Nguyên Lý Hệ Điều Hành 3F HEDSPI 3F HEDSPI Lớp 3F – Việt Nhật K53 Viện CNTT & TT http://3f-hedspi.net 1/6/2010 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net MỤC LỤC CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH .3 I Sơ lƣợc kiến trúc Hệ thống tính tốn (computing system) II Các định nghĩa hệ điều hành: III Tài nguyên hệ thống tính tốn: IV Phân loại HĐH BÀI 2: KIẾN TRÚC HỆ ĐIỀU HÀNH I Các thành phần bản: II Kiến trúc hệ thống: III Boot hệ thống: IV Các hình thái giao tiếp hệ điều hành: BÀI 3: ÔN TẬP 10 CHƢƠNG II: QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH 13 BÀI 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ TIẾN TRÌNH 13 BÀI 2: LẬP LỊCH 15 BÀI 3: ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH 18 BÀI 4: DEADLOCK (BẾ TẮC/ÙN TẮC/CHẾT ĐÓI) 22 BÀI 5: NGẮT VÀ QUẢN LÝ NGẮT 24 BÀI 6: LUỒNG 26 BÀI 7: ÔN TẬP 27 CHƢƠNG III: QUẢN LÝ BỘ NHỚ 29 BÀI 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 29 BÀI 2: CẤU TRÚC CHƢƠNG TRÌNH 31 BÀI 3: CÁC CHIẾN LƢỢC QUẢN LÝ BỘ NHỚ 35 BÀI 4: QUẢN LÝ BỘ NHỚ TRONG PC 40 BÀI 5: ÔN TẬP 42 CHƢƠNG IV: QUẢN LÝ FILE VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI 43 BÀI 1: HỆ THỐNG QUẢN LÝ TỆP 43 BÀI 2: ÔN TẬP 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 Trang / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH I Sơ lƣợc kiến trúc Hệ thống tính tốn (computing system) Mơi trƣờng tính tốn: (flatform) a Phần cứng (Là mơi trƣờng để phần mềm chạy đƣợc) Gồm thành phần: - Hệ thống máy tính:  Thiết bị vào  Bộ nhớ  Bộ xử lí  thành phần ghép nối với bus - Ghép nối máy tính - Truyền thơng máy tính b Phần mềm - VD: trình biên dịch (compiler), soạn thảo (text editor), duyệt web (web browser), … - Định nghĩa tài nguyên đƣợc sử dụng để giải yêu cầu ngƣời dùng Ngƣời sử dụng: - Ngƣời lập trình (Programmer) - Ngƣời dùng đầu cuối (End User) - Điều phối viên (Operator) II Các định nghĩa hệ điều hành: Tùy theo góc độ nhìn nhận mà ta có định nghĩa khác - End User: HĐH môi trƣờng giao tiếp ngƣời dùng máy, tự động hóa giải tốn, tập hợp chƣơng trình, phục vụ khai thác hệ thống tính tốn cách dễ dàng, thuận tiện - Ngƣời lập trình: HĐH mơi trƣờng cài đặt, tích hợp, phát triển ứng dụng - Kĩ sƣ phần cứng kĩ thuật: Là hệ thống cho phép khai thác, mở rộng khả máy tính - Ngƣời lập trình hệ thống: Là hệ thống mơ hình hóa lại hệ thống tính tốn - Theo Norton: Là hệ thống chƣơng trình đảm bảo giao tiếp ngƣời - máy quản lí tài nguyên hệ thống tính toán Trang / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net Định nhĩa quan trọng phải thuộc: HĐH có: - Kiến trúc: Là hệ thống chƣơng trình - Chức năng: Đảm bảo giao tiếp ngƣời máy quản lí tài nguyên hệ thống tính tốn III Tài ngun hệ thống tính tốn: - Bao gồm tất các: Thiết bị ngoại vi, nhớ máy tính, xử lí, chƣơng trình,dữ liệu bên hệ thống - Có tài nguyên đƣợc dùng chung cho chƣơng trình ngƣời dùng (bộ nhớ, thiết bị ngoại vi, số dịch vụ HĐH, …) - Có tài ngun vơ hạn khả phục vụ, có tài nguyên hữu hạn khả phục vụ Điều phụ thuộc vào đặc trƣng vật lí nguyên lý hoạt động VD: Màn hình: vơ hạn khả phục vụ, máy in: hữu hạn khả phục vụ - Đối với tài nguyên hữu hạn khả phụ vụ xảy tranh chấp  bế tắc hệ thống Do cần có chƣơng trình giải tranh chấp (khả quản lí HĐH) IV Phân loại HĐH Có nhiều tiêu chí phân loại khác nhau: a HĐH đơn chƣơng (đơn nhiệm): Tại thời điểm có ngƣời dùng cho phép chạy chƣơng trình b HĐH đa chƣơng, đa nhiệm (MutilUser, Multil Tasking): Cho phép nhiều ngƣời dùng khai thác tài nguyên máy tính Tại thời điểm cho phép nhiều chƣơng trình chạy song song chia sẻ tài nguyên hệ thống tính tốn c HĐH xử lí theo lơ, mẻ, đợt (Batch): Mỗi lần, ngƣời sử dụng yêu cầu thực dãy chƣơng trình, hết dãy chƣơng trình thực dãy chƣơng trình khác d Hệ điều hành tập trung, phân tán: - Tập trung: Giữa máy tính kết nối với có máy chủ xử lí tập trung máy chủ - Phân tán: Các máy tính kết nối bình quyền, máy tính có HĐH riêng gọi trạm làm việc e Hệ điều hành phân chia thời gian HĐH thời gian thực: - Phân chia thời gian:  CPU phân chia thời gian để chia sẻ cho nhiều chƣơng trình  Tồn khoảng thời gian mà chƣơng trình khơng đƣợc phục vụ CPU (Chƣơng trình bị đóng băng, ngủ) Trang / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net - Thời gian thực: chƣơng trình đƣợc ln phiên phục vụ nhiều xử lí nhƣng thời điểm hệ thống, chƣơng trình ln đƣợc phục vụ CPU Trang / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net BÀI 2: KIẾN TRÚC HỆ ĐIỀU HÀNH I Các thành phần bản: - Các môdun HĐH đƣợc chia làm lớp:  Điều khiển hệ thống  Phục vụ hệ thống Điều khiển hệ thống: a Các supervison: Quản lí tài nguyên - Quản lí thời gian CPU (Lập lịch làm việc cho CPU) - Quản lí nhớ:  Theo nguyên lí Von-Numman  Muốn thực chƣơng trình bắt buộc cần nạp vào nhớ  phân chia cấp phát nhớ (Nếu có 100 chƣơng trình nhớ cần chia làm 100 mảnh) - Quản lí thiết bị - Quản lí tiến trình b Chƣơng trình Monitor (Điều phối chính, Tƣơng tác với OP) c Chƣơng trình điều phối cơng việc (Job) Phục vụ hệ thống - Ghi nhật kí (tạo LOG): (LOG ghi lại trạng thái hệ thống từ khởi động hệ thống, phục hồi liệu, giám sát hệ thống, chống xâm nhập) - Chƣơng trình Editor hệ thống: Soạn thảo văn đơn giản, có tác dụng can thiệp sửa đổi cấu hình hệ thống - Các tiện ích hệ thống II Kiến trúc hệ thống: Kiến trúc chung: Mọi HĐH có kiến trúc phân lớp: - Đối với End User: Trang / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net BIOS Kernel điều phối Kernel User mode Giao tiếp người -máy Có thể biết mã nguồn mở lớp đầu - Đối với ngƣời lập tình hệ thống BIOS DRIVER Quản lý thiết bị Quản lý tài ngun Giao tiếp người – máy vịng ngồi tầng Logic vịng tầng vật lí Kiến trúc vi nhân (Micro kennel) - Đây dạng HĐH, hệ thống gồm thành phần tinh giản với dịch vụ phục vụ cho lớp toán xác định Đƣợc sủ dụng lĩnh vực sau:  Nghiên cứu lí thuyết HĐH  Phát triển mở rộng thành hệ thống lớn nhƣ HĐH hệ thống nhúng Kiến trúc máy ảo (Virtual Machine) - Một dạng HĐH có chứa mơ mơi trƣờng nhằm thực ứng dụng III Boot hệ thống: Sơ đồ: Trang / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net IPL  Boot strap  Khởi tạo nhân  Trình giao tiếp - IPL (Init Program Loader): Tìm đọc chƣơng trình mồi đĩa khởi động - Boot strap (chƣơng trình mồi): Tìm nạp tệp tin liên quan tới - Khởi tạo nhân IV Các hình thái giao tiếp hệ điều hành: Trong HĐH thƣờng tích hợp nhiều hình thức giao tiếp: Command line: a Ƣu điểm: - Khơng địi hỏi cấu hình máy - Viết phần mềm quản lý đơn giản - Có thể gán tham số chƣơng trình cách đơn giản b Nhƣợc điểm - Tốc độ đƣa lệnh vào chậm (do phải gõ phím) - Khó khăn với ngƣời dùng hạn chế ngôn ngữ - Chỉ thực theo chế độ mẻ (từng đợt, ctrình, ) - Phải nhớ câu lệnh Bảng chọn: a b - Menu: Mỗi lựa chọn pad - Popup: Hộp chọn (bar) - Kết hợp Menu + Popup  bảng chọn nhiều mức - phƣơng thức ON & ON select Ƣu điểm: - Khơng địi hỏi cấu hình máy phức tạp - Khơng phải nhớ tập lệnh Nhƣợc điểm: - Không gán đc tham số cho ctrình - Vẫn thực đc chế độ mẻ - Không thuận tiện với ngƣời, hạn chế ngôn ngữ Giao diện dạng biểu tƣợng: ICON, WINDOW, DESKTOP - ICON: Lời biểu diễn cho ctrình nhóm cơng việc - WINDOW: Trang / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net - DESKTOP: Lƣu trữ biểu tƣợng có chức hay đc sử dụng a Ƣu điểm: - Thân thiện với ngƣời dùng, khơng cịn rào cản ngôn ngữ - Chọn lệnh nhanh - Cùng thời điểm chạy nhiều chƣơng trình (phù hợp với hệ thống đa nhiệm) b Nhƣợc điểm: - Đòi hỏi cấu hình máy phức tạp - Khơng thể gán tham số cho chƣơng trình Trang / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net BÀI 3: ƠN TẬP Nêu tính chất HĐH? Vì HĐH phải hệ thống mở phải tích hợp nhiều hình thái giao tiếp? Nguyên lí xây dựng hệ thống mở? a Các tính chất HĐH: HĐH có tính chất bản: - Độ tin cậy cao, ổn định (Dọi thơng báo HĐH phải xác ) - Độ an tồn cao (Dữ liệu khơng bị xóa bị thay đổi ý muốn) - Hiệu sử dụng cao (Khai thác triệt để tiếm máy tính) - Tổng qt theo thời gian (Có tính thừa kế, có khả thích nghi với thay đổi xảy tƣơng lai) - Thuận tiện, dễ sử dụng  HĐH phải có tính mở để dễ dàng nâng cấp cải thiện hệ thống hay HĐH phải hệ thống mở  Vì tính chất nên HĐH phải hệ thống mở b Vì HĐH phải tích hợp nhiều hình thái giao tiếp: - Do yêu cầu ngƣời dùng nhƣ trình độ ngƣời dùng (VD: End User: dùng ICON, ngƣời quản trị hệ thống: dùng command line …) - Mỗi hình thái giao tiếp có ƣu nhƣợc điểm riêng (Ví dụ) c Nguyên lí xây dựng hệ thống mở: dựa vào nguyên tắc bản: - - Nguyên tắc Môđun:  Hệ thống đƣợc xây dựng từ môđun độc lập tồn quy tắc liên kết chúng thành hệ thống có tổ chức  Các môđun quan hệ với thông qua liệu vào ra, đối số  Quan hệ phân cấp môđun đƣợc xác lập chúng liên kết với để giải đề phức tạp Nguyên tắc sinh: Mô đun khởi sinh HĐH Định nghĩa? Chức HĐH? a Định nghĩa: Hệ điều hành có: - Kiến trúc: Là hệ thống chƣơng trình - Chức năng: Đảm bảo giao tiếp ngƣời máy quản lí tài nguyên hệ thống tính tốn b Chức chính: chức năng: - Giúp ngƣời sử dụng khai thác chức phần cứng máy tính dễ dàng hiệu Trang 10 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net Chế độ phân trang a Khái niệm Page Địa trang Kích thước trang: 256B 512B KB KB KB - Chia chƣơng trình thành m trang có kích thƣớc - Chia nhớ thành n trang có kích thƣớc - Giả sử với điều kiện m >> n (tức nạp lúc vào nhớ) - Nạp: -  Ở thời điểm, nạp đƣợc tối đa n trang chƣơng trình vào nhớ  Khi cần đến trang chƣơng trình ta nạp trang chƣơng trình bổ sung vào nhớ (cần đến đâu nạp đến đó) Hiện tƣợng lỗi trang (Fault Page): Khi thực chƣơng trình mà tốn hạng lệnh tham chiếu đến trang chƣơng trình chƣa đƣợc nạp vào nhớ Để khác phục tƣợng dừng thực chƣơng trình, nạp trang bị tham chiếu vào nhớ Nhƣ trang vừa nạp thay trang nhớ Có cách thay trang (swapping):  Thay trang chƣơng trình cho trang nhớ có tần suất sử dụng thấp  Thay trang chƣơng trình đƣợc nạp vào nhớ lâu  Thay trang chƣơng trình đƣợc sử dụng cách lâu b Đặc điểm - Không cần phân phối nhớ liên tục - Phải có cơng cụ kỹ thuật hõ trợ định vị trang - Không sử dụng chung môđun chƣơng trình - Hiệu khơng phụ thuộc vào cấu trúc chƣơng trình nguồn - Bảng PCB lớn - Khơng bị phân đoạn ngồi - Thiếu nhớ (mọi trang đƣợc sử dụng)  Swapping c Ƣu nhƣợc điểm - Ƣu điểm: Trang 38 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net -  Tiết kiệm nhớ  Tạo nhớ có cảm giác vơ hạn Nhƣợc điểm: Tốc độ chậm thời gian thay trang lớn Để khắc phục sử dụng cache để hỗ trợ Chế độ kết hợp - Kết hợp chiến lƣợc phân đọan phân trang Bộ nhớ đƣợc chia làm nhiều đoạn Logic Đoạn bao gồm nhiều trang - Tích hợp ƣu điểm chiến lƣợc - Tuy nhiên tích hợp nhƣợc điểm chiến luợc - Khắc phục: Sử dụng phần cứng để hỗ trợ tra bảng Trang 39 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net BÀI 4: QUẢN LÝ BỘ NHỚ TRONG PC Khái niệm Bốn mức ƣu tiên từ thấp đến cao (0: cao nhất, 3: thấp nhất) - Ứng dụng ngƣời dùng - Phục vụ hệ thống - Quản lý file thiết bị - Phần Nhân CT ứ ng dụng Phục vụ H ệ ut iên cư Mứ Thiết bị ng Nhân ố th QL Files - Một chƣơng trình đƣợc phép truy cập vào chƣơng trình có mức đặc quyền mức đặc quyền thấp - Bộ nhớ phân phối cho CT - loại: nhớ chung (G) nhớ riêng (L) - chế độ: Chế độ thực (XT) chế độ bảo vệ (AT) BỘ NHỚ CƠ SỞ AM 64 KB ROM F E D C B A Chế độ thực Chế độ bảo vệ Trang 40 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net - PC sử dụng chế độ kết hợp để quản lý nhớ - Mỗi đoạn nhớ PC paragraph: 16 bytes Khối MCB - Mỗi khối đƣợc dùng để quản lý đoạn nhớ Với nhớ chung gọi GDT, riêng LDT - MCB gồm 16 bytes - Khi thực chƣơng trình, dựa vào bảng này, hệ điều hành thực ánh xạ địa Begin Tìm MCB đầu Tìm MCB kế Sai Khảo cứu MCB MCB cuối? Đúng End Trang 41 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net BÀI 5: ƠN TẬP Vì phải quản lí nhớ? Nhiệm vụ, mục tiêu quản lí nhớ? Quản lí nhớ vì: - Bộ nhớ tài nguyên hữu hạn khả năng phục vụ - Mọi chƣơng trình muốn thực phải nạp vào nhớ - Mọi hệ điều hành mong muốn có nhiều tiến trình nhớ Nhiệm vụ quản lí nhớ: - - Nhiệm vụ thành phần quản lí nhớ HĐH :  Hiệu suất cao tức nạp đƣợc nạp đƣợc nhiều chƣơng trình ngƣời sử dụng vào nhớ, mà không phụ thuộc nhiều vào giới hạn nhớ vật lí  Tránh xung đột: chia sẻ tài nguyên nhớ Nhiệm vụ cụ thể:  Thực việc tái định vị chƣơng trình, tiến trình: Các mơ đun chƣơng trình bị vào lại nhiều lần (Re-Entrance) HĐH cần xác định vị trí mà đƣợc nạp trƣớc đƣa mơđun vào lại nhớ  Bảo vệ nhớ: tiến trình đƣợc bảo vệ chống lại truy xuất bất hợp lệ tiến trình khác vào vùng nhớ  Chia sẻ nhớ Cho phép nhiều tiến trình truy cập đến địa nhớ (tính mềm dẻo)  Tổ chức nhớ logic: Làm cho HĐH phần cứng giao dịch cách hiệu với môđun, liệu mơđun chƣơng trình  Tổ chức nhớ vật lí: Tổ chức luồng thơng tin nhớ nhớ phụ Các phƣơng thức quản lí nhớ? (Xem bên trên) Phân biệt môi trƣờng đa nhiệm hệ thống thƣờng trú? - Giống nhau: Đều có chƣơng trình hoạt động song song - Khác: Khởi tạo, kết thúc chƣơng trình Cấp phát tài ngun cho chƣơng trình Tính Đối với đa nhiệm: Đối với thƣờng trú: Do HĐH đảm nhiệm Do ngƣời dùng đảm nhiệm Do HĐH đảm nhiệm Do ngƣời dùng đảm nhiệm Không chƣơng trình có nhiều phiên nhớ (do có chia sẻ tài ngun) Có Một chƣơng trình tồn phiên nhớ (do không chia sẻ tài nguyên) Trang 42 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net CHƢƠNG IV: QUẢN LÝ FILE VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI BÀI 1: HỆ THỐNG QUẢN LÝ TỆP Nguyên lí chung quản lí vào HĐH a Phân cấp quản lí CPU ngoại vi (trung ƣơng với địa phƣơng) - CPU thực vào mức logic - Ngoại vi thực vào mức vật lí - Khi cần thực vào CPU tạo ngắt yêu cầu cách đƣa lời gọi ngắt (ngắt mềm) - Thực vào xong ngoại vi phát sinh ngắt báo cáo (ngắt cứng) - Máy hệ I II: Processor làm việc trực tiếp với thiết bị  tốc độ thấp - Máy hệ III trở lên: Processor  Thiết bị điều khiển  Thiết bị ngoại vi b Để thực vào ra, HĐH xây dựng hệ thống con: - - Quản lý thiết bị ngoại vi: Cần đảm bảo hệ thống thích nghi với:  Số lƣợng nhiều  Chất lƣợng đa dạng  Thuận tiện cho ngƣời dùng Quản lý files: Cho phép ngƣời dùng:  Tạo files loại nhớ ngồi  Tìm kiếm, truy nhập files  Đảm bảo độc lập CT thiết bị Các thành phần - Thành phần giao tiếp ngƣời với máy:  Yêu cầu thành phần này:thân thiệt,thuận tiện,dễ sử dụng  HĐH hỗ trợ ngƣời sử dụng mức :  Mức điều hành: Hỗ trợ macro cho điều hành viên (delete, copy, cut)  Mức lập trình: Hỗ trợ macro lập trình: open, close, read, write - Thành phần quản lí truy nhập tệp: Căn vào dặc trƣng vật lí thiết bị để xây dựng phƣơng pháp truy nhập nhằm đảm bảo thời gian truy nhập thông tin thiết bị - Thành phần liên kết trình thiết bị điều khiển: Trang 43 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net  Làm nhiệm vụ chuyển giao liệu, yêu cầu xử lí ứng dụng ngƣời dùng thiết bị  u cầu: nội dung phần có tính chuẩn hóa cao, tốc độ thực nhanh Cách dịch vụ - Dịch vụ đặt tên: HĐH cung cấp cho ngƣời sử dụng quy cách đặt tên cho tệp tin Quy cách tùy thuộc vào HĐH khác - Dịch vụ thƣ mục (DIRECTORY) hỗ trợ ngƣời sử dụng quản lí tệp tin, đảm bảo tính riêng tƣ ngƣời sử dụng, đƣa chế độ bảo mật Windows Khái niệm FOLDER có ý nghĩa rộng - Dịch vụ quản trị hệ thống: hỗ trợ phân quyền ngƣời sử dụng, cho phép ngƣời sử dụng truy nhập tệp tin nhƣ nào? Quyền truy cập gì? Các dịch vụ mở rộng nhƣ: dịch vụ truyền File FTP, dịch vụ mạng - Hệ quản trị Cơ sở liệu (CSDL) :   CSDL kho liệu có cấu trúc đƣợc tổ chức theo mơ hình liệu xác định Mơ hình liệu phƣơng thức tổ chức nhƣ:  Mô hình đẳng cấp  Mơ hình phân cấp  Mơ hình mạng  Mơ hình quan hệ Hệ quản trị CSDL (DBMS) công cụ cho phép tạo lập, cập nhật, truy vấn tới Database Vấn đề tối ƣu hóa vào ra: a Mục tiêu: Giảm thời gian trao đổi thiết bị ngoại vi với hệ thống b Biện pháp:  Kết khối liệu: - Gom kết nhiều ghi logic thành ghi vật lí cho phù hợp với kiến trúc vật lí thiết bị - Phƣơng thức chung: việc kết khối tiến hành mức ngƣời dùng HĐH, kết khối ngƣời phải phân rã khối - Có phƣơng pháp kết khối:  Dạng F (Fixed): ghi vật lí có ghi logic, độ dài ghi Không thay đổi  Dạng FB (Fixed Block) khối nhiều ghi độ dài giống  Dạng V (Variant) ghi có độ dài thay đổi  đầu vào ghi có trƣờng ghi lại độ dài Trang 44 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net  Dạng VB (Variant Block) đầu khối có trƣờng ghi độ dài khối  Dạng U (Undefined) Bản ghi có độ dài khơng xác định  cuối ghi ln có kí hiệu kết thúc  Kĩ thuật vùng đệm: (Buffer) - Khái niệm: Vùng đệm vùng nhớ liên tục nhớ đĩa từ, đƣợc