1. Trang chủ
  2. » Công Nghệ Thông Tin

Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

75 46 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 75
Dung lượng 706,71 KB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH (8)
    • 1. Khái niệm về hệ điều hành (6)
      • 1.1. Tài nguyên hệ thống (8)
      • 1.2. Khái niệm hệ điều hành (10)
    • 2. Phân loại hệ điều hành (6)
      • 2.1. Các thành phần của hệ điều hành (11)
      • 2.2. Phân loại hệ điều hành (12)
      • 2.3. Tính chất cơ bản của hệ điều hành (14)
      • 2.4. Phân lớp các chương trình trong thành phần điều khiển (15)
      • 2.5. Chức năng cơ bản của hệ điều hành (16)
      • 2.6. Nhân của hệ điều hành, tải hệ điều hành (19)
    • 3. Sơ lược lịch sử phát triển của HĐH (6)
  • CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN DỮ LIỆU (23)
    • 1. Các phương pháp tổ chức và truy nhập dữ liệu (6)
      • 1.1. Các phương pháp tổ chức dữ liệu (23)
      • 1.2. Các phương pháp truy nhập dữ liệu (25)
      • 1.3 Chức năng của hệ thống điều khiển dữ liệu (26)
    • 2. Bản ghi và khối (6)
      • 2.1. Bản ghi lôgic và bản ghi vật lý (27)
      • 2.2. Kết khối và tách khối (28)
    • 3. Quy trình điều khiển chung vào ra (30)
      • 3.1 Các khối điều khiển dữ liệu (30)
      • 3.2 Ví dụ về sơ đồ chung điều khiển vào ra trong hệ điều hành (30)
    • 4. Tổ chức lưu trữ dữ liệu trên bộ nhớ ngoài (7)
      • 4.1. Các khái niệm cơ bản (31)
      • 4.2. Các phương pháp quản lý không gian tự do (32)
      • 4.3. Các phương pháp cấp phát không gian tự do (34)
      • 4.4. Lập lịch cho đĩa (37)
      • 4.5. Hệ file (37)
  • CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN BỘ NHỚ (30)
    • 1. Quản lý và bảo vệ bộ nhớ (7)
      • 1.1. Một số khái niệm liên quan đến bộ nhớ (39)
      • 1.2. Quản lý phân phối bộ nhớ. Vấn đề bảo vệ bộ nhớ (40)
    • 2. Điều khiển bộ nhớ liên tục theo đa bài toán (7)
      • 2.1. Chiến lược giới hạn tĩnh (cận cố định) (41)
      • 2.2 Chiến lược giới hạn động (cận thay đổi) (43)
      • 2.3. Cách thức Overlay và swapping (44)
      • 2.4. Các phương thức phân phối vùng nhớ (first fit, best fit, worst fit) (47)
    • 3. Điều khiển bộ nhớ gián đoạn (7)
      • 3.1. Tổ chức gián đoạn (47)
      • 3.2. Phân đoạn (49)
      • 3.3. Phân trang (53)
      • 3.4. Kết hợp phân đoạn và phân trang (56)
  • CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN CPU, ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH (59)
    • 1. Các khái niệm cơ bản (7)
      • 1.1. Khái niệm quá trình (59)
      • 1.2. Quan hệ giữa các quá trình (60)
    • 2. Trạng thái của quá trình (7)
      • 2.1. Sơ đồ không gian trạng thái (SNAIL) (60)
      • 2.2. Một số khối điều khiển quá trình (61)
    • 3. Điều phối quá trình (7)
      • 3.1. Nguyên tắc chung (63)
      • 3.2. Các trình lập lịch (long term, short term) (63)
    • 4. Các thuật toán lập lịch (7)
      • 4.1. First Come First Served (FCFS) (63)
      • 4.2. Shortest Job First (SJF) (64)
      • 4.3. Shortest Remain Time (SRT) (65)
      • 4.4. Round Robin (RR) (66)
      • 4.5. Multi Level Queue (MLQ) (67)
      • 4.6. Multi Level Feedback Queues (MLFQ) (67)
  • CHƯƠNG 5: HỆ ĐIỀU HÀNH ĐA XỬ LÝ (70)
    • 1. Hệ điều hành đa xử lý tập trung (7)
      • 1.1 Hệ thống đa xử lý (70)
      • 1.2. Hệ điều hành đa xử lý tập trung (72)
    • 2. Hệ điều hành đa xử lý phân tán (7)
      • 2.1. Giới thiệu hệ phân tán (72)
      • 2.2. Đặc điểm hệ phân tán (73)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (75)

