Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Nguyễn Quỳnh Hoa

ao
• Chúng chỉ bao gồm các chức năng cụ thể cho các thiết bị
cụ thể mà nó được phát triển
18
Các khả năng và giới hạn của hệ điều hành
❖Tên tập tin có thể dài đến 255 ký tự
▪ Trên PC, không có thể bao gồm \ /: * ? | trong tên tập 
tin
▪ Trên Mac, không thể sử dụng dấu hai chấm trong tên 
tập tin
❖Có thể mở nhiều chương trình cùng lúc
❖Có thể tùy chỉnh cho phù hợp với sở thích cá nhân
❖Máy tính độc lập (Stand-alone computer) - có thể cài 
đặt chương trình hoặc tải về các tập tin từ Internet
❖Máy tính mạng (Networked computer) - có thể không 
có đủ quyền để thực hiện một số tác vụ nhất định
19
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖ có thể duy trì các tài khoản riêng biệt cho mỗi người dùng, 
theo dõi các tài liệu và các thiết lập của mỗi người dùng và
giữ cho tài khoản người dùng được bảo mật
❖ Khi bạn mở một máy tính chạy Windows 7 lần đầu tiên :
▪ Tài khoản người dùng của bạn không yêu cầu mật khẩu thì bạn sẽ được
đăng nhập một cách tự động và màn hình Desktop sẽ xuất hiện
▪ Nếu sử dụng máy tính với nhiều tài khoản người dùng hoặc có yêu cầu 
mật khẩu, Windows sẽ hiển thị biểu tượng và bạn phải đăng nhập vào
tài khoản của bạn bằng cách nhấp chuột vào biểu tượng tài khoản của
bạn và nhập vào mật khẩu tương ứng
20
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖Cấp nguồn (Power On) / Tắt nguồn (Power Off)
▪ Khi máy tính khởi động lần đầu tiên, bấm nút 
nguồn
• Máy tính vận hành một tập các chương trình tự chuẩn
đoán để đảm bảo rằng phần cứng thiết yếu đang hoạt
động bình thường và sau đó tải hệ điều hành lên bộ nhớ
▪ Không bao giờ tắt hệ thống đơn giản bằng ấn nút
nguồn
• Luôn luôn sử dụng tùy chọn Shut Down hoặc Power 
Off của hệ điều hành
• Đảm bảo rằng các thay đổi bất kì bạn đã làm trên hệ
thống đã được lưu lại đúng cách và các tập tin tạm
không cần thiết sẽ bị xóa đi
© IIG Vietnam
21
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖ Khởi động máy tính
▪ công tắc nguồn được đặt ở phía
trước hoặc ở phía trên cùng thùng
máy
▪ Công tắc nguồn của màn hình
thường được đặt ở góc dưới bên
phải
▪ Một số hệ thống máy tính để bàn
chứa một nút khởi động lại (Reset)
▪ Vị trí của nút nguồn trên máy tính
xách tay sẽ thay đổi nhưng thường
là ở phía ngoài bên trái hoặc mặt
trước phía trên cùng của máy tính
xách tay, thường ở trên bàn phím
22
Power Button
Reset Button
Các tính năng chung của hệ điều hành
1. Đầu tiên bật tất cả mọi thứ kết nối đến khối hệ
thống (system unit).
− đảm bảo một dòng điện ổn định cho khối hệ thống
khi nó được bật lên cuối cùng.
2. Bật khối hệ thống - đây là công tắc nguồn cuối cùng
mà bạn bật lên.
▪ Hệ thống kiểm tra tất cả các thiết bị đang làm việc
▪ Sau đó bắt đầu tìm kiếm các tập tin của hệ điều
hành
23
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖Chuyện gì xảy ra ở phía sau?
▪ Quá trình bật máy tính và tải hệ điều hành được gọi
là khởi động (booting) máy tính
▪ Chip ROM-BIOS làm thủ tục khởi động có thể:
• Tải các lệnh lưu trữ trong ROM-BIOS vào bộ nhớ và
thực thi các lệnh
• Máy tính tiến hành kiểm tra các thiết bị bên trong và bên
ngoài của nó . Qua trình này được gọi là quá trình tự
kiểm tra POST 
• Chương trình BIOS kiểm tra và đếm bộ nhớ, sau đó máy
tính tìm kiếm và tải hệ điều hành vào bộ nhớ
24
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖Chuyện gì xảy ra ở phía sau?
▪ Khi hệ điều hành được tải xong, Windows sẽ hiển
thị màn hình Chào mừng
▪ Nếu máy tính được kết nối
vào một mạng nội bộ hoặc
được thiết lập cho nhiều
người dùng, Windows sẽ
hiển thị màn hình đăng nhập
• Nhấn vào biểu tượng cho 
tài khoản người dùng
hoặc nhập ID đăng nhập, gõ mật khẩu và nhấn ENTER
25
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖Thoát khỏi máy tính đúng cách
▪ Việc lưu các tập tin đang làm việc của bạn, đóng các
chương trình đang mở, và đăng xuât hay tắt máy tính
khi bạn làm việc xong là rất quan trọng
▪ Đừng bao giờ tắt máy tính của bạn mà không đóng các
tập tin và các chương trình phần mềm đang mở đúng
cách, luôn luôn tắt hoặc đăng xuất đúng cách
▪ Nhấp chuột vào nút Start để truy cập vào các tùy chọn
Shut Down
• máy tính sẽ đóng tất cả các tập tin đang mở, đóng tất cả các
chương trình, thoát khỏi hệ điều hành và sau đó tắt hoàn toàn
máy tính
26
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖Thoát khỏi máy tính đúng cách
Tắt
Các tùy chọn 
để tắt máy tính
1
1
2
2
Switch 
user 
Chuyển sang tài khoản người dùng khác mà không cần
đăng xuất khỏi tài khoản hiện hành
Log off Đóng tất cả các mục đang mở, đăng xuất ra khỏi tài khoản
người dùng hiện tại, và trở vềmàn hình đăng nhập.
Lock Ẩn desktop đằng saumộtmàn hình đăng nhập cho đến khi
đăng nhập trở lại vào hệ thống.
27
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖Thoát khỏi máy tính đúng cách
Restart Đóng tất cả các mục đang mở và khởi động lại máy tính mà không cần
ngắt nguồn, còn được gọi là khởi động lại hoặc khởi động ấm. Khởi
động lại hệ thống theo cách này sẽ xóa bộ nhớ và tải lại hệ điều hành,
nhưng hệ thống sẽ không thực hiện các bài kiểm tra tự chẩn đoán
Sleep màn hình sẽ tắt và thường quạt máy tính cũng dừng lại. Đèn ở bên
ngoài các thùng máy có thể nhấp nháy hoặc chuyển sang màu vàng để
chỉ ra rằng máy tính đang ngủ. Windows đặt công việc và các thiết lập
của bạn vào bộ nhớ và sau đó máy sẽ tiêu tốn một lượng rất nhỏ năng
lượng. lệnh Sleep có thể xuất hiện là Standby.
Hibernate Chỉ có sẵn trên máy tính xách tay; bấm vào tùy chọn này để đặt một
máy tính xách tay vàomột chế độmà nó hoàn toàn không tiêu tốn điện
năng. Khi bạn nhấn nút nguồn trên một máy tính xách tay đang ngủ
đông, hệ thống khởi động trở lại và lại tiếp tục về trạng thái trước khi
bạn đặt nó vào ngủ đông
28
Các tính năng chung của hệ điều hành
❖Luôn luôn để Windows hoàn thành qúa trình tắt
hay khởi động lại đúng cách
❖Nếu có sự cố mất điệp áp gặp phải khi máy đang ở 
chế độ sleep hoặc standby, bạn sẽ bị mất những
thông tin chưa được lưu lại
❖Để tắt Standby và quay trở lại chế độ bình thường, 
chỉ cần di chuyển chuột hoặc nhấn một phím trên
bàn phím
❖Để tắt chế độ Hibernate, hãy sử dụng nút Power
29
❖Hệ thống làm việc của máy tính bao gồm 4 thành 
phần:
▪ Phần cứng (Hardware) – cung cấp các tài nguyên cơ 
bản
• CPU, memory, I/O devices
▪ Hệ điều hành (OS - Operating system)
• Trung gian điều khiển và bố trí việc sử dụng phần 
cứng cho các ứng dụng và đối tượng sử dụng
▪ Các chương trình ứng dụng (Application programs) –
Các phần mềm phục vụ tác nghiệp của người sử dụng.
• Word processors, compilers, web browsers, 
database systems, video games
▪ Đối tượng sử dụng (Users): 
• Người, thiết bị hoặc máy tính khác
34 slide30
4 lớp của hệ thống làm việc 
của máy tính
34 slide31
Các định nghĩa khác
❖ OS là tài nguyên:
▪ Quản lý tất cả các tài nguyên khác
▪ Làm trung gian giữa những mâu thuẫn về hiệu năng của
tài nguyên và sự sử dụng chúng một cách thuận tiện
❖ OS là chương trình điều khiển
▪ Điều khiển sự thực hiện các chương trình, ngăn ngừa
lỗi và sự sử dụng không thích hợp
❖ “Chương trình chạy trong toàn bộ thời gian hoạt động
của máy tính” đó chính là kernel. Mọi chương trình
khác là chương trình hệ thống hoặc chương trình ứng
dụng
34 slide32
2. Quá trình phát triển của HĐH
❖Monitor đơn giản
❖Thao tác Off-Line
❖Thao tác Buffering
❖Thao tác SPOOL
❖Đa chương trình và chía sẻ thời gian
❖Chế độ bảo vệ
34 slide33
3. Phân loại OS theo nguyên lý điều
khiển
❖Hệ thống khung lớn (Mainframe Systems)
❖Hệ thống để bàn (Desktop Systems)
❖Hệ thống đa bộ xử lý 
(Multiprocessor Systems)
❖Hệ thống phân tán (Distributed Systems) 
❖Hệ thống bó (Clustered Systems)
❖Hệ thống thời gian thực (Real – Time Systems)
❖Hệ thống cầm tay (Handheld Systems)
❖Môi trường tính toán 
(Computing Environments)
34 slide34
3.1 Mainframe 
Systems
a) Nguyên lý điều khiển theo lô đơn giản
❖Lô (batch) là tập hợp công việc được sắp thứ
tự
❖Chi phí cài đặt thấp bởi điều khiển đơn giản. 
Hàng đợi công việc tự động chuyển điều khiển 
từ công việc này đến công việc khác.
❖Hạt nhân là bộ giám sát
▪ Khởi động công việc 
▪ Điều khiển chuyển đổi công việc
▪ Khi công việc được hoàn thành việc điều khiển 
chuyển lại cho bộ giám sát
34 slide35
Sơ đồ bộ nhớ của một hệ thống theo 
lô đơn giản (Simple Batch System)
34 slide36
b) Hệ thống lô đa chương 
(Multiprogramming Systems)
Multiprogramming có các khả năng:
▪ Một user đơn lẻ không được sử dụng CPU và 
thiết bị I/O toàn thời gian.
▪ Khi các công việc được tổ chức đa chương (code 
and data) thì CPU luôn luôn thực thi một trong 
nó.
▪ Một tập con của tất cả các công việc được lưu trữ 
trong bộ nhớ
▪ Một trong những công việc đó được chọn và hoạt 
động theo job scheduling
▪ Khi một công việc rơi vào trạng thái chờ (ví dụ 
chờ I/O), OS sẽ chuyển sang công việc khác
34 slide37
Hệ thống theo lô đa chương
(Multiprogrammed Batch Systems)
34 slide38
Một vài công việc được lưu trữ trong bộ nhớ chính tại cùng môt thời 
điểm, CPU phục vụ một trong những công việc đó. 
Những đặc tính cần thiết để 
Multiprogramming
❖Hệ thống cung cấp các chương trình điều 
khiển I/O.
❖Quản trị bộ nhớ – hệ thống phải có khả 
năng đinh vị trong bộ nhớ một vài chương 
trình.
❖Lập lịch CPU – hệ thống phải lựa chọn 
một vài công việc sẵn sàng để chạy.
❖Định vị các thiết bị.
34 slide39
c) Hệ thống chia sẻ thời gian 
(Timesharing Systems)
❖ Timesharing (multitasking – đa nhiệm) là khái niệm mở 
rộng về mặt logic chỉ việc chuyển điều khiển giữa các 
công việc thường xuyên đến mức các users tương tác 
được đến mỗi công việc khi nó đang chạy, tạo ra máy 
tính tương tác.
▪ Thời gian điều chuyển phù hợp < 1 second
▪ Mỗi user có ít nhất một chương trình trong bộ nhớ tiến 
trình (process)
▪ Nếu một vài công việc sẵn sàng chạy tại cùng một thời 
điểm  CPU scheduling
▪ Nếu các tiến trình không đặt vừa trong bộ nhớ, swapping
sẽ được thực hiện.
▪ Virtual memory cho phép thi hành các tiến trình không 
đặt trọn vẹn trong bộ nhớ.
34 slide40
3.2 Desktop Systems
❖Personal computers – hệ thống máy tính cho 
phép một người sử dụng.
❖Thiết bị I/O tiêu chuẩn – bàn phím, chuột, màn 
hình, máy in.
❖Người sử dụng dễ dàng và thuân lợi.
❖Có thể sử dụng công nghệ của các hệ thống lớn 
đã được cá nhân hóa cho người sử dụng nhưng 
không cần thiết các tính năng bảo vệ cao cấp.
❖Có thể chạy với một vài OS (Windows, MacOS, 
UNIX, Linux)
34 slide41
3.3 Parallel Systems
❖Multiprocessor systems có nhiều CPU trong 
một hệ thống liên lạc khép kín.
❖Tightly coupled system – các processor chia sẻ 
bộ nhớ và đồng hồ xung; truyền tin luôn luôn 
thông qua bộ nhớ được chia sẻ.
❖Các lợi ích của parallel system: 
▪ Gia tăng thông lượng truyền tin
▪ Kinh tế
▪ Gia tăng độ tin cậy
34 slide42
Parallel Systems (Cont.)
❖Symmetric multiprocessing (SMP)
▪ Mỗi processor chạy độc lập trên một bản sao hệ 
điều hành như nhau.
▪ Cho phép nhiều tiến trình cùng chạy đồng thời 
trên một hệ thống.
▪ Nhiều hệ điều hành hiện đại hỗ trợ SMP
❖Asymmetric multiprocessing
▪ Mỗi bộ xử lý được giao một nhiệm vụ riêng 
biệt; một bộ xử lý chủ (master) lập lịch và xác 
định công việc cho các bộ xử lý thành viên 
(slave)
▪ Phổ biến trên những hệ thống lớn
34 slide43
Symmetric Multiprocessing 
Architecture
34 slide44
3.4 Distributed 
Systems
❖Phân tán sự tính toán trên một vài bộ xử 
lý vật lý.
❖Loosely coupled system – mỗi bộ xử lý có 
một bộ nhớ riêng của nó. Các bộ xử lý 
truyền thông tin cho nhau trên đường 
truyền tốc độ cao.
❖Các lợi ích của distributed systems.
▪ Chia xẻ tài nguyên
▪ Tăng tốc độ tính toán 
▪ Đáng tin cậy
▪ Communications
34 slide45
Distributed Systems (tiếp)
❖Đòi hỏi cơ sở hạ tầng mạng máy tính.
❖Local area networks (LAN) hoặc Wide 
area networks (WAN)
❖Có hai dạng hệ thống client-server hoặc hệ 
thống peer-to-peer.
34 slide46
Cấu trúc chung của Client-Server
34 slide47
3.5 Clustered Systems
❖Tập hợp hai hoặc nhiều hệ thống có bộ lưu trữ 
chia sẻ.
❖Cung cấp độ an toàn cao.
❖Asymmetric clustering: Một server chạy các ứng 
dụng trong khi các server khác dự phòng.
❖Symmetric clustering: Tất cả N host đều chạy ứng 
dụng.
34 slide48
3.6 Real-Time Systems
❖Luôn được sử dụng như những thiết bị 
điều khiển trong những ứng dụng chuyên 
biệt: Thí nghiệm khoa học, hệ mô phỏng y 
học, điều khiển công nghiệp, ...
❖Phải hoàn thành công việc trong một thời 
gian xác định cưỡng bức.
❖Hệ thống Real-Time có thể là hard hoặc 
soft real-time.
34 slide49
Real-Time Systems (tiếp)
❖Hard real-time:
▪ Bộ lưu trữ thứ cấp có giới hạn hoặc không 
có, dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ nhỏ 
hoặc trong ROM.
▪ Trái ngược với hệ thống time-sharing và 
không hỗ trợ các hệ điều hành đa năng.
❖Soft real-time
▪ Sử dụng điều khiển các robot công nghiệp.
▪ Sử dụng trong các ứng dụng multimedia, 
thực tại ảo (virtual reality) đòi hỏi các tính 
năng cao cấp của hệ điều hành.
34 slide50
3.7 Handheld Systems
❖Personal Digital Assistants (PDAs)
❖Cellular telephones (điện thoại di động)
❖Một số đặc điểm:
▪ Bộ nhớ giới hạn
▪ Bộ xử lý tốc đô chậm
▪ Màn hình nhỏ.
34 slide51
3.8 Computing Environments
❖Môi trường tính toán truyền thống 
(Traditional computing)
❖Môi trường tính toán dựa trên công nghệ Web 
(Web-Based Computing)
❖Môi trường tính toán nhúng 
(Embedded Computing)
34 slide52
Computing Environments
❖Traditional computer
▪ Thời gian tính không đòi hỏi chặt chẽ
▪ Môi trường cộng tác
• PCs liên kết tới một mạng, terminal gắn với 
mainframe hoặc minicomputer xử lý theo 
khối và chia sẻ thời gian
• Thông qua các cổng và hệ thống từ xa truy 
nhập đền nguồn tài nguyên như nhau.
▪ Mạng gia đình
• Sử dụng các máy tính đơn, kết nối modem
• Không firewall, không kết nối mạng.
34 slide53
Computing Environments (tiếp)
34 slide54
Client-Server Computing
Dumb terminals được thay thế bởi PC thông 
minh.
Có nhiều loại server, phù hợp với các đòi hỏi 
của clients
Compute-server cung cấp giao diện cho 
client yêu cầu dịch vụ (chẳng hạn 
database)
File-server cung cấp giao diện cho client 
lưu trữ và nạp tập tin
Peer-to-Peer Computing
❖ Một mô hình khác của hệ thống phân tán.
❖ P2P không phân chia các máy thành client và server.
▪ Coi tất cả các nút đều có vai trò như nhau.
▪ Mỗi nút hoạt động như client, server hoặc đóng vai trò 
cả hai.
▪ Mỗi nút phải kết nối bởi mạng P2P
• Đăng kí dịch vụ với một trung tâm tra cứu dịch vụ 
trên mạng, 
• Quảng bá yêu cầu dịch vụ và đáp ứng các yêu cầu 
dịch vụ theo giao thức discovery protocol
▪ Ví dụ: Napster và Gnutella
34 slide55
Web-Based Computing
❖Web đã trở thành phổ biến
❖Máy tính PC trở thành thiết bị thông dụng
❖Nhiều thiết bị được kết nối mạng và liên kết 
theo kiểu web.
❖Nhiều thiết bị loại mới quản lý truyền tải web 
tương đương server: load balancers.
❖Sử dụng các hệ điều hành Windows 95 kiểu 
client-side