dùng làm nơi trung chuyển thông tin CPU với ngoại vi - Vai trò vùng đệm:  Hỗ trợ phân cấp quản lý CPU với ngoại vi  Tăng hệ số hoạt động song song thiết bị  Đồng hóa truyền xử lý thơng tin: có tình cần đồng hóa xảy ra:   Tốc độ truyền tin chậm, CPU phải đợi chờ  cần buffer  Tốc độ truyền tin nhanh, phức tạp, CPU Không đáp ứng kịp  cần buffer Trong vùng đệm có loại phịng đệm: Vào, Ra, Xử lý Ngồi cịn có Spool (1 loại phịng đệm đặc biệt)  Chi tiết: - Quản lý vòng đệm vào: Nguyên tắc: Khi gặp lệnh nhập tin, HĐH quan sát đệm, cịn thơng tin đƣa vào xử lý (thiết bị làm việc), ngƣợc lại phát sinh ngắt yêu cầu (ngắt mềm), thiết bị thực vào xong  phát sinh ngắt báo cáo (ngắt cứng) - Quản lý vòng đệm ra: Nguyên tắc: đƣa thơng tin ngồi, HĐH quan sát đệm, cịn chỗ, đặt tiếp thơng tin vào đệm, hết chỗ phát sinh ngắt yêu cầu để thiết bị giải phóng đệm, sau đặt tiếp thông tin vào đệm - Spool:   Có dịng xếp hàng:  Dịng xếp hàng vào  Dòng xếp hàng chờ  Dòng xếp hàng Mỗi dịng xếp hàng có thành phần:  Dòng xếp hàng khối điều khiển  Dòng xếp hàng nơi lƣu trữ liệu Trang 45 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net  Spool loại vòng đệm đặc biệt để dùng tổ chức dòng xếp hàng hệ thống.Về chất vùng nhớ liên tục, thƣờng đĩa từ Nó đƣợc phục vụ chƣơng trình điều phối cơng việc theo nguyên tắc lập lịch  Các phƣơng pháp truy nhập: Tùy thuộc vào đặc trƣng vật lí thiết bị, HĐH lụa chọn phƣơng pháp điều khiển truy nhập thích hợp nhằm tối ƣu hóa thời gian vào Từ mục đích ta có phƣơng pháp: - - QSAM (Queue Sequential Access Method): Áp dụng cho thiết bị  Ghi tuần tự, đọc  Bổ xung vào cuối tệp (phải chép sang tệp bổ sung tệp mới)  Sửa phần tử (phải chép sang tệp sửa tệp mới) QISAM (Queue Index Sequential Access Method): Dùng cho thiết bị từ tính nhƣ băng từ đĩa từ  Khi truy nhập tập tin theo khóa đó, ngƣời ta xây dựng thẻ mục tƣơng ứng với khóa (2 trƣờng: khóa, vị trí vật lý)  Bƣớc 1: Truy cập qua tệp dẫn (tìm kiếm nhị phân)  xác định vị trí vật lý lƣu khóa cần tìm  Bƣớc 2: Truy cập trực tiếp vào tệp: Chỉ áp dụng cho địa vật lý, sử dụng đệm vào - BSAM (Basic Sequential Access Method): Áp dụng cho thiết bị từ tính có sử dụng phịng đệm truy nhập Cũng truy cập nhƣng có sử dụng đệm vào từ gặp lệnh mở tệp để đọc liệu tự đóng lấp đầy đệm - BDAM (Basic Direct Access Method): Áp dụng cho thiết bị đĩa từ trống từ, vật mạng tin chuyển động, thực phép toán trực truy  - Phƣơng pháp truy nhập: Có sử dụng đệm, thao tác đọc, ghi ngẫu nhiên Có thao tác bổ sung vào cuối, sửa đổi phần tử trực tiếp tệp (không phải tệp mới) BPAM (Basic Partition Access Method): Dữ liệu đƣợc phân đoạn Tổ chức tiến hành lƣu trữ đoạn, việc truy nhập đƣợc tiến hành song song đoạn Chỉ áp dụng cho đĩa từ trống từ Ứng dụng RAID Khối FCB (File Control Block) - Khi mở tệp, HĐH cấp phát khối FCB để phục vụ truy nhập tệp - Không gian lƣu trữ khối đƣợc khởi tạo từ hình thành HĐH (Trong tệp config.sys với lệnh File= “…”) quy định số tệp đƣợc phép truy nhập đồng thời Số tệp đƣợc phép truy nhập đồng thời HĐH khác Trang 46 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net  Trong q trình truy nhập tệp xảy lỗi: “too many files be opened” Có giải pháp để sửa lỗi trên: -  Tắt file không cần thiết mở  Sửa tệp config.sys Khối chứa thông tin sau:  Tên tệp đƣờng dẫn  Thuộc tính tệp  Địa lƣu trữ tệp:  Địa logic thiết bị lƣu trữ (ổ A, B, C, D )  Địa vật lí thiết bị  Phƣơng pháp truy nhập  Trạng thái tệp (Vị trí đầu ghi, đọc)  Chƣơng trình điều khiển thiết bị, phục vụ vào tệp An tồn truy nhập tệp - Hệ điều hành phải có độ an toàn cao - Mục tiêu :CIAA - -  C: Bí mật với ngƣời khơng có thẩm quyền  I: Tồn vẹn:  Vật lí  Giá trị (Tránh truy nhập bất hợp pháp)  A: Sẵn dùng cho ngƣời có thẩm quyền (Ngƣời có thẩm quyền muốn dùng có ngay)  A: Tính xác thực: Tính đắn thơng tin Ngun lí xây dựng hệ thống thông tin: bƣớc:  Bƣớc 1: Nghiên cứu hệ thống  Bƣớc 2: Nghiên cứu nguy cơ, điểm yếu Phân tích khả rủi ro (Tính đến trƣờng hợp xấu nhất)  Bƣớc 3: Xây dựng sách an tồn  Bƣớc 4: Xây dựng giải pháp  Bƣớc 5: Cài đặt, kiểm nghiệm giải pháp Nguy dẫn đến an toàn : Trang 47 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net - -  Thơng tin dùng chung (Thơng tin bị chép nhớ bị ghi đè)  Thiết bị dùng chung (Chung thiết bị găng làm phong tỏa tài nguyên găng  lỗi)  Các liệu dùng chung  Dịch vụ dùng chung Các sách an toàn:  Sử dụng phần cứng  Sử dụng phần mềm  Sử dụng hỗn hợp Giải pháp an toàn:  Phân mức bảo vệ  Share all or not share  Bảo mật dựa quyền điều khiển truy nhập a Kĩ thuật lƣu phục hồi: - Tạo cho tệp phục hồi lại tệp bị lỗi - Phục hồi lại liệu nhờ b Che dấu liệu - Các kỹ thuật vật mang - Sử dụng cấu trúc tệp (khóa liệu, cấu trúc liệu) - Mã hóa trực tiếp thơng tin c An tồn dạng lƣu trữ: - - Giải pháp chung: Kĩ thuật mã hóa  Mã hóa theo thiết bị lƣu trữ (Kiến trúc đĩa)  Mã hóa theo cấu trúc tệp tin  Mã mật Đối với mã mật: có loại:  Mã đối xứng: mã hóa giải mã theo phƣơng pháp Ví dụ: mã cổ điển, mã khối DES  Mã cơng khai: mã hóa giải mã theo phƣơng pháp khác (mã bất đối xứng) Ví dụ: Mã RSA d Bảo vệ qua thuộc tính: Dựa vào thuộc tính tệp Trang 48 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net e Bảo vệ qua điều khiển truy nhập: - Xác lập quyền thao tác tệp liệu: Có quyền (Tạo mới, Sao chép (Copy), Xóa (Delete), Cut, Quản trị, Bổ sung mới, Sửa đổi (Modify)) - sách DAC, RBAC  DAC: Bảo mật rời rạc: Gom nhóm đối tƣợng nhóm ngƣời dùng Sij: Bộ quyền mà nhóm ngƣời sử dụng thứ I tác động lên đối tƣợng j O1 O2 … On U1 … Sij Um Danh sách quyền:  quyền đầu dối với toàn đối tƣợng (tạo mới, chép, hủy bỏ, quản trị đối tƣợng)  quyến sau thành phần (bổ sung mới, xóa, sửa đổi) Nếu số lƣợng sử dụng lớn, đa lớp DAC phù hợp  RBAC: quan hệ quan hệ nhiều – nhiều User Role Case Trang 49 / 52 Permission Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net BÀI 2: ƠN TẬP Khi có lỗi “Too many Files Opened”? Nguyên nhân, khắc phục? - Lỗi “Too many Files Opened” xuất có nhiều truy nhậpvào hệ thống tệp đồng thời HĐH quy định số tệp truy nhập đồng thời Mỗi HĐH khác số tệp khác Quy định đƣợc ghi file config.sys (đối với winXP config.nt) với lệnh “files=” - Cách khắc phục: cách:  Đóng tệp khơng cần thiết  Sửa tệp config.sys Tại cặp lệnh mở đóng tệp lại cặp lênh P,V - Khi mở tệp, hệ điều hành cấp phát khối FCB để phục vụ cho việc truy nhập tệp Về khơng gian lƣu trữ khối FCB này, đƣợc hình thành từ nạp hệ điều hành (đƣợc khai báo file config.sys, dòng FCBs = …) - Ta thấy, khối FCB nguyên tắc giống nhƣ tài nguyên găng (tài nguyên hữu hạn khả phục vụ nhƣng khoảng thời gian đƣợc nhiều tiến trình u cầu, cụ thể tiến trình mở tệp tin mới, yêu cầu cấp phát khối FCB) Khi có nhiều tệp tin mở đồng thời, xuất lỗi “Too many files open!” - Phải có giải pháp để điều độ tiến trình qua đoạn găng Hệ điều hành sử dụng kĩ thuật Semaphore để giải toán Vì thế, cặp lệnh mở đóng tệp cặp lệnh p,v Quản lí vào gì? Nhiệm vụ? Vấn đề tối ƣu hóa quản lí vào ra? - - Nhiệm vụ chính:  Gửi mã lệnh điều khiển đến thiết bị  Tiếp nhận yêu cầu ngắt từ thiết bị  Phát xử lí lỗi q trình vào (đƣờng truyền hoảng, thiết bị chƣa sẵn sàng….)  Tối ƣu hóa thời gian trao đổi thiết bị ngoại vi với hệ thống Tối ƣu hóa thời gian vào (kết khối liệu kĩ thuật vùng đệm - trình bày) Quản lí thiết bị gì? Mục tiêu, nhiệm vụ? Truy nhập thơng tin đĩa từ nhƣ nào? An toàn tệp HĐH? Virus gì? Cơ chế tồn tải, ẩn phá hoại virus Phân loại spyware với Virus? Virus: chƣơng trình hay đoạn mã đƣợc thiết kế để tự nhân chép vào đối tƣợng lây nhiễm khác Trang 50 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net - Cơ chế tồn tại: Tự nhân - Cơ chế phá hủy: chép vào đối tƣợng lây nhiễm khác để phá hủy đối tƣợng (chiếm quyền khối điều khiển) - Cơ chế ẩn mình: - Tác hại: Làm cạn kiệt nhớ, phá hoại chƣơng trình, liệu máy tính  Phân biệt Virus với Spyware: - - Giống:  Xuất phát mục đích khơng tốt  Phá hoại máy tính  Có chế lây nhiễm Khác:  Spyware thƣờng phần mền chuyên thu thập thơng tin từ máy chủ (mục đích thƣơng mại)  Virus đoạn mã phá hoại máy tính Khi in tài liệu đƣờng kể bảng bị mờ phần ảnh bị mờ Giải thích nguyên nhân cho cách xử lí? - Hệ điều hành Windows sử dụng chế spool để phục vụ việc in ấn Khi in tài liệu, trình ứng dụng gửi tạm liệu vào đĩa cứng Mặc đinh, windows tạo tập tin spool folder windows/spool/printers File spool vùng đĩa mà windows sử dụng để lƣu trữ printing jobs chúng đƣợc thực in Cơ chế spool giúp cho windows trả quyền điều khiển cho chƣơng trình tài liệu đƣợc in - Hiện tƣợng miêu tả do: File ảnh mà bạn cố gắng in đòi hỏi nhiều nhớ Cho nên vào folder spool file ảnh khơng đƣợc đƣa vào hết, dẫn đến in bị mờ phần  Cách xử lý: - Tắt tất ứng dụng khác mà bạn sử dụng - Tắt tất tài liệu khác trừ tài liệu mà bạn muốn in - Tắt tất chƣơng trình mở khởi động lại máy - Xem thử xem bạn có đủ dung lƣợng đĩa cần thiết khơng Nếu thiếu sử dụng chƣơng trình nhƣ disk defragment disk cleanup để giải phóng ổ đĩa Trang 51 / 52 Đề cương: Nguyên Lý Hệ Điều Hành - © 3f-hedspi.net TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề cƣơng ôn tập Hệ Điều Hành (ali_hobao – http://hedspi.net) Slide Nguyên Lý Hệ Điều Hành + Bài giảng thầy Uy … Trang 52 / 52 ... Nêu tính chất H? ?H? Vì H? ?H phải h? ?? thống mở phải tích h? ??p nhiều h? ?nh thái giao tiếp? Ngun lí xây dựng h? ?? thống mở? a Các tính chất H? ?H: H? ?H có tính chất bản: - Độ tin cậy cao, ổn định (Dọi thông... dạng H? ?H, h? ?? thống gồm thành phần tinh giản với dịch vụ phục vụ cho lớp toán xác định Đƣợc sủ dụng lĩnh vực sau:  Nghiên cứu lí thuyết H? ?H  Phát triển mở rộng thành h? ?? thống lớn nhƣ H? ?H hệ thống... phần cứng kĩ thuật: Là h? ?? thống cho phép khai thác, mở rộng khả máy tính - Ngƣời lập trình h? ?? thống: Là h? ?? thống mơ h? ?nh h? ?a lại h? ?? thống tính tốn - Theo Norton: Là h? ?? thống chƣơng trình đảm bảo