Nội dung

(NB) Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về hệ điều hành để làm nền tản cho việc lập trình giải quyết các vấn đề cần thiết, tối ưu hóa hệ thống máy tính.

TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH

Sơ lược lịch sử phát triển của HĐH

II Điều khiển dữ liệu 10 7 3

1.Các phương pháp tổ chức và truy nhập dữ liệu

3.Quy trình chung điều khiển vào – ra

4.Tổ chức lưu trữ dữ liệu trên bộ nhớ ngoài

III Điều khiển bộ nhớ 13 8 4 1

1.Quản lý và bảo vệ bộ nhớ

2.Điều khiển bộ nhớ liên tục theo đa bài toán

3.Điều khiển bộ nhớ gián đoạn

IV Điều khiển CPU, Điều khiển quá trình

1.Các khái niệm cơ bản

2.Trạng thái của quá trình

4.Các thuật toán lập lịch

V Hệ điều hành đa xử lý 7 4 3

1.Hệ điều hành đa xử lý tập trung

2.Hệ điều hành đa xử lý phân tán

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH

Mã chương:MHSCMT 16.01 Mục tiêu:

- Nắm được yêu cầu cần có hệ điều hành;

- Nắm được khái niệm hệ điều hành, chức năng, phân loại và các thành phần cơ bản trong hệ điều hành;

- Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính.

1 Khái niệm về hệ điều hành

Mục tiêu:Nắm được yêu cầu cần có hệ điều hành;

Nắm được khái niệm hệ điều hành.

Tài nguyên của một trung tâm máy tính bao gồm ba thành phần chính: phần cứng, phần mềm và nguồn nhân lực Những yếu tố này kết hợp với nhau để tạo ra một hệ thống hoạt động hiệu quả và đáp ứng nhu cầu của người dùng.

Trong các tài liệu giới thiệu về trung tâm máy tính, số liệu thống kê về phần cứng như số lượng và chủng loại máy tính, hệ thống thiết bị ngoại vi, cùng khả năng kết nối với môi trường bên ngoài là những yếu tố quan trọng nhất Những thông tin này không chỉ được quan tâm sớm nhất mà còn dễ nhận biết nhất, phản ánh rõ sức mạnh của trung tâm máy tính.

Tài nguyên phần mềm ngày càng được chú trọng, đặc biệt là thông tin về hệ điều hành và các phần mềm ứng dụng có tại các cơ sở tính toán Hiện nay, tại các trung tâm tính toán mạnh, giá trị thực sự của tài nguyên phần mềm vượt trội hơn nhiều so với giá trị của tài nguyên phần cứng.

Tài nguyên nhân lực là yếu tố quan trọng nhưng thường khó nhận diện và đánh giá hơn so với tài nguyên phần cứng và phần mềm Năng lực của nguồn nhân lực trong hệ thống, bao gồm kỹ sư, kỹ thuật viên và thao tác viên, đóng vai trò quyết định trong việc bảo trì, phục vụ và phát triển hệ thống, cho thấy giá trị vượt trội của con người trong quản lý và vận hành công nghệ.

Trong giáo trình này, chúng ta tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ điều hành dựa trên hệ thống phần cứng hiện có Chúng ta sẽ xem xét tài nguyên phần cứng và một phần tài nguyên phần mềm, nhằm phát huy hiệu quả khai thác các tài nguyên này Để đạt được mục tiêu này, cần phân tích các đặc trưng cơ bản và đánh giá giá trị của từng thành phần trong hệ thống phần cứng, từ đó đề xuất các chiến lược ưu tiên phù hợp cho việc xây dựng các chương trình điều khiển hoạt động máy tính.

Theo cách tiếp cận của hệ điều hành, các tài nguyên phần cứng chủ yếu bao gồm thiết bị xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ trong và hệ thống vào - ra.

CPU và bộ nhớ trong nằm trong khu vực trung tâm của hệ thống máy tính, trong khi hệ thống vào – ra được phân loại là khu vực ngoại vi Các thiết bị điều khiển vào ra, bộ nhớ ngoài và các kênh kết nối đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và điều phối dữ liệu giữa các thành phần của máy tính.

Trong các thiết bị nói trên, đáng chú ý nhất phải kể đến là CPU và bộ nhớ trong.

• Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit-CPU)

Để đánh giá tài nguyên CPU, chúng ta cần xem xét các đặc trưng quan trọng như tốc độ xử lý, độ dài từ máy và phương pháp thiết kế hệ lệnh của CPU Những yếu tố này đóng vai trò quyết định trong hiệu suất và khả năng xử lý của bộ vi xử lý.

Tốc độ xử lý của CPU được đo bằng tần số đồng hồ (MHz) hoặc số lượng phép tính cơ bản thực hiện trong một giây (MIPS) Tần số đồng hồ thể hiện tốc độ làm việc của CPU, trong khi MIPS phản ánh khả năng thực hiện phép toán cơ bản, thường là phép cộng Độ dài từ máy, biểu thị số lượng bit nhị phân mà CPU xử lý trong mỗi chu kỳ, cũng ảnh hưởng đến tốc độ xử lý Các CPU hiện nay thường có độ dài từ máy là 8 bit, 16 bit, 32 bit hoặc 64 bit Để đánh giá chính xác năng lực hoạt động của CPU, cần xem xét cả tốc độ xử lý và độ dài từ máy, vì chúng cùng nhau quyết định hiệu suất tổng thể của CPU.

• Bộ nhớ trong (Operative Memory-OM) có một số đặc trưng tiêu biểu như sau:

Dung lượng bộ nhớ trong là khả năng lưu trữ thông tin đồng thời, hiện nay dao động từ vài MB đến vài GB Theo nguyên lý thứ hai của Von Neumann, bộ nhớ trong được địa chỉ hóa để truy cập, với hầu hết máy tính sử dụng địa chỉ hóa theo byte, trong khi một số khác theo từ máy Địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ là 0, do tính chia hết của số 0 với mọi số Khi phân phối bộ nhớ cho một đối tượng, địa chỉ vùng bộ nhớ trong thường phải chia hết cho độ dài của vùng bộ nhớ hoặc cho một số nhất định, như trong trường hợp phân phối cho chương trình trong MS-DOS, bắt đầu từ địa chỉ chia hết cho 16.

Bộ nhớ trong có đặc trưng quan trọng là thời gian truy cập tới mọi địa chỉ nhớ phải đồng nhất, không phân biệt giữa địa chỉ cao và thấp Để đáp ứng yêu cầu này, bộ nhớ cần được tổ chức theo các khối phân cấp, giúp cải thiện tính cục bộ và đảm bảo việc truy cập được cân bằng Điều này liên quan đến tính xác định của thuật toán và độ tin cậy của hệ thống máy tính Thông thường, bộ nhớ được cấu trúc từ các thanh bộ nhớ, có thể phân nhỏ hơn, cho phép truy cập tuần tự với thời gian chênh lệch không đáng kể Để tăng tốc độ truy cập của CPU, bộ nhớ cache được sử dụng, cho phép CPU truy cập nhanh hơn nhiều so với bộ nhớ trong Cache lưu trữ một phần nội dung của bộ nhớ trong mà CPU đang sử dụng, và quá trình truy cập bắt đầu từ cache; nếu dữ liệu có sẵn trong cache, CPU sẽ thực hiện công việc ngay lập tức, ngược lại sẽ truy cập vào bộ nhớ trong theo quy tắc thông thường.

