1. Trang chủ
  2. » Công Nghệ Thông Tin

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

77 10 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

Tiêu đề Nguyên Lý Hệ Điều Hành
Tác giả Cù Ngọc Quỳnh, Tập Thể Giảng Viên Khoa CNTT
Trường học Trường Cao Đẳng Nghề Kỹ Thuật Công Nghệ
Chuyên ngành Kỹ Thuật Sửa Chữa Lắp Ráp Máy Tính
Thể loại Giáo Trình
Năm xuất bản 2019
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 77
Dung lượng 818,75 KB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH (9)
    • 1. Khái niệm về hệ điều hành (7)
      • 1.1. Tài nguyên hệ thống (9)
      • 1.2. Khái niệm hệ điều hành (11)
    • 2. Phân loại hệ điều hành (7)
      • 2.1. Các thành phần của hệ điều hành (12)
      • 2.2. Phân loại hệ điều hành (13)
      • 2.3. Tính chất cơ bản của hệ điều hành (15)
      • 2.4. Phân lớp các chương trình trong thành phần điều khiển (16)
      • 2.5. Chức năng cơ bản của hệ điều hành (17)
      • 2.6. Nhân của hệ điều hành, tải hệ điều hành (20)
    • 3. Sơ lược lịch sử phát triển của HĐH (7)
  • CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN DỮ LIỆU (24)
    • 1. Các phương pháp tổ chức và truy nhập dữ liệu (7)
      • 1.1. Các phương pháp tổ chức dữ liệu (24)
      • 1.2. Các phương pháp truy nhập dữ liệu (26)
      • 1.3 Chức năng của hệ thống điều khiển dữ liệu (27)
    • 2. Bản ghi và khối (7)
      • 2.1. Bản ghi lôgic và bản ghi vật lý (28)
      • 2.2. Kết khối và tách khối (29)
    • 3. Quy trình điều khiển chung vào ra (31)
      • 3.1 Các khối điều khiển dữ liệu (31)
      • 3.2 Ví dụ về sơ đồ chung điều khiển vào ra trong hệ điều hành (31)
    • 4. Tổ chức lưu trữ dữ liệu trên bộ nhớ ngoài (8)
      • 4.1. Các khái niệm cơ bản (32)
      • 4.2. Các phương pháp quản lý không gian tự do (33)
      • 4.3. Các phương pháp cấp phát không gian tự do (35)
      • 4.4. Lập lịch cho đĩa (38)
      • 4.5. Hệ file (38)
  • CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN BỘ NHỚ (31)
    • 1. Quản lý và bảo vệ bộ nhớ (8)
      • 1.1. Một số khái niệm liên quan đến bộ nhớ (40)
      • 1.2. Quản lý phân phối bộ nhớ. Vấn đề bảo vệ bộ nhớ (41)
    • 2. Điều khiển bộ nhớ liên tục theo đa bài toán (8)
      • 2.1. Chiến lược giới hạn tĩnh (cận cố định) (42)
      • 2.2 Chiến lược giới hạn động (cận thay đổi) (44)
      • 2.3. Cách thức Overlay và swapping (45)
      • 2.4. Các phương thức phân phối vùng nhớ (first fit, best fit, worst fit) (48)
    • 3. Điều khiển bộ nhớ gián đoạn (8)
      • 3.1. Tổ chức gián đoạn (48)
      • 3.2. Phân đoạn (50)
      • 3.3. Phân trang (54)
      • 3.4. Kết hợp phân đoạn và phân trang (57)
  • CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN CPU, ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH (61)
    • 1. Các khái niệm cơ bản (8)
      • 1.1. Khái niệm quá trình (61)
      • 1.2. Quan hệ giữa các quá trình (62)
    • 2. Trạng thái của quá trình (8)
      • 2.1. Sơ đồ không gian trạng thái (SNAIL) (62)
      • 2.2. Một số khối điều khiển quá trình (63)
    • 3. Điều phối quá trình (8)
      • 3.1. Nguyên tắc chung (65)
      • 3.2. Các trình lập lịch (long term, short term) (65)
    • 4. Các thuật toán lập lịch (8)
      • 4.1. First Come First Served (FCFS) (65)
      • 4.2. Shortest Job First (SJF) (66)
      • 4.3. Shortest Remain Time (SRT) (67)
      • 4.4. Round Robin (RR) (68)
      • 4.5. Multi Level Queue (MLQ) (69)
      • 4.6. Multi Level Feedback Queues (MLFQ) (69)
  • CHƯƠNG 5: HỆ ĐIỀU HÀNH ĐA XỬ LÝ (72)
    • 1. Hệ điều hành đa xử lý tập trung (8)
      • 1.1 Hệ thống đa xử lý (72)
      • 1.2. Hệ điều hành đa xử lý tập trung (74)
    • 2. Hệ điều hành đa xử lý phân tán (8)
      • 2.1. Giới thiệu hệ phân tán (74)
      • 2.2. Đặc điểm hệ phân tán (75)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (77)

Nội dung

(NB) Các nội dung chính được trình bày trong Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành này gồm các chương như: Giới thiệu chung về hệ điều hành; điều khiển dữ liệu; điều khiển bộ nhớ; điều khiển CPU và Tiến trình; hệ điều hành đa xử lý.

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 15.01 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 tài liệu giới thiệu về trung tâm máy tính, số liệu 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 Những thông tin này không chỉ thu hút sự chú ý mà còn phản ánh rõ ràng 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 ứng dụng có tại 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 tài nguyên phần cứng.

Tài nguyên nhân lực đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì và phát triển hệ thống, mặc dù việc đánh giá chúng có thể 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 quyết định giúp đảm bảo chức năng phục vụ hiệu quả cho hệ thống.

Trong giáo trình này, chúng ta sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ điều hành dựa trên hệ thống phần cứng hiện có, với mục tiêu khai thác hiệu quả tài nguyên phần cứng và một phần tài nguyên phần mềm Để đạt được điều 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 từng thành phần trong quá trình 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.

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

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, trước tiên cần xem xét các đặc trưng quan trọng như tốc độ xử lý, độ dài từ máy và phương pháp thiết kế hệ lệnh máy 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 xác định qua tần số đồng hồ nhịp (MHz) và số lượng phép tính cơ bản thực hiện trong một giây (MIPS) Tần số đồng hồ nhịp thể hiện tốc độ làm việc của CPU, trong khi MIPS đo lường khả năng thực hiện phép tính Độ dài từ máy, tức là số lượng bit nhị phân mà CPU xử lý trong một nhịp, cũng ảnh hưởng đến hiệu suất Hiện nay, các CPU phổ biến có độ dài từ máy 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit, v.v 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 mà không đề cập đến độ dài từ máy là chưa đầy đủ.

• 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 để dễ dàng truy cập, thường theo byte, và trong một số trường hợp theo từ máy Địa chỉ đầu tiên của bộ nhớ là 0, do tính chia hết của số 0, giúp phân phối bộ nhớ cho các đối tượng hiệu quả Khi phân phối bộ nhớ, địa chỉ vùng bộ nhớ của đối tượng thường phải chia hết cho độ dài vùng bộ nhớ hoặc một số nhất định, như trong MS-DOS, nơi địa chỉ đoạn phải 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 Để đáp ứng yêu cầu này, bộ nhớ được tổ chức theo các khối phân cấp, giúp tối ưu hóa việc truy cập và đảm bảo tính xác định của thuật toán, từ đó nâng cao độ tin cậy của hệ thống máy tính Bộ nhớ thường được cấu trúc thành các “thanh bộ nhớ”, có thể phân nhỏ hơn để truy cập tuần tự, với 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 nội dung của bộ nhớ trong mà CPU đang cần, và quá trình truy cập bắt đầu từ cache; nếu tìm thấy dữ liệu trong cache, CPU sẽ thực hiện công việc ngay lập tức, nếu không, nó sẽ tiếp tục truy cập bộ nhớ trong theo quy tắc thông thường.

Chương trình chỉ có thể hoạt động khi cả chương trình và dữ liệu liên quan đều được lưu trữ trong bộ nhớ trong, cụ thể là phần hiện thời của chương trình và dữ liệu tương ứng 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 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 Trong hệ thống này, có sự phân cấp rõ ràng: 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 sự tự động hóa thông qua một chương trình điều khiển Chương trình này được gọi là hệ điều hành, đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành 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 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 15.01 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 tài nguyên nguồn nhân lực.

Trong các tài liệu giới thiệu về trung tâm máy tính, thông tin thống kê về phần cứng như số lượng và 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, dễ nhận biết 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 vượt trội hơn nhiều so với tài nguyên phần cứng.

Tài nguyên nhân lực đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì và phát triển hệ thống, mặc dù khó nhận biết và đánh giá hơn so với tài nguyên phần cứng và phần mềm Năng lực của đội ngũ nhân viên như kỹ sư hệ thống, kỹ thuật viên và thao tác viên là yếu tố quyết định cho sự thành công của hệ thống.

Trong giáo trình này, chúng ta tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ điều hành dựa trên phần cứng hiện có, với mục tiêu khai thác hiệu quả tài nguyên phần cứng và một phần tài nguyên phần mềm Để đạt được điều này, cần xem xét các đặc trưng cơ bản và 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 quan trọng 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 thường được phân loại là khu vực ngoại vi Các thiết bị điều khiển thiết bị vào ra, bộ nhớ ngoài và các kênh kết nối đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý dữ liệu và tương tác giữa các phần của hệ thống.

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 máy trong CPU 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 lượng phép tính cơ bản thực hiện trong một giây (MIPS) Tần số đồng hồ nhịp thường được sử dụng cho CPU cụ thể, trong khi MIPS áp dụng cho hệ thống CPU của máy tính lớn Độ dài từ máy, biểu thị lượng thông tin mà CPU xử lý trong một nhịp làm việc, tương ứng với số lượng bit nhị phân của toán hạng trong phép tính cơ bản Các CPU hiện nay thường có độ dài từ máy là 8 bit, 16 bit, 32 bit, hoặc 64 bit Độ dài từ máy có mối quan hệ chặt chẽ với tốc độ xử lý; do đó, để đánh giá năng lực hoạt động thực sự 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 để truy cập, thường theo byte, nhưng cũng có thể theo từ máy Địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ là 0, do tính chia hết của số 0 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 của đối tượng đó, như trong trường hợp phân phối cho chương trình trong MS-DOS, nơi địa chỉ đoạn phải 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 để tối ưu hóa việc truy cập Yêu cầu này liên quan đến tính xác định của thuật toán, nhằm đảm bảo độ tin cậy cho hệ thống máy tính Bộ nhớ thường 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, với tốc độ truy cập nhanh hơn nhiều so với bộ nhớ trong Cache lưu trữ một phần nội dung bộ nhớ trong mà CPU đang cần, và quá trình truy cập bắt đầu từ cache; nếu dữ liệu có trong cache, CPU sẽ thực hiện công việc ngay lập tức, nếu không sẽ truy cập vào bộ nhớ trong theo cách thông thường.

Chương trình chỉ có thể hoạt động khi cả chương trình và dữ liệu liên quan đều được lưu trữ trong bộ nhớ trong Đặc biệt, chỉ cần phần hiện thời của chương trình và dữ liệu liên quan nằm trong bộ nhớ này Việc sử dụng bộ nhớ trong hiệu quả là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng hoạt động của hệ thống, do đó, việc điều khiển bộ nhớ trong được ưu tiên cao, chỉ sau 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, với kênh nằm 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 ở vị trí xa nhất.

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 và quản lý tài nguyên.

Hệ điều hành cần tạo ra một môi trường giao diện thân thiện 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 thiết bị.

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 15.01 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 Những yếu tố này cùng nhau tạo nên khả năng hoạt động và hiệu quả của trung tâm máy tính.

Trong các tài liệu giới thiệu về trung tâm máy tính, số liệu thống kê về phần cứng như số lượng và 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 sức mạnh của trung tâm máy tính.

Tài nguyên phần mềm đang 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 Hiện tại, tại những 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 đóng vai trò 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 nhân lực, bao gồm kỹ sư hệ thống, kỹ thuật viên và thao tác viên, là yếu tố then chốt đảm bảo chức năng bảo trì, phục vụ và phát triển hệ thống Việc đánh giá đúng năng lực này sẽ mang lại hiệu quả cao hơn so với chỉ tập trung vào phần cứng và phần mềm.

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, với sự chú trọng đến tài nguyên phần cứng và một phần tài nguyên phần mềm 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 Qua đó, chúng ta có thể đề ra các chiến lược ưu tiên hợp lý cho từng thành phần, nhằm xây dựng hệ thống chương trình điều khiển hiệu quả cho 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 thiết bị vào ra, cùng với bộ nhớ ngoài, là những thành phần quan trọng trong hệ thống máy tính Trong khi CPU và bộ nhớ trong thuộc khu vực trung tâm, hệ thống vào – ra thường được phân loại vào 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 máy trong CPU Những yếu tố này đóng vai trò then chốt trong việc xác định 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 lượng phép tính cơ bản thực hiện trong một giây (MIPS) Tốc độ này phản ánh khả năng làm việc nhanh chóng của CPU, trong khi độ dài từ máy, tức số lượng bit nhị phân mà CPU xử lý trong một nhịp làm việc, thường được biết đến qua các chuẩn 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit Độ dài từ máy có mối quan hệ chặt chẽ với tốc độ xử lý; 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, hiện nay dao động từ vài MB đến vài GB Bộ nhớ trong được địa chỉ hóa theo nguyên lý Von Neumann, cho phép truy cập theo byte hoặc từ máy Địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ là 0, do tính 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 hoặc một số cụ thể, chẳng hạn như địa chỉ đoạn trong MS-DOS phải chia hết cho 16.

Một đặc trưng quan trọng của bộ nhớ trong là thời gian truy cập đến 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 cân bằng việc truy nhập Yêu cầu này xuất phát từ tính xác định của thuật toán, nhằm đảm bảo độ tin cậy cho hệ thống máy tính Bộ nhớ thường được cấu trúc thành các "thanh bộ nhớ", cho phép truy nhập tuần tự với thời gian khác biệt không đáng kể Để tăng tốc độ truy nhập của CPU, bộ nhớ cache được sử dụng, cho phép CPU truy cập nhanh hơn vào một phần nội dung của bộ nhớ trong, thường là dữ liệu và chương trình hiện tại Quá trình truy nhập bắt đầu từ cache; nếu dữ liệu cần tìm có trong cache, CPU sẽ thực hiện công việc ngay, nếu không, nó 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 đều được lưu trữ trong bộ nhớ trong, cụ thể là phần hiện thời của chương trình và dữ liệu liên quan 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 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 nhất với khu vực trung tâm, tiếp theo là thiết bị điều khiển các thiết bị ngoại vi, và cuối cùng là các thiết bị ngoại vi nằm ở vị trí xa nhất.

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 một chương trình tự động hóa, gọi là hệ điều hành, đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối hoạt động của toàn bộ hệ thống.

Hệ điều hành cần tạo ra một môi trường giao diện hiệu quả giữa người sử dụng và máy tính, cho phép người dùng dễ dàng nhập lệnh và chỉ thị để điều khiển hoạt động của thiết bị.

ĐIỀU KHIỂN BỘ NHỚ

ĐIỀU KHIỂN CPU, ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

HỆ ĐIỀU HÀNH ĐA XỬ LÝ

Ngày đăng: 29/12/2021, 09:55

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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 1.1 Mô hình trừu tượng của hệ thống máy tính (Trang 12)
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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 1.2. Cấu trúc mức của hệ thống máy tính (Trang 21)
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 - Trung cấp) - 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 25)
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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 2.1 Sơ đồ tách khối / kết khối (Trang 30)
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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
nh 2.4 danh sách không gian trống được liên kết trên đĩa (Trang 34)
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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
nh 2.6 danh sách không gian trống được cấp phát liên kết (Trang 36)
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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
nh 2.5 danh sách không gian trống được cấp phát kề (Trang 36)
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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
nh 2 . 8 Cấp phát không gian đĩa được lập chỉ mục (Trang 38)
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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.2. Các hình trạng bộ nhớ với cận thay đổi (Trang 45)
Hình 3.3 Cấu trúc chương trình OVERLAY - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.3 Cấu trúc chương trình OVERLAY (Trang 46)
Hình 3.4. Ánh xạ bộ nhớ ảo - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.4. Ánh xạ bộ nhớ ảo (Trang 50)
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 - Trung cấp) - 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 51)
Hình 3.5. các 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 - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.5. các segment không gian bộ nhớ ảo của các chương trình (Trang 51)
Bảng segment: Toàn bộ không gian bộ nhớ ảo  được thể hiện trong một bảng segment tổng thể - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Bảng segment Toàn bộ không gian bộ nhớ ảo được thể hiện trong một bảng segment tổng thể (Trang 52)
Hình 3.8. Ví dụ hướng địa chỉ ảo - Giáo trình Nguyên lý hệ điều hành (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ
Hình 3.8. Ví dụ hướng địa chỉ ảo (Trang 53)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN