. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điềuhành Quản lý nhập xuất ¾ Gửi các lệnh điều khiển đến các thiết bị ¾ Tiếp nhận các ngắt ¾ Xử lý lỗi Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 11 Trần Hồ Thủy Tiên
12. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điềuhành Quản lý tập tin ¾ Tạo lập, huỷ bỏ một tập tin. ¾ Tạo lập và huỷ bỏ một thư mục. ¾ Cung cấp các thao tác xử lý tập tin và thư mục. ¾ Tạo lập quan hệ tương ứng giữa tập tin và bộ nhớ phụ chứa nó. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 12 Trần Hồ Thủy Tiên
13. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điềuhành Hệ thống bảo vệ ¾ Xây dựng cơ chế bảo vệ thích hợp. Trong trường hợp nhiều người cùng sử dụng đồng thời các tiến trình. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 13 Trần Hồ Thủy Tiên
14. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điềuhành Hệ thông dịch lệnh (Shell) ¾ Đóng vai trò giao diện giữa NSD và HĐH ¾ Các lệnh được chuyển đến HĐH dưới dạng chỉ thị điều khiển. ¾Shell nhận lệnh và thông dịch lệnh để HĐH có xử lý tương ứng Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 14 Trần Hồ Thủy Tiên
15. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Các thành phần của hệ điềuhành Quản lý mạng ¾ Một hệ thống phân bố nhiều bộ xử lý với các bộ nhớ độc lập. ¾ Các tiến trình trong hệ thống có thể kết nốivới nhau qua mạng truyền thông. ¾ Việc truy xuất đến tài nguyên mạng thông qua các trình điềukhiểngiaotiếpmạng. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 15 Trần Hồ Thủy Tiên
16. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Cấu trúc của hệ điềuhành ¾ Hệ thống nguyên khối (Monolithic System) ¾ Hệ thống phân lớp (Layer System) ¾ Máy ảo (Virtual Machine) ¾ Mô hình Client-Server (Client-Server Model) Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 16 Trần Hồ Thủy Tiên
17. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ¾ Cấutrúc HĐH được xem là ko cấu trúc ¾ HĐH được xây dựng dựa trên tập hợp các thủ tục riêng lẻ. ¾ Mỗi thủ tục có thể gọi lẫn nhau khi cần ¾ CT ứng dụng có thể truy xuất đến thủ tục cấp thấp, phần cứng. Do vậy HĐH khó kiểm soát và bảo vệ hệ thống ¾ Khi xây dựng thủ tục phải định nghĩa rõ tham số đầu vào, tham số đầu ra Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 ¾HĐH thiếutínhchủđộng trong việcquảnlýmôi17 Trần Hồ Thủy Tiên trường. (tính chất tĩnh, chỉ được kích hoạt khi cần)
18. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ™ Ví dụ: Cấu trúc MSDOS Chương trình ứng dụng Chương trình hệ thống thường trú Drivers MSDOS Drivers ROM-BIOS Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 18 Trần Hồ Thủy Tiên
19. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ¾ Hoạt động củabộ xử lý được chia làm 2 chếđộ -Chế độ Kernel: chạy thực hiện các thủ tục của HĐH (lờigọihệ thống) -Chế độ User: chạy thực hiện các CT của NSD Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 19 Trần Hồ Thủy Tiên
20. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống nguyên khối ¾Khi HĐH khởi động tất cả các lời gọi hệ thống đều được nạp và định vị vào RAM. ¾HĐH tạo bảng Dispatch gồm các Slot, mỗi Slot là một con trỏ trỏ đến Đ/C đầu của mộtCT phục vụ Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 20 Trần Hồ Thủy Tiên
21. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống phân lớp ¾ Hệ thống được xây dựng bởi nhiều lớp. ¾ Mỗi lớp được xây dựng dựa trên các lớp bên trong ¾ Lớp trong cùng (lớp 0): phần cứng ¾ Lớp ngoài cùng (lớp N): giao diện với NSD ¾ Mỗi lớp là một đối tượng trừu tượng (dữ liệu+thao tác xử lý dữ liệu). ¾ Mỗi lớpcóthể gọi các thủ tục của các lớp bên trong Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 21 Trần Hồ Thủy Tiên
22. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Hệ thống phân lớp ™ Ví dụ: hệ thống THE (Technische Hogeschool Eidhoven) thiết kế năm 1968 Lớp 5: Chương trình ứng dụng Lớp 4: Quản lý bộ đệm cho thiết bị nhập/xuất Lớp 3: Trình điều khiển thao tác console Lớp 2: Quản lý bộ nhớ Lớp 1: Điều phối CPU Lớp 0: Phần cứng Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 22 Trần Hồ Thủy Tiên
23. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Máy ảo Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 23 Trần Hồ Thủy Tiên
24. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Mô hình Client-Server ¾ HĐH bao gồm nhiều tiến trình đóng vai trò Server với các chức năng chuyên biệt. ¾ Phần hạt nhân HĐH đóng vai trò giao tiếp giữa tiến trình Client và tiến trình Server. ¾ Chỉ có phần hạt nhân cực nhỏ phụ thuộc vào phần cứng. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 24 Trần Hồ Thủy Tiên
25. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Mô hình Client-Server Tiến Tiến Server Server Server trình trình quản lý quản lý quản lý Client Client tiến đầu bộ nhớ trình cuối Hạt nhân Message Phần cứng Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 25 Trần Hồ Thủy Tiên
26. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU Mô hình Client-Server Ví dụ: Cấu trúc Windows NT OS/2 Win32 OS/2 Win32 Subsystem Subsystem Executive Services Object Security Virtual Process I/O Manager Monitor Memory Manager Manager Kernel Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 26 Trần Hồ Thủy TiênHardware