Chương trình chỉ có thể chạy khi cả chương trình và dữ liệu liên quan đều được lưu trữ trong bộ nhớ trong Cách thức sử dụng bộ nhớ trong là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống, do đó, việc điều khiển bộ nhớ trong được xem là ưu tiên cao, chỉ sau việc điều khiển CPU.

Hệ thống ngoại vi đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi thông tin giữa môi trường bên ngoài và khu vực trung tâm Hệ thống này có cấu trúc phân cấp, với kênh là thành phần gần khu vực trung tâm nhất, tiếp theo là thiết bị điều khiển các thiết bị ngoại vi, và cuối cùng là các thiết bị ngoại vi.

1.2 Khái niệm hệ điều hành

Hệ thống máy tính bao gồm phần cứng và cơ chế điều khiển phân phối công việc Để quản lý hiệu quả, cần có tự động hóa thông qua một chương trình điều khiển, được gọi là hệ điều hành Hệ điều hành là thành phần quan trọng giúp hệ thống máy tính hoạt động trơn tru và hiệu quả.

Hệ điều hành đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra môi trường giao diện giữa người sử dụng và máy tính, cho phép người dùng dễ dàng đưa ra lệnh và chỉ thị để điều khiển hoạt động của thiết bị.

ĐIỀU KHIỂN DỮ LIỆU

Các phương pháp tổ chức và truy nhập dữ liệu

Bản ghi và khối

3.Quy trình chung điều khiển vào – ra

4.Tổ chức lưu trữ dữ liệu trên bộ nhớ ngoài

III Điều khiển bộ nhớ 13 8 4 1

1.Quản lý và bảo vệ bộ nhớ

2.Điều khiển bộ nhớ liên tục theo đa bài toán

3.Điều khiển bộ nhớ gián đoạn

IV Điều khiển CPU, Điều khiển quá trình

1.Các khái niệm cơ bản

2.Trạng thái của quá trình

4.Các thuật toán lập lịch

V Hệ điều hành đa xử lý 7 4 3

1.Hệ điều hành đa xử lý tập trung

2.Hệ điều hành đa xử lý phân tán

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH

Mã chương:MHSCMT 16.01 Mục tiêu:

- Nắm được yêu cầu cần có hệ điều hành;

- Nắm được khái niệm hệ điều hành, chức năng, phân loại và các thành phần cơ bản trong hệ điều hành;

- Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính.

1 Khái niệm về hệ điều hành

Mục tiêu:Nắm được yêu cầu cần có hệ điều hành;

Nắm được khái niệm hệ điều hành.

Tài nguyên của một trung tâm máy tính bao gồm ba thành phần chính: tài nguyên phần cứng, tài nguyên phần mềm và nguồn nhân lực.

Trong các tài liệu giới thiệu về trung tâm máy tính, thống kê về phần cứng như số lượng và loại máy tính, hệ thống thiết bị ngoại vi và khả năng kết nối với môi trường bên ngoài là những yếu tố quan trọng nhất, phản ánh sức mạnh của trung tâm đó.

Tài nguyên phần mềm ngày càng được chú trọng, đặc biệt là thông tin về hệ điều hành và các ứng dụng có sẵn tại các cơ sở tính toán Hiện nay, tại các trung tâm tính toán mạnh, giá trị thực sự của tài nguyên phần mềm thường cao hơn và vượt trội hơn so với giá trị của tài nguyên phần cứng.

Tài nguyên nhân lực đóng vai trò quan trọng trong hệ thống, mặc dù việc nhận diện và đánh giá chúng thường khó khăn hơn so với tài nguyên phần cứng và phần mềm Năng lực của nguồn nhân lực, bao gồm kỹ sư hệ thống, kỹ thuật viên và thao tác viên, là yếu tố then chốt để đảm bảo chức năng bảo trì, phục vụ và phát triển hệ thống.

Trong giáo trình này, chúng ta tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ điều hành dựa trên hệ thống phần cứng hiện có, đồng thời chỉ đề cập đến tài nguyên phần cứng và một phần tài nguyên phần mềm Để đạt được hiệu quả cao nhất từ các thành phần phần cứng, cần xem xét các đặc trưng cơ bản và đánh giá giá trị của từng thành phần, từ đó xây dựng các chiến lược ưu tiên hợp lý cho việc phát triển hệ thống chương trình điều khiển hoạt động của máy tính.

Theo cách tiếp cận của hệ điều hành, các tài nguyên phần cứng chủ yếu bao gồm thiết bị xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ trong và hệ thống vào – ra.

Kênh và thiết bị điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý thiết bị vào ra cũng như bộ nhớ ngoài Trong hệ thống máy tính, CPU và bộ nhớ trong được xem là khu vực trung tâm, trong khi hệ thống vào – ra thường được phân loại là khu vực ngoại vi.

Trong các thiết bị nói trên, đáng chú ý nhất phải kể đến là CPU và bộ nhớ trong.

• Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit-CPU)

Để đánh giá tài nguyên CPU, chúng ta cần xem xét các đặc trưng quan trọng như tốc độ xử lý, độ dài từ máy và phương pháp thiết kế hệ lệnh trong CPU Những yếu tố này đóng vai trò quyết định trong hiệu suất và khả năng xử lý của bộ vi xử lý.

Tốc độ xử lý của CPU thể hiện khả năng làm việc nhanh chóng, được đo bằng tần số đồng hồ (MHz) hoặc số lượng phép tính cơ bản thực hiện mỗi giây (MIPS) Tần số đồng hồ nhịp thường được áp dụng cho các CPU cụ thể, trong khi MIPS thường dùng cho hệ thống CPU lớn Độ dài từ máy, hay số lượng bit nhị phân mà CPU xử lý trong một nhịp, có thể là 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit, v.v Độ dài từ máy và tốc độ xử lý có mối quan hệ chặt chẽ; vì vậy, để đánh giá chính xác năng lực hoạt động của CPU, cần xem xét cả tốc độ xử lý và độ dài từ máy.

• Bộ nhớ trong (Operative Memory-OM) có một số đặc trưng tiêu biểu như sau:

Dung lượng bộ nhớ trong là khả năng lưu trữ thông tin đồng thời, hiện nay dao động từ vài MB đến vài GB Bộ nhớ trong được địa chỉ hóa theo nguyên lý thứ hai của Von Neumann, cho phép truy cập thông qua địa chỉ byte hoặc từ máy Địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ là 0, vì số 0 chia hết cho mọi số, điều này quan trọng khi phân phối bộ nhớ cho các đối tượng, đảm bảo địa chỉ vùng bộ nhớ chia hết cho độ dài vùng bộ nhớ của đối tượng đó, chẳng hạn như trong MS-DOS, địa chỉ đoạn cần chia hết cho 16.

Một đặc trưng quan trọng của bộ nhớ trong là thời gian truy cập tới mọi địa chỉ phải đồng nhất, không phân biệt giữa địa chỉ cao và thấp Điều này yêu cầu tổ chức bộ nhớ theo các khối phân cấp, giúp cải thiện tính cục bộ và cân bằng trong truy cập Yêu cầu này liên quan đến tính xác định của thuật toán, nhằm đảm bảo độ tin cậy của hệ thống máy tính Bộ nhớ thường được cấu trúc từ các thanh bộ nhớ, có thể phân nhỏ thành các bộ phận nhỏ hơn, với thời gian truy cập chỉ khác biệt không đáng kể Để tăng tốc độ truy cập của CPU, bộ nhớ cache được sử dụng, cho phép CPU truy cập nhanh hơn nhiều so với bộ nhớ trong Cache lưu trữ một phần nội dung bộ nhớ trong mà CPU đang sử dụng, và quá trình truy cập bắt đầu từ cache; nếu dữ liệu có sẵn, CPU sẽ thực hiện công việc ngay, ngược lại sẽ truy cập vào bộ nhớ trong theo quy tắc thông thường.

