Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Chương 1: Tổng quan về HĐH - Coggle Diagram
Chương 1: Tổng quan về HĐH
HĐH là gì?
Chương trình trung gian giữa phần cứng máy tính và người sử dụng, có chức năng điều khiển và phối hợp việc sử dụng phần cứng và cung cấp các dịch vụ cơ bản cho các ứng dụng
Mục tiêu
Người dùng dễ sử dụng
Quản lí và cấp phát tài nguyên hiệu quả
HĐH dùng để
◼ Quản lý phần cứng máy tính
◼ Cung cấp giao diện cho người dùng
◼ Là nơi để người dùng cài đặt các chương trình ứng dụng
◼ Kết nối các thiết bị phần cứng với nhau
◼ Tương tác giữa các chương trình với nhau và với phần cứng
Chức năng
◼ Phân chia thời gian xử lý và định thời CPU
◼ Phối hợp và đồng bộ hoạt động giữa các processes (coordination & synchronization)
◼ Quản lý tài nguyên hệ thống (thiết bị I/O, bộ nhớ, file chứa dữ liệu,…)
◼ Kiểm soát truy cập, bảo vệ hệ thống
◼ Duy trì sự nhất quán (integrity) của hệ thống, kiểm soát lỗi và phục hồi hệ thống khi có lỗi (error recovery)
◼ Cung cấp giao diện làm việc cho users
Cấu trúc hệ thống máy tính
Người dùng
Chương trình ứng dụng
Hệ điều hành
Phần cứng
Phân loại HĐH
Góc độ máy tính
Máy MainFrame, Server, máy tính cá nhân, PDA (Phone, Tablet), chuyên biệt (Car, TV), thiết bị nhúng
Hình thức xử lý (5 nhóm)
Theo chương trình
Đơn chương
Thi hành tuần tự
Có bộ giám sát thường trực
CPU và I/O
Xử lí offline
Đồng bộ hóa các thao tác bên ngoài – Spooling
Đa chương
Nhiều công việc được nạp đồng thời vào bộ nhớ chính
Khi một tiến trình thực hiện I/O, một tiến trình khác được thực thi
Tận dụng được thời gian rảnh, tăng hiệu suất sử dụng CPU (CPU utilization)
Yêu cầu
Định thời công việc
Quản lí bộ nhớ
Định thời CPU
Cấp phát tài nguyên
Bảo vệ
Chia sẻ thời gian
Hệ thống đa chương
Lập lịch CPU
Thời gian chuyển đổi tác vụ ngắn
Yêu cầu
Định thời công việc
Quản lí bộ nhớ (Virtual)
Quản lí quá trình (định thời CPU, đồng bộ và giao tiếp các quá trình, tránh deadlock)
Quản lí hệ thống file, lưu trữ
Cấp phát hợp lí tài nguyên
Bảo vệ
Song song
Hai hoặc nhiều bộ xử lý cùng chia sẻ một bộ nhớ.
Master/Slave: một bộ xử lý chính kiểm soát một số bộ xử lý I/O
Nhiều CPU
Chia sẻ computer bus, clock
Ưu điểm
Năng suất
Ít tốn kém hơn single processor system
Độ tin cậy
Phân loại
Đa xử lí đối xứng
Mỗi processor vận hành 1 bản sau của HĐH (có quyền xử lí ngang nhau)
Cho phép copy dữ liệu của nhau
Windows NT, Linux, Digital UNIX
Đa xử lí bất đối xứng
Mỗi processor xử lí công việc khác nhau
Master processor định thời và phân công việc cho các slave
processors
SunOS
Phân tán
Mỗi processor có bộ nhớ riêng, giao tiếp với nhau qua các kênh nối như mạng, bus tốc độ cao
Người dùng chỉ thấy một hệ thống đơn nhất
Ưu điểm
Chia sẻ tài nguyên (resource sharing)
Chia sẻ sức mạnh tính toán (computational sharing)
Độ tin cậy cao (high reliability)
Độ sẵn sàng cao (high availability): các dịch vụ của hệ thống được cung cấp liên tục cho dù một thành phần hardware trở nên hỏng
Nhúng thời gian thực
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, quân sự
Ràng buộc về thời gian: hard và soft real-time
Hard real-time
◼Hạn chế (hoặc không có) bộ nhớ phụ, 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
Lịch sử phát triển
Thế hệ 1 (1945-1955)
Thiết kế, xây dựng, lập trình, thao tác: do 1 nhóm người
Lưu trên phiếu đục lỗ
Thế hệ 2 (1955-1965)
Xuất hiện sự phân công công việc
Hệ thống xử lý theo lô ra đời, lưu trên băng từ
Hoạt động dưới sự điều khiển đặc biệt của 1 chương trình
Thế hệ 3 (1965-1980)
Ra đời hệ điều hành, khái niệm đa chương
HĐH chia sẻ thời gian như CTSS của MIT
MULTICS, UNIX
Thế hệ 4 (1980)
Ra đời máy tính cá nhân, IBM PC
HĐH MS-DOS, MacOS (Apple Macintosh), MS Windows, OS/1
Linux, QNX, HĐH mạng,…