TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH

chng trỡnh ng dng v ngi s dng. Trong ú h iu hnh l mt b phn

quan trng v khụng th thiu ca h thng mỏy tớnh, nh cú h iu hnh m

ngi s dng cú th i thoi v khai thỏc c cỏc chc nng ca phn cng mỏy

tớnh.

Cú th núi h iu hnh l mt h thng cỏc chng trỡnh úng vai trũ trung

gian gia ngi s dng v phn cng mỏy tớnh. Mc tiờu chớnh ca nú l cung cp

mt mụi trng thun li ngi s dng d dng thc hin cỏc chng trỡnh ng

dng ca h trờn mỏy tớnh v khai thỏc trit cỏc chc nng ca phn cng mỏy

tớnh.

t c mc tiờu trờn h iu hnh phi thc hin 2 chc nng chớnh sau

õy:

Gi lp mt mỏy tớnh m rng: Mỏy tớnh l mt thit b vi in t, nú

c cu thnh t cỏc b phn nh: Processor, Memory, I/O Device, Bus, ... , do

ú i thoi hoc khai thỏc mỏy tớnh ngi s dng phi hiu c c ch hot

ng ca cỏc b phn ny v phi tỏc ng trc tip vo nú, tt nhiờn l bng

nhng con s 0,1 (ngụn ng mỏy). iu ny l quỏ khú i vi ngi s dng.

n gin cho ngi s dng h iu hnh phi che y cỏc chi tit phn cng mỏy

tớnh bi mt mỏy tớnh m rng, mỏy tớnh m rng ny cú y cỏc chc nng ca

mt mỏy tớnh thc nhng n gin v d s dng hn. Theo ú khi cn tỏc ng

vo mỏy tớnh thc ngi s dng ch cn tỏc ng vo mỏy tớnh m rng, mi s

chuyn i thụng tin iu khin t mỏy tớnh m rng sang mỏy tớnh thc hoc

ngc li u do h iu hnh thc hin. Mc ớch ca chc nng ny l: Giỳp

ngi s dng khai thỏc cỏc chc nng ca phn cng mỏy tớnh d dng v hiu

qu hn.

Qun lý ti nguyờn ca h thng: Ti nguyờn h thng cú th l:

processor, memory, I/O device, printer, file, ..., õy l nhng ti nguyờn m h iu

hnh dựng cp phỏt cho cỏc tin trỡnh, chng trỡnh trong quỏ trỡnh iu khin

s hot ng ca h thng. Khi ngi s dng cn thc hin mt chng trỡnh hay

khi mt chng trỡnh cn np thờm mt tin trỡnh mi vo b nh thỡ h iu hnh

phi cp phỏt khụng gian nh cho chng trỡnh, tin trỡnh ú chng trỡnh, tin

trỡnh ú np c vo b nh v hot ng c. Trong mụi trng h iu hnh

a nhim cú th cú nhiu chng trỡnh, tin trỡnh ng thi cn c np vo b

nh, nhng khụng gian lu tr ca b nh cú gii hn, do ú h iu hnh phi t

chc cp phỏt b nh sao cho hp lý m bo tt c cỏc chng trỡnh, tin trỡnh

khi cn u c np vo b nh hot ng. Ngoi ra h iu hnh cũn phi t

chc bo v cỏc khụng gian nh ó cp cho cỏc chng trỡnh, tin trỡnh trỏnh s

truy cp bt hp l v s tranh chp b nh gia cỏc chng trỡnh, tin trỡnh, c

bit l cỏc tin trỡnh ng thi hot ng trờn h thng. õy l mt trong nhng

nhim v quan trng ca h iu hnh.



Trong quỏ trỡnh hot ng ca h thng, c bit l cỏc h thng a ngi

dựng, a chng trỡnh, a tin trỡnh, cũn xut hin mt hin tng khỏc, ú l nhiu

chng trỡnh, tin trỡnh ng thi s dng mt khụng gian nh hay mt tp tin (d

liu, chng trỡnh) no ú. Trong trng hp ny h iu hnh phi t chc vic

chia s v giỏm sỏt vic truy xut ng thi trờn cỏc ti nguyờn núi trờn sao cho

vic s dng ti nguyờn cú hiu qu nhng trỏnh c s mt mỏt d liu v lm

hng cỏc tp tin.

Trờn õy l hai dn chng in hỡnh chỳng ta thy vai trũ ca h iu

hnh trong vic qun lý ti nguyờn h thng, sau ny chỳng ta s thy vic cp

phỏt, chia s, bo v ti nguyờn ca h iu hnh l mt trong nhng cụng vic khú

khn v phc tp nht. H iu hnh ó chi phớ nhiu cho cụng vic núi trờn t

c mc tiờu: Trong mi trng hp tt c cỏc chng trỡnh, tin trỡnh nu cn

c cp phỏt ti nguyờn hot ng thỡ sm hay mun nú u c cp phỏt v

c a vo trng thỏi hot ng.



Trờn õy l hai chc nng tng quỏt ca mt h iu hnh, ú cng

c xem nh l cỏc mc tiờu m cỏc nh thit k, ci t h iu hnh phi hng

ti. Cỏc h iu hnh hin nay cú cỏc chc nng c th sau õy:

H iu hnh cho phộp thc hin nhiu chng trỡnh ng thi trong mụi

trng a tỏc v - Multitasking Environment. H iu hnh multitasking bao

gm: Windows NT, Windows 2000, Linux v OS/2. Trong h thng multasking h

iu hnh phi xỏc nh khi no thỡ mt ng dng c chy v mi ng dng

c chy trong khon thi gian bao lõu thỡ phi dng li cho cỏc ng dng

khỏc c chy.

H iu hnh t np nú vo b nh - It loads itself into memory: Quỏ

trỡnh np h iu hnh vo b nh c gi l quỏ trỡnh Booting. Ch khi no h

iu hnh ó c np vo b nh thỡ nú mi cho phộp ngi s dng giao tip vi

phn cng. Trong cỏc h thng cú nhiu ng dng ng thi hot ng trờn b nh

thỡ h iu hnh phi chu trỏch nhim chia s khụng gian b nh RAM v b nh

cache cho cỏc ng dng ny.

H iu hnh v API: Application Programming Interface: API l mt

tp cỏc hm/th tc c xõy dng sn bờn trong h thng, nú cú th thc hin

c nhiu chc nng khỏc nhau nh shutdown h thng, o ngc hiu ng mn

hỡnh, khi ng cỏc ng dng, H iu hnh giỳp cho chng trỡnh ca ngi s

dng giao tip vi API hay thc hin mt li gi n cỏc hm/th tc ca API.

Np d liu cn thit vo b nh - It loads the requied data into

memory: D liu do ngi s dng cung cp c a vo b nh x lý. Khi

np d liu vo b nh h iu hnh phi lu li a ch ca b nh ni m d liu

c lu ú. H iu hnh phi luụn theo dừi bn cp phỏt b nh, ni d liu

v chng trỡnh c lu tr ú. Khi mt chng trỡnh cn c d liu, h iu



hnh s n cỏc a ch b nh ni ang lu tr d liu m chng trỡnh cn c

c li nú.

H iu hnh biờn dch cỏc ch th chng trỡnh - It interprets program

instructions: H iu hnh phi c v gii mó cỏc thao tỏc cn c thc hin, nú

c vit trong chng trỡnh ca ngi s dng. H iu hnh cng chu trỏch

nhim sinh ra thụng bỏo li khi h thng gp li trong khi ang hot ng.

H iu hnh qun lý ti nguyờn - It managers resources: Nú m bo

vic s dng thớch hp tt c cỏc ti nguyờn ca h thng nh l: b nh, a cng,

mỏy in,

I.1.8. Lch s phỏt trin ca h iu hnh

I.1.2.a. Th h 1 (1945 - 1955):

Vo nhng nm 1950 mỏy tớnh dựng ng chõn khụng ra i. th h ny mi mỏy

tớnh c mt nhúm ngi thc hin, bao gm vic thit k, xõy dng chng

trỡnh, thao tỏc, qun lý, ....

th h ny ngi lp trỡnh phi dựng ngụn ng mỏy tuyt i lp trỡnh.

Khỏi nim ngụn ng lp trỡnh v h iu hnh cha c bit n trong khong

thi gian ny.

I.1.2.b. Th h 2 (1955 - 1965):

Mỏy tớnh dựng bỏn dn ra i, v c sn xut cung cp cho khỏch hng. B

phn s dng mỏy tớnh c phõn chia rừ rng: ngi thit k, ngi xõy dng,

ngi vn hnh, ngi lp trỡnh, v ngi bo trỡ. Ngụn ng lp trỡnh Assembly v

Fortran ra i trong thi k ny. Vi cỏc mỏy tớnh th h ny thc hin mt thao

tỏc, lp trỡnh viờn dựng Assembly hoc Fortran vit chng trỡnh trờn phiu c

l sau ú a phiu vo mỏy, mỏy thc hin cho kt qa mỏy in.

H thng x lý theo lụ cng ra i trong thi k ny. Theo ú, cỏc thao tỏc

cn thc hin trờn mỏy tớnh c ghi trc trờn bng t, h thng s c bng t ,

thc hin ln lt v cho kt qu bng t xut. H thng x lý theo lụ hot ng

di s iu khin ca mt chng trỡnh c bit, chng trỡnh ny l h iu hnh

sau ny.

I.1.2.c. Th h 3 (1965 - 1980)

Mỏy IBM 360 c sn xut hng lot tung ra th trng. Cỏc thit b ngoi vi

xut hin ngy cng nhiu, do ú cỏc thao tỏc iu khin mỏy tớnh v thit b ngoi

vi ngy cng phc tp hn. Trc tỡnh hỡnh ny nhu cu cn cú mt h iu hnh

s dng chung trờn tt c cỏc mỏy tớnh ca nh sn xut v ngi s dng tr nờn

bc thit hn. V h iu hnh ó ra i trong thi k ny.

H iu hnh ra i nhm iu phi, kim soỏt hot ng ca h thng v

gii quyt cỏc yờu cu tranh chp thit b. H iu hnh u tiờn c vit bng



ngụn ng Assembly. H iu hnh xut hin khỏi nim a chng, khỏi nim chia

s thi gian v k thut Spool. Trong giai on ny cng xut hin cỏc h iu hnh

Multics v Unix.

I.1.2.d. Th h 4 (t 1980)

Mỏy tớnh cỏ nhõn ra i. H iu hnh MS_DOS ra i gn lin vi mỏy tớnh

IBM_PC. H iu hnh mng v h iu hnh phõn tỏn ra i trong thi k ny.



Trờn õy chỳng tụi khụng cú ý nh trỡnh by chi tit, y v lch

s hỡnh thnh ca h iu hnh, m chỳng tụi ch mun mn cỏc mc thi gian v

s ra i ca cỏc th h mỏy tớnh ch cho bn thy quỏ trỡnh hỡnh thnh ca h

iu hnh gn lin vi quỏ trỡnh hỡnh thnh mỏy tớnh. Mc tiờu ca chỳng tụi trong

mc ny l mun nhn mnh vi cỏc bn my im sau õy:



Cỏc ngụn ng lp trỡnh, c bit l cỏc ngụn ng lp trỡnh cp thp, ra

i trc cỏc h iu hnh. a s cỏc h iu hnh u c xõy dng t

ngụn ng lp trỡnh cp thp tr h iu hnh Unix, nú c xõy dng t C,

mt ngụn ng lp trỡnh cp cao.



Nu khụng cú h iu hnh thỡ vic khai thỏc v s dng mỏy tớnh s

khú khn v phc tp rt nhiu v khụng phi bt k ai cng cú th s dng

mỏy tớnh c.



S ra i v phỏt trin ca h iu hnh gn lin vi s phỏt trin ca

mỏy tớnh, v ngc li s phỏt trin ca mỏy tớnh kộo theo s phỏt trin ca

h iu hnh. H iu hnh thc s phỏt trin khi mỏy tớnh PC xut hin trờn

th trng.



Ngoi ra chỳng tụi cng mun gii thiu mt s khỏi nim nh: h

thng x lý theo lụ, h thng a chng, h thng chia s thi gian, k thut

Spool, ..., m s xut hin ca nhng khỏi nim ny ỏnh du mt bc phỏt

trin mi ca h iu hnh. Chỳng ta s lm rừ cỏc khỏi nim trờn trong cỏc

chng sau ca ti liu ny.

I.9. Mt s khỏi nim ca h iu hnh

I.2.6. Tin trỡnh (Process) v tiu trỡnh (Thread)

Tin trỡnh l mt b phn ca chng trỡnh ang thc hin. Tin trỡnh l n v lm

vic c bn ca h thng, trong h thng cú th tn ti nhiu tin trỡnh cựng hot

ng, trong ú cú c tin trỡnh ca h iu hnh v tin trỡnh ca chng trỡnh

ngi s dng. Cỏc tin trỡnh ny cú th hot ng ng thi vi nhau.

mt tin trỡnh i vo trng thỏi hot ng thỡ h thng phi cung cp y

ti nguyờn cho tin trỡnh. H thng cng phi duy trỡ ti nguyờn cho tin trỡnh

trong sut quỏ trỡnh hot ng ca tin trỡnh.

õy cn phõn bit s khỏc nhau gia tin trỡnh v chng trỡnh, chng



trỡnh l mt tp tin th ng nm trờn a, tin trỡnh l trng thỏi ng ca chng

trỡnh.

Cỏc h iu hnh hin i s dng mụ hỡnh a tiu trỡnh, trong mt tin trỡnh

cú th cú nhiu tiu trỡnh. Tiu trỡnh cng l n v x lý c bn trong h thng, nú

cng x lý tun t on code ca nú, nú cng s hu mt con tr lnh, mt tp cỏc

thanh ghi v mt vựng nh stack riờng v cỏc tiu trỡnh cng chia s thi gian x lý

ca processor nh cỏc tin trỡnh.

Cỏc tiu trỡnh trong mt tin trỡnh chia s mt khụng gian a ch chung, iu

ny cú ngha cỏc tiu trỡnh cú th chia s cỏc bin ton cc ca tin trỡnh, cú th

truy xut n stack ca tiu trỡnh khỏc trong cựng tin trỡnh. Nh vy vi mụ hỡnh

tiu trỡnh, trong h thng cú th tn ti nhiu dũng x lý cựng chia s mt khụng

gian a ch b nh, cỏc dũng x lý ny hot ng song song vi nhau.

I.2.7. B x lý lnh (Shell)

Shell l mt b phn hay mt tin trỡnh c bit ca h iu hnh, nú cú nhim v

nhn lnh ca ngi s dng, phõn tớch lnh v phỏt sinh tin trỡnh mi thc

hin yờu cu ca lnh, tin trỡnh mi ny c gi l tin trỡnh ỏp ng yờu cu.

Shell nhn lnh thụng qua c ch dũng lnh, ú chớnh l ni giao tip gia

ngi s dng v h iu hnh, mi h iu hnh khỏc nhau cú c ch dũng lnh

khỏc nhau, vi MS_DOS ú l con tr lnh v du nhc h iu hnh (C:\>_), vi

Windows 9x ú l nỳt Start\Run. Tp tin Command.Com chớnh l Shell ca

MS_DOS.

Trong mụi trng h iu hnh n nhim, vớ d nh MS_DOS, khi tin

trỡnh ỏp ng yờu cu hot ng thỡ Shell s chuyn sang trng thỏi ch, ch cho

n khi tin trỡnh ỏp ng yờu cu kt thỳc thỡ Shell tr li trng thỏi sn sng nhn

lnh mi.

Trong mụi trng h iu hnh a nhim, vớ d nh Windows 9x, sau khi

phỏt sinh tin trỡnh ỏp ng yờu cu v a nú vo trng thỏi hot ng thỡ Shell s

chuyn sang trng thỏi sn sng nhn lnh mi, nh vy Shell cú kh nng khi to

nhiu tin trỡnh ỏp ng yờu cu nú hot ng song song vi nhau, hay chớnh

xỏc hn trong mụi trng h iu hnh a nhim ngi s dng cú th khi to

nhiu chng trỡnh nú hot ng ng thi vi nhau.



Chỳ ý: Hu ht cỏc ngụn ng lp trỡnh u h tr cỏc cụng c ngi s

dng hay ngi lp trỡnh cú th gi shell ngay trong cỏc ng dng ca h. Khi mt

ng dng cn gi thc hin mt chng trỡnh no ú thỡ:

Trong Assembly, cỏc ng dng gi hm 4Bh/21h ca MS_DOS.

Trong Pascal, cỏc ng dng gi th tc Exec.

Trong Visual Basic, cỏc ng dng gi hm/ th tc Shell. Vớ d







dũng lnh sau: Shell C:\Windows\Notepad.exe cú th gi thc

hin chng trỡnh Notepad ca Windows.

Trong Windows 9x/ Windows NT, cỏc ng dng gi hm

ShellExecute.



I.2.8. S phõn lp h thng (System Layering)

Nh ó bit, h iu hnh l mt h thng cỏc chng trỡnh bao quanh mỏy tớnh

thc (vt lý) nhm to ra mt mỏy tớnh m rng (logic) n gin v d s dng

hn. Theo ú, khi khai thỏc mỏy tớnh ngi s dng ch cn tỏc ng vo lp v

bc bờn ngoi ca mỏy tớnh, mi s giao tip gia lp v bc ny vi cỏc chi tit

phn cng bờn trong u do h iu hnh thc hin.

Mi ngi s dng khỏc nhau yờu cu khai thỏc h iu hnh nhng mc

khỏc nhau. Ngi s dng thụng thng ch cn mt mụi trng thun li h

thc hin cỏc ng dng, cỏc lp trỡnh viờn cn cú mt mụi trng lp trỡnh tt h

cú th trin khai cỏc ng dng, cỏc chuyờn viờn lp trỡnh h thng cn h iu hnh

cung cp cho h cỏc cụng c h can thip sõu hn vo h thng phn cng mỏy

tớnh, ... ỏp ng yờu cu ca nhiu i tng ngi s dng khỏc nhau h iu

Ngổồỡi duỡng



Trỗnh

ổùn g duỷn g



Caùc tióỷn ờch



Ngổồỡi lỏỷp

trỗnh

Ngổồỡi thióỳt kóỳ

hóỷ õióửu haỡnh



Hóỷ õióửu haỡn h



Phỏửn cổùn g

Hỡnh 1.1 S phõn lp h thng



hnh thc hin phõn lp cỏc chng trỡnh bao quanh mỏy tớnh. Cỏc h thng nh

vy c gi l h thng phõn lp. Hỡnh v 1.1 trờn minh ho cho mt h thng

phõn lp.

Ta cú th hỡnh dung mt h thng phõn lp c t chc nh sau:

Trong cựng l h iu hnh.

Tip theo l cỏc ngụn ng lp trỡnh

...