Chương trình chỉ có thể hoạt động khi cả chương trình và dữ liệu tương ứng được lưu trữ trong bộ nhớ trong, cụ thể là phần hiện thời của chương trình cùng với dữ liệu liên quan Việc quản lý bộ nhớ trong là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hệ thống, do đó, nhiệm vụ điều khiển bộ nhớ trong được xếp hạng ưu tiên cao, chỉ sau nhiệm vụ điều khiển CPU.

Hệ thống ngoại vi đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi thông tin giữa môi trường bên ngoài và khu vực trung tâm Hệ thống này được tổ chức theo cấu trúc phân cấp, trong đó kênh là phần gần nhất với khu vực trung tâm, tiếp theo là thiết bị điều khiển thiết bị ngoại vi, và cuối cùng là các thiết bị ngoại vi.

1.2 Khái niệm hệ điều hành

Hệ thống máy tính kết hợp giữa phần cứng và cơ chế điều khiển phân phối công việc Để quản lý hiệu quả, cần có tự động hóa thông qua một chương trình điều khiển, được gọi là hệ điều hành Hệ điều hành đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành và quản lý toàn bộ hệ thống máy tính.

Hệ điều hành đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra môi trường giao diện giữa người sử dụng và máy tính, cho phép người dùng dễ dàng đưa ra các lệnh và chỉ thị để điều khiển hoạt động của máy tính.

Tổ chức lưu trữ dữ liệu trên bộ nhớ ngoài

III Điều khiển bộ nhớ 13 8 4 1

1.Quản lý và bảo vệ bộ nhớ

2.Điều khiển bộ nhớ liên tục theo đa bài toán

3.Điều khiển bộ nhớ gián đoạn

IV Điều khiển CPU, Điều khiển quá trình

1.Các khái niệm cơ bản

2.Trạng thái của quá trình

4.Các thuật toán lập lịch

V Hệ điều hành đa xử lý 7 4 3

1.Hệ điều hành đa xử lý tập trung

2.Hệ điều hành đa xử lý phân tán

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH

Mã chương:MHSCMT 16.01 Mục tiêu:

- Nắm được yêu cầu cần có hệ điều hành;

- Nắm được khái niệm hệ điều hành, chức năng, phân loại và các thành phần cơ bản trong hệ điều hành;

- Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính.

1 Khái niệm về hệ điều hành

Mục tiêu:Nắm được yêu cầu cần có hệ điều hành;

Nắm được khái niệm hệ điều hành.

Tài nguyên của một trung tâm máy tính bao gồm ba yếu tố chính: tài nguyên phần cứng, tài nguyên phần mềm và nguồn nhân lực.

Trong các tài liệu giới thiệu về trung tâm máy tính, các thống kê về phần cứng như số lượng và chủng loại máy tính, hệ thống thiết bị ngoại vi, và khả năng kết nối với môi trường bên ngoài là những yếu tố quan trọng nhất Những thông tin này không chỉ thu hút sự chú ý mà còn phản ánh sức mạnh và khả năng hoạt động của trung tâm máy tính.

Tài nguyên phần mềm ngày càng được chú trọng, đặc biệt là thông tin về hệ điều hành và các phần mềm ứng dụng có sẵn tại các cơ sở tính toán Tại các trung tâm tính toán mạnh hiện nay, giá trị thực của tài nguyên phần mềm vượt trội hơn nhiều so với giá trị của tài nguyên phần cứng.

Tài nguyên nhân lực là yếu tố quan trọng trong hệ thống, mặc dù khó nhận biết và đánh giá hơn so với tài nguyên phần cứng và phần mềm Năng lực của nguồn nhân lực, bao gồm kỹ sư hệ thống, kỹ thuật viên và thao tác viên, đóng vai trò then chốt trong việc bảo trì, phục vụ và phát triển hệ thống Do đó, việc đánh giá đúng năng lực nguồn nhân lực là cực kỳ cần thiết để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống.

Trong giáo trình này, chúng ta tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ điều hành dựa trên hệ thống phần cứng hiện có, nhấn mạnh vào việc khai thác hiệu quả tài nguyên phần cứng và một phần tài nguyên phần mềm Để đạt được mục tiêu này, cần xem xét các đặc trưng cơ bản và đánh giá giá trị của từng thành phần trong hệ thống phần cứng, từ đó đề xuất các chiến lược ưu tiên hợp lý cho việc phát triển các chương trình điều khiển hoạt động của máy tính.

