1. Moân hoïc Heä Ñieàu Haønh
Toång quan
Khaùi nieäm veà quaù trình
Ñoàng boä vaø giaûi quyeát tranh chaáp
Deadlock vaø phöông caùch giaûi quyeát
Ñònh thôøi bieåu cho quaù trình
Boä nhôù thöïc
Kyõ thuaät boä nhôù aûo
Thay theá trang
Quaûn lyù nhaäp xuaát
Heä thoáng file
Heä ñieàu haønh Unix
Heä ñieàu haønh Windows

2. Thoâng tin caàn bieát Taøi lieäu tham khaûo Ñieåm moân hoïc Lieân laïc
[1] Silberschatz et al, “Operating System Concepts”, 6th Ed., 2002
[2] Silberschatz et al, “Operating System Principles”, 7th Ed., 2006
[3] A. Tanenbaum, “Modern Operating Systems”, Prentice Hall, 2nd Ed., 2001
Ñieåm moân hoïc
thi giöõa kyø 20%, 60 phuùt
thi cuoái kyø 50%, 90 phuùt
baøi taäp lôùn 20%
baøi taäp vaø thöïc haønh 10%
Lieân laïc
Leâ Ngoïc Minh
Phone: (5840)
(Taäp slide naøy coù söû duïng slide töø caùc nguoàn khaùc.)

3. Chöông 1: Toång Quan Giôùi thieäu Quaù trình phaùt trieån
Caáu truùc luaän lyù cuûa heä thoáng maùy tính
Ñònh nghóa heä ñieàu haønh
Caùc chöùc naêng chính cuûa heä ñieàu haønh
Quaù trình phaùt trieån
Maùy tính lôùn (mainframe system)
Maùy ñeå baøn (desktop system)
Ña xöû lyù (multiprocessor system)
Phaân boá (distributed system)
Thôøi gian thöïc (real-time system)
Caàm tay (handheld system)

4. Ñònh nghóa Heä ñieàu haønh laø gì? Muïc tieâu
“Phaàn meàm trung gian” giöõa phaàn cöùng maùy tính vaø ngöôøi söû duïng, coù chöùc naêng ñieàu khieån phaàn cöùng vaø cung caáp caùc dòch vuï cô baûn cho caùc öùng duïng
Muïc tieâu
Giuùp ngöôøi duøng deã daøng söû duïng heä thoáng
Quaûn lyù vaø caáp phaùt taøi nguyeân heä thoáng moät caùch hieäu quaû [yeáu toá kinh teá]
Ngöôøi duøng
Caùc öùng duïng
Heä Ñieàu Haønh
Phaàn cöùng

5. Caùc thaønh phaàn cuûa heä thoáng maùy tính
1.1 Fig 1.1

6. Caùc chöùc naêng chính cuûa OS
Phaân chia thôøi gian xöû lyù treân CPU (ñònh thôøi)
Phoái hôïp vaø ñoàng boä hoaït ñoäng giöõa caùc quaù trình
Quaûn lyù taøi nguyeân heä thoáng hieäu quaû
Kieåm soaùt quaù trình truy caäp, baûo veä heä thoáng
Duy trì söï nhaát quaùn cuûa heä thoáng, kieåm soaùt loãi vaø phuïc hoài heä thoáng khi coù loãi xaûy ra
Cung caáp giao dieän laøm vieäc thuaän tieän cho ngöôøi duøng

7. Lòch söû phaùt trieån Maùy tính lôùn (mainframe)
Xöû lyù boù (batch, 1960)
Ña chöông (multiprogrammed, 1970)
Ña nhieäm (time-sharing, multitasking; 1970)

8. Lòch söû phaùt trieån (Mainframe) Batch system, 1960
I/O: card ñuïc loã, baêng töø (tape), line printer
Caàn coù ngöôøi vaän haønh (operator)
Giaûm setup time baèng caùch gheùp nhoùm (batching) coâng vieäc (job)
Vd: gheùp caùc coâng vieäc cuøng söû duïng trình bieân dòch Fortran
Töï ñoäng naïp laàn löôït caùc coâng vieäc töø card reader

9. Lòch söû phaùt trieån (tt)
(Mainframe) Batch system ñôn giaûn
Uniprogramming
Khi moät job thöïc thi xong, quyeàn ñieàu khieån trôû veà heä ñieàu haønh (‘resident monitor’)
Resident monitor ñoïc job keá tieáp töø card reader vaøo boä nhôù
Thöïc thi job cho ñeán khi xong
resident
monitor
user job
Layout boä nhôù

10. Mainframe computer
in 1967

11. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
(Mainframe) Multiprogrammed system
Nhieàu job ñöôïc giöõ ñoàng thôøi trong boä nhôù
CPU thöïc thi luaân phieân giöõa caùc job trong boä nhôù
Taän duïng ñöôïc thôøi gian raûnh, taêng hieäu suaát söû duïng CPU
Yeâu caàu ñoái vôùi heä ñieàu haønh
Ñònh thôøi job
Ñònh thôøi CPU
Quaûn lyù boä nhôù (memory management)
Caáp phaùt taøi nguyeân (ñóa, maùy in,…)
Baûo veä
Định thời công việc: main memory không lớn đủ để chứa tất cả job
Định thời CPU: chọn giữa các job sẵn sàng thực thi
1.2.2

12. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)

13. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
(Mainframe) Time-sharing system
Multiprogrammed system khoâng cung caáp khaû naêng töông taùc hieäu quaû vôùi user
CPU thöïc thi luaân phieân giöõa caùc coâng vieäc
Moãi coâng vieäc ñöôïc chia moät phaàn nhoû thôøi gian CPU (time slice, quantum time)
Cung caáp töông taùc giöõa user vaø heä thoáng vôùi thôøi gian ñaùp öùng (response time) nhoû (1 s)
Computer terminal, 1982
1.2.3

14. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Yeâu caàu ñoái vôùi OS trong heä thoáng time-sharing
Quaûn lyù boä nhôù
Virtual memory
Quaûn lyù caùc quaù trình
Ñònh thôøi CPU
Ñoàng boä caùc quaù trình (synchronization)
Giao tieáp giöõa caùc quaù trình (process communication)
Vaán ñeà deadlock
Quaûn lyù heä thoáng file, heä thoáng löu tröõ (memory system)
Caáp phaùt hôïp lyù caùc taøi nguyeân
Baûo veä

15. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Maùy ñeå baøn (desktop system, personal computer)
Nhieàu thieát bò I/O: baøn phím, chuoät, maøn hình, maùy in,…
Phuïc vuï ngöôøi duøng ñôn leû
Muïc tieâu chính cuûa OS
Thuaän tieän cho user vaø khaû naêng töông taùc cao
Khoâng caàn toái öu hieäu suaát söû duïng CPU vaø thieát bò ngoaïi vi
Nhieàu heä ñieàu haønh khaùc nhau – MS Windows, Mac OS, Unix, Linux,…
1981: IBM 5150

16. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Heä thoáng song song (parallel, multiprocessor, hay tightly-coupled system)
Nhieàu CPU
Chia seû computer bus, clock
Öu ñieåm
System throughput: caøng nhieàu processor thì caøng nhanh xong coâng vieäc ( döï ñoaùn thôøi tieát)
Multiprocessor system ít toán keùm hôn multiple single-processor system: vì coù theå duøng chung taøi nguyeân (ñóa,…)
Ñoä tin caäy: khi moät processor hoûng thì coâng vieäc cuûa noù ñöôïc chia seû giöõa caùc processor coøn laïi
1.4

17. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Phaân loaïi heä thoáng song song
Ña xöû lyù ñoái xöùng (symmetric multiprocessor – SMP)
Moãi processor vaän haønh moät identical copy cuûa heä ñieàu haønh
Caùc copy giao tieáp vôùi nhau khi caàn
Ña xöû lyù baát ñoái xöùng (asymmetric multiprocessor)
Moãi processor thöïc thi moät coâng vieäc khaùc nhau
Master processor ñònh thôøi vaø phaân coâng vieäc cho caùc slave processor
1.4

18. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Heä thoáng phaân boá (distributed system, loosely-coupled system)
Moãi processor coù boä nhôù rieâng, caùc processor giao tieáp qua caùc keânh noái nhö maïng, bus toác ñoä cao, leased line
Ngöôøi duøng chæ thaáy moät heä thoáng ñôn nhaát
Öu ñieåm
Chia seû taøi nguyeân (resource sharing)
Chia seû söùc maïnh tính toaùn (computational sharing)
Ñoä tin caäy cao (high reliability)
Ñoä saün saøng cao (high availability): caùc dòch vuï cuûa heä thoáng ñöôïc cung caáp lieân tuïc cho duø moät thaønh phaàn hardware trôû neân hoûng
Reliability is the likelihood that a given component or system will be functioning when needed as measured over a given period of time.
Availability is the percentage of times that a given system will be functioning as required.
1.5

19. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Heä thoáng phaân boá (tt)
Caùc moâ hình heä thoáng phaân boá
Client-server
Server: cung caáp dòch vuï
Client: coù theå söû duïng dòch vuï cuûa server
1.5.1, 1.5.2

20. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Heä thoáng phaân boá
Caùc moâ hình heä thoáng phaân boá (tt)
Peer-to-peer (P2P)
Caùc peer (maùy tính trong heä thoáng) ñeàu ngang haøng nhau
Khoâng döïa treân cô sôû döõ lieäu taäp trung
Caùc peer laø töï trò
Vd: maïng gnutella, moät maïng trong Internet ñeå chia seû file
1.5.1, 1.5.2

21. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Heä thoáng thôøi gian thöïc (real-time system)
Ñieàu khieån trong xe hôi, daây chuyeàn coâng nghieäp,…
Raøng buoäc veà thôøi gian: ñaùp öùng cuûa heä thoáng phaûi thoûa thôøi haïn (deadline) ñeå xöû lyù bieán coá (event)
Phaân loaïi
Hard real-time
Ñieàu khieån maùy noå, anti-lock braking system (ABS), airbag trong xe hôi, robotics,…
Do haïn cheá (hoaëc khoâng coù) boä nhôù thöù caáp, taát caû döõ lieäu naèm trong boä nhôù chính (RAM hoaëc ROM)
Yeâu caàu veà thôøi gian ñaùp öùng/xöû lyù raát nghieâm ngaët
Soft real-time
Multimedia, virtual reality
Yeâu caàu meàm deûo hôn veà thôøi gian ñaùp öùng
1.7

22. Lòch söû phaùt trieån heä ñieàu haønh (tt)
Thieát bò caàm tay (handheld system)
Apple iPhone 4 (2010)
Apple A4 processor ~800 MHz
Heä ñieàu haønh iOS
512 MByte RAM
Multi-touch-widescreen-display
32 GB flash drive
3G, Wi-Fi, Bluetooth
Camera, audio
Sensors: three-axis gyro, accelerometer, proximity sensor, ambient light sensor
Giaù thaønh (saûn xuaát vaø vaät lieäu): ~188 USD
1.8

23. Why study Operating Systems?
Build, modify, or administer an operating system
Understand system performance
Behavior of OS impacts entire machine
Challenge to understand large, complex system
Tune workload performance
Apply knowledge across many areas
Computer architecture, programming languages, data structures and algorithms, and performance modeling