H?

1
H? Ði?u Hành(Operating Systems)

• Nguy?n Phan Trung

Ð?a ch? liên l?c Nguy?n Phan Trung Khoa
CNTT Email trungngph_at_yahoo.com.sg
2
Thông tin v? môn hoc

• Sách tham kh?o
• Operating System Concepts, Silberschatz et at.
  6thEd, 2003
• An Introduction to Operating Systems Harvay M.
  Deitel. 1990.
• Ðánh giá
• - 30 di?m bài t?p l?n v? nhà(10/10) N?p tru?c
  khi thi ch?m nh?t là 1 tu?n
• - 70 thi tr?c nghi?m cu?i h?c k? (10/10)

3
N?i dung môn H? Ði?u Hành

• Chuong 1 T?ng quan v? H? Ði?u Hành
• Chuong 2 Khái ni?m v? quá trình(process)
• Chuong 3 Qu?n lý các quá trình d?ng th?i
• Chuong 4 t?c ngh?n (Deadlock)
• Chuong 5 Ð?nh th?i bi?u cho quá trình
• Chuong 6 Phân c?p b? nh? - B? nh? th?c
• Chuong 7 B? nh? ?o
• Chuong 8 H? th?ng I/O
• Chuong 9 H? th?ng file
• Ôn t?p

4
(No Transcript)
5
Chuong 1 H? Ði?u Hành

• Sau khi d?c xong chuong này và hoàn thành h?t các
  bài t?p b?n s? có th?
• Hi?u nguyên lý ho?t d?ng c?a h? di?u hành
• Mô t? các lo?i h? di?u hành
• Hi?u du?c l?ch s? phát tri?n c?a h? di?u hành

6
Chuong 1 H? Ði?u Hành

• Sau khi d?c xong chuong này và hoàn thành h?t các
  bài t?p b?n s? có th?
• Th?o lu?n v? ch? d? don nhi?m và ch? d? da nhi?m
• Phân bi?t s? khác nhau gi?a h? di?u hành m?t
  ngu?i dùng và h? di?u hành nhi?u ngu?i dùng.
• Li?t kê và miêu t? m?t cách ng?n g?n các h? di?u
  hành hi?n nay

7
Chuong 1 H? Ði?u Hành

• Gi?i thi?u t?ng quan
• Ð?nh nghia H? Ði?u Hành (Operating System)
• Các thành ph?n c?a h? th?ng máy tính
• Các ch?c nang chính c?a OS
• Quá trinh phát tri?n c?a H? Ði?u Hành
• Mainframe Systems
• Desktop Systems
• Multiprocessor Systems
• Distributed Systems
• Realtime Systems
• Handheld Systems

8
GI?I THI?U T?NG QUAN
9
Các nhi?m v? chung c?a t?t c? các os
10
Các thành ph?n h? th?ng

• Ph?n c?ng (Hardware)
• Bao g?m các tài nguyên co b?n c?a máy tính nhu
• Processor CPU
• Registers (address, data, control)
• Instruction cycle (fetch, decode, execute)
• Interrupts
• Usually includes hardware and special instruction
  to help the O.S manage memory, devices,etc,
• Memory B? nh?
• Diifferent levels (cache, main memory, disk)
• các thi?t b? I/O,
• Usually use interupts, DMA
• OS usually controls use of I/O devices
• H? di?u hành (Operating System)
• Phân ph?i tài nguyên, di?u khi?n và ph?i h?p các
  ho?t d?ng c?a các chuong trình trong h? th?ng
• Chuong trình ?ng d?ng (applications programs)
• s? d?ng tài nguyên h? th?ng d? gi?i quy?t m?t v?n
  d? tính toán nào dó c?a ngu?i s? d?ng ( ví d?
  compilers, database systems, video games,
  business progams).
• Các users s? d?ng h? th?ng
• Con ngu?i, máy móc, h? th?ng máy tính khác,

11
CÁC THÀNH PH?N C?A H? TH?NG
12
Các ch?c nang chính c?a OS

• Phân chia th?i gian x? lý và d?nh th?i CPU
• Ph?i h?p và d?ng b? ho?t d?ng gi?a các processes
  (coordination synchronization)
• Qu?n lý tài nguyên h? th?ng (I/O,b? nh?, file
  ch?a d? li?u, )
• Th?c hi?n và ki?m soát access, protection
• Duy trì nh?t quán (integrity) c?a h? th?ng, ki?m
  soát l?i và ph?c h?i h? th?ng khi có l?i (error
  recovery)
• Cung c?p giao di?n làm vi?c cho users

13
T?i sao ph?i nghiên c?u Os

• Thi?t k? Os là m?t case study r?t t?t v? thi?t k?
  công ngh? ph?n m?m (software engineering design)
• The better you know the Os, the better apps you
  write. The better you understand its bugs and
  work around them.
• Os s? d?ng các thu?t gi?i ph?c t?p, r?t nhi?u
  trong dó có th? du?c s? d?ng l?i trong các ph?n
  m?m khác. Vd phát hi?n khóa ch?t( deadlock
  detection).
• Os c?n có su phát tri?n nhanh c?a ph?n c?ng.

14
Quá trình phát tri?n OS

• Mainframe Systems
• Batch systems
• Multi-programmed systems
• Time-sharing systems

15
Mainframe Systems

• Batch System
• Là Os so khai nh?t ch? có Resident Monitor, trong
  dó chuá các ph?n di?u khi?n quá trình x? lý, tính
  toán nhu Loader, job sequencing, control card
  interpreter, device driver
• C?n có ngu?i v?n hành operator (user ?
  operator), gi?m setup time -gt ghép nhóm công vi?c
  (battching jobs) ví d? ghép 2 công vi?c cùng
  dùng trình biên d?ch Fortran, -gt ti?t ki?m du?c
  th?i gian load trình biên d?ch Fortral.

16
UNIVAC mainframe system
17
FACOM mainframe
18
T? ch?c b? nh? c?a Simple BatchMainframe Systems
19
Quá trình phát tri?n OS (t.t)

• Multi-programmed System
• Multiprogramming làm tang hi?u nang c?a CPU b?ng
  cách t? ch?c các công vi?c d? CPU luôn có 1 công
  vi?c c?n th?c hi?n.
• Các công vi?c dó du?c luu trong b? nh? chính t?i
  cùng m?t th?i di?m và CPU là da nhi?m gi?a chúng
• Khi m?t công vi?c ph?i d?i tác v? nào dó, vd d?i
  h?at d?ng I/O. Os s? chuy?n CPU cho m?t công vi?c
  khác.
• Yêu c?u d?i v?i OS trong Multi-programmed System
• Job Scheduling
• Memory management
• CPU scheduling
• Allocation of devices
• protection

20
T? ch?c b? nh? c?a Multiprogrammed Batch System
21
Quá trình phát tri?n Os
22
Quá trình phát tri?n OS (t.t)

• Time-Sharing Systems
• Multi-programmed systems không cung c?p kh? nang
  tuong tác users
• CPU luân phiên chuy?n d?i th?c thi gi?a các công
  vi?c nhuhg s? chuy?n d?i x?y ra r?t thu?ng xuyên
  d? các user có th? tuong tác v?i m?i chuong trình
  dang ch?y và có c?m giác là tòan b? h? th?ng dang
  du?c dành riêng cho mình
• Cung c?p s? tuong tác gi?a h? th?ng v?i user
• Khi k?t thúc th?c thi m?t l?nh, OS s? tìm câu
  l?nh di?u khi?n (control statement) ti?p theo t?
  keyboard or mouse ch? không ph?i t? card reader
• M?t công vi?c ch? du?c chi?m CPU d? x? lý khi nó
  n?m trong b? nh? chính
• Khi c?n thi?t, m?t công vi?c nào dó có th? du?c
  chuy?n t? b? nh? chính ra thi?t b? luu tr?,
  nhu?ng b? nh? chính cho công vi?c khác.

23
Time-Sharing System

• Os s? d?ng CPU scheduling và multiprogramming d?
  cung c?p cho m?i user m?t ph?n nh? tài nguyên c?a
  máy tính
• Multiprogramming và time shsring v?n dóng vai trò
  ch? d?o trong các OS hi?n nay

24
Time-Sharing System(t.t)

• Yêu c?u d?i v?i OS trong Time-Sharing Systems
• Ð?nh th?i công vi?c (job scheduling)
• Qu?n lý b? nh? (Memory Management)
• Các công vi?c du?c hoán chuy?n gi?a b? nh? chính
  và dia
• Virtual memory cho phép m?t công vi?c có th?
  du?c th?c thi mà không c?n ph?i n?p hoàn toàn vào
  b? nh? chính
• Qu?n lý các process (Process Management)
• Ð?nh th?i CPU (CPU scheduling)
• Ð?ng b? các công vi?c (synchronization)
• Tuong tác gi?a các công vi?c ( process
  communication)
• Tránh Deadlock
• Qu?n lý h? th?ng file, h? th?ng luu tr? (disk
  management)
• Phân b? các thi?t b? tài nguyên
• Co ch? b?o v? (protection)

25
IBM 360_67 time-sharing system
26
Quá trình phát tri?n OS (t.t)

• Desktop System (Personal Computer)
• Ðu?c thi?t k? dành cho user don.
• Có s? thu?n ti?n và d? di?u khi?n d?i v?i user
• M?c tiêu chính c?a các h? th?ng PC là hu?ng d?n
  s? ti?n l?i (convinience) cho user và kh? nang
  dáp ?ng (reponsiveness) cao
• Có nhi?u thi?t bi I/O nhu keyboards, mouse, màn
  hình, máy in
• Có th? ?ng d?ng các k? th?ât du?c phát tr??n cho
  các Os l?n hon
• Thu?ng m?i ngu?i s? h?u m?t máy tính do dó không
  yêu c?u cao c?p v? b?o m?t và t?i uu hi?u su?t
  CPU nhu các h? th?ng khác.
• Có th? v?n hành nhi?u h? di?u hành khác nhau
  (Windows, MacOS, Solaris, Linux,)

27
Destop system
28
Quá trình phát tri?n OS (t.t)

• H? th?ng da x? lý (multiprocessor systems) còn
  g?i là h? th?ng song song (Parallel Systems)
• h? th?ng có nhi?u hon m?t CPU và du?c k?t n?i
  ch?t ( tightly coupled) i.e. các processor chia
  s? b? nh? chung và m?t clock, s? giao ti?p thu?ng
  xuyên di?n ra qua b? nh? chung.
• Uu di?m
• Tang thông lu?ng (system throughput)- M?c tang
  t? l? thu?n N processor, t?c d? tang N l?n
• Ti?t ki?m (th?i gian, tài ngyên) các tài nguyên
  ph? thu?c và chia s?
• Tang d? tin c?y trong m?t s? tru?ng h?p

29
Parallel Systems (t.t)

• Symmetric multiprocessing (SMP)
• Các processor v?n hành cùng m?t h? di?u hành duy
  nh?t
• Nhi?u ?ng d?ng th?c thi cùng lúc v?i hi?u su?t
  (performance) cao
• Ða s? các h? di?u hành h? tr? SMP
• Asymmetric multiprocessing
• M?i processor th?c thi m?t công vi?c khác nhau,
  master processor d?nh th?i và phân cong vi?c cho
  các slave processor

30
Ki?n trúc da x? lý d?i x?ng
31
fujGS8400 multi-processor
32
Quá trình phát tri?n OS (t.t)

• H? th?ng phân b? (Distributed Systems)
• Phân b? công vi?c trên nhi?u processors
• loosely coupled system (H? th?ng du?c k?t n?i
  l?ng). M?i processor có b? nh? riêng nó (local
  memory), các processor giao ti?p v?i các
  processor khác qua các kênh n?i nhu bus t?c d?
  cao , du?ng di?n tho?i. internet Trong góc nhìn
  c?a user, OS du?c v?n hành b?i m?t h? di?u hành
  duy nh?t
• Uu di?m
• Cho phép chia s? tài nguyên (resource sharing)
• Chia s? công vi?c tính toán ( computational
  sharing)
• d? tin c?y cao (high reliability) nh? s? backup
  data m?t cách tuy?t d?i
• Khuy?t di?m
• Khó qu?n lý hon paralellet systems network
  failures, node failures, chi phí v?n chuy?n data
  l?n

33
Distributed Systems (ti?p)

• Yêu c?u co s? h? t?ng m?ng máy tính
• Local area network (LAN)
• Wide area network (WAN)
• D?a trên mô hình
• client-server
• ho?c peer-to-peer.

34
C?u trúc client-Server
35
C?u trúc Peer-to-Peer
36
Quá trình phát tri?n OS (t.t)

• H? th?ng th?i gian th?c (Real-Time systems)
• Thu?ng dùng trong các thi?t b? chuyên d?ng nhu
  di?u khi?n các thí nghiêm khoa h?c, các h? th?ng
  x? lý ?nh trong y khoa, h? th?ng di?u khi?n công
  nghi?p và m?t s? h? th?ng hi?n th? khác.
• Có nh?ng ràng bu?c th?i gian c? d?nh (fixed-time)
  m?t cách rõ ràng
• Real-Time systems có th? là hard ho?c soft
  real-time

37
Real-Time Systems

• Hard real-time
• H?n ch? ho?c không có b? nh? ph?, t?t c? d? li?u
  n?m trong b? nh? chính RAM ho?c ROM
• Yêu c?u th?i gian dáp ?ng, x? lý r?t nghiêm ng?t,
  thu?ng s? d?ng trong di?u khi?n công nghi?p, công
  ngh? robotics
• Trái ngu?c v?i time-sharing systems, không du?c
  h? tr? b?i các HÐH da nang.
• Soft real-time
• Ti?n ích h?n ch? trong công nghi?p di?u khi?n
  robot
• H?u d?ng trong linh v?c multimedia, th?c t? ?o
  (virtual reality) v?i yêu c?u m?m d?o hon v? th?i
  gian

38
Realtime system
39
Handheld Systems

• Personal Digital Assistants (PDAs), Mobile Phone
• Cellular telephones
• Các h?n ch?
• b? nh? có dung lu?ng nh?
• T?c d? processor không cao ( vì ph?i tiêu th? ít
  nang lu?ng)
• Màn hình hi?n th? có kích thu?c nh?, d? phân gi?i
  th?p
• Portability, convenience

40
Ex Handheld Systems
41
Gaming system
42
Ex Gaming system
43
Câu h?i và bài t?p v? nhà

• Ba m?c dích chính c?a H? di?u Hành là gì?
• Li?t kê các thành ph?n c?a t? ch?c máy tính?
• L?i ích chính c?a H? di?u Hành da chuong là cái
  gí?
• Khác bi?t chính c?a máy tính mainframe và máy
  tính PC là cái gì?
• Phân bi?t k?t n?i l?ng và k?t n?i ch?t (cung nhu
  gi?a multiprocessor và distributed system)