Theo cách tiếp cận của hệ điều hành, các tài nguyên phần cứng chủ yếu bao gồm thiết bị xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ trong và hệ thống vào – ra.

Kênh và thiết bị điều khiển vào ra, cùng với bộ nhớ ngoài, là những thành phần quan trọng trong hệ thống máy tính Trong đó, CPU và bộ nhớ trong nằm ở khu vực trung tâm, trong khi hệ thống vào ra thường được phân loại là khu vực ngoại vi.

Trong các thiết bị nói trên, đáng chú ý nhất phải kể đến là CPU và bộ nhớ trong.

• Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit-CPU)

Để đánh giá tài nguyên CPU, cần xem xét các đặc trưng quan trọng như tốc độ xử lý, độ dài từ máy và phương pháp thiết kế hệ lệnh Những yếu tố này đóng vai trò quyết định trong hiệu suất và khả năng hoạt động của CPU.

Tốc độ xử lý của CPU được đo bằng tần số đồng hồ nhịp (MHz) hoặc số phép tính cơ bản thực hiện trong một giây (MIPS) Tần số đồng hồ nhịp thể hiện tốc độ làm việc nhanh chậm của CPU, trong khi MIPS thường áp dụng cho hệ thống CPU của máy tính lớn Độ dài từ máy, hay số lượng bit nhị phân mà CPU xử lý trong một nhịp làm việc, cũng là yếu tố quan trọng, với các CPU hiện nay thường là 8 bit, 16 bit, 32 bit, hoặc 64 bit Để đánh giá năng lực hoạt động thực sự của CPU, cần xem xét cả tốc độ xử lý và độ dài từ máy, vì chỉ nói đến tốc độ xử lý mà không đề cập đến độ dài từ máy sẽ không đầy đủ.

• Bộ nhớ trong (Operative Memory-OM) có một số đặc trưng tiêu biểu như sau:

Dung lượng bộ nhớ trong phản ánh khả năng lưu trữ thông tin, hiện nay dao động từ vài MB đến vài GB Bộ nhớ trong được địa chỉ hóa để truy cập, chủ yếu theo byte, và trong một số trường hợp theo từ máy Địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ là 0, được chọn do tính chất chia hết của nó, vì 0 chia hết cho mọi số Khi phân phối bộ nhớ cho một đối tượng, địa chỉ vùng bộ nhớ thường phải chia hết cho độ dài vùng bộ nhớ dành cho đối tượng đó, ví dụ như trong MS-DOS, địa chỉ đoạn cần chia hết cho 16.

Bộ nhớ trong có đặc trưng quan trọng là thời gian truy cập tới mọi địa chỉ phải đồng nhất, không phân biệt giữa địa chỉ cao và thấp Điều này yêu cầu tổ chức bộ nhớ theo các khối phân cấp để tối ưu hóa khả năng truy cập Yêu cầu này nhằm đảm bảo tính xác định và độ tin cậy của hệ thống máy tính Bộ nhớ thường được cấu trúc thành các "thanh bộ nhớ", có thể chia nhỏ để truy cập theo cách phân cấp, với sự khác biệt thời gian truy cập không đáng kể Để tăng tốc độ truy cập của CPU, bộ nhớ cache được sử dụng, cho phép CPU truy cập nhanh hơn nhiều so với bộ nhớ trong Cache chứa một phần nội dung của bộ nhớ trong mà CPU đang cần, và quá trình truy cập bắt đầu từ cache; nếu dữ liệu có sẵn trong cache, CPU thực hiện công việc ngay lập tức, ngược lại sẽ truy cập bộ nhớ trong theo quy tắc thông thường.

Chương trình chỉ có thể hoạt động khi cả chương trình và dữ liệu tương ứng được lưu trữ trong bộ nhớ trong Cụ thể, chỉ cần phần hiện thời của chương trình và dữ liệu liên quan nằm trong bộ nhớ này Việc quản lý bộ nhớ trong là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống, do đó, việc điều khiển bộ nhớ trong được xếp hạng ưu tiên cao, chỉ sau việc điều khiển CPU.

Hệ thống ngoại vi đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi thông tin giữa môi trường bên ngoài và khu vực trung tâm Hệ thống này có cấu trúc phân cấp, với kênh nằm gần khu vực trung tâm nhất, tiếp theo là thiết bị điều khiển thiết bị ngoại vi, và cuối cùng là các thiết bị ngoại vi.

1.2 Khái niệm hệ điều hành

Hệ thống máy tính bao gồm phần cứng và cơ chế điều khiển phân phối công việc Để quản lý hiệu quả, cần có tự động hóa thông qua một chương trình điều khiển, được gọi là hệ điều hành Hệ điều hành là thành phần thiết yếu trong hệ thống máy tính, giúp tối ưu hóa hoạt động của toàn bộ hệ thống.

Hệ điều hành đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra môi trường giao diện giữa người sử dụng và máy tính, cho phép người dùng dễ dàng đưa ra các lệnh và chỉ thị để điều khiển hoạt động của máy tính.

ĐIỀU KHIỂN BỘ NHỚ

ĐIỀU KHIỂN CPU, ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

HỆ ĐIỀU HÀNH ĐA XỬ LÝ

Ngày đăng: 29/12/2021, 09:50

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1 Mô hình trừu tượng của hệ thống máy tính - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 1.1 Mô hình trừu tượng của hệ thống máy tính (Trang 11)
Hình 1.2. Cấu trúc mức của hệ thống máy tính - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 1.2. Cấu trúc mức của hệ thống máy tính (Trang 20)
Bảng dưới đây biểu diễn một bảng chỉ số chính đối với một file được tổ chức theo dạng chỉ số kế tiếp. - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Bảng d ưới đây biểu diễn một bảng chỉ số chính đối với một file được tổ chức theo dạng chỉ số kế tiếp (Trang 24)
Hình 2.1 Sơ đồ tách khối / kết khối - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 2.1 Sơ đồ tách khối / kết khối (Trang 29)
Hình  2.4 danh sách không gian trống được liên kết trên đĩa - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
nh 2.4 danh sách không gian trống được liên kết trên đĩa (Trang 33)
Hình  2.6 danh sách không gian trống được cấp phát liên kết - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
nh 2.6 danh sách không gian trống được cấp phát liên kết (Trang 35)
Hình  2.5 danh sách không gian trống được cấp phát kề - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
nh 2.5 danh sách không gian trống được cấp phát kề (Trang 35)
Hình  2 . 8  Cấp phát không gian đĩa được lập chỉ mục - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
nh 2 . 8 Cấp phát không gian đĩa được lập chỉ mục (Trang 37)
Hình 3.2. Các hình trạng bộ nhớ với cận thay đổi - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.2. Các hình trạng bộ nhớ với cận thay đổi (Trang 44)
Hình 3.3 Cấu trúc chương trình OVERLAY - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.3 Cấu trúc chương trình OVERLAY (Trang 45)
Hình 3.5 cho ví dụ về segment không gian bộ nhớ ảo của các chương trình - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.5 cho ví dụ về segment không gian bộ nhớ ảo của các chương trình (Trang 50)
Bảng segment tổng thể Bảng segment của - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Bảng segment tổng thể Bảng segment của (Trang 51)
Hình 3.8. Ví dụ hướng địa chỉ ảo Trong ví dụ trên có thể đưa ra một số nhận xét sơ bộ sau: - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.8. Ví dụ hướng địa chỉ ảo Trong ví dụ trên có thể đưa ra một số nhận xét sơ bộ sau: (Trang 52)
Hình 3.10. Phân phối trên bộ nhớ ảo - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.10. Phân phối trên bộ nhớ ảo (Trang 57)
Hình 4.1. Sơ đồ không gian trạng thái SNAIL - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 4.1. Sơ đồ không gian trạng thái SNAIL (Trang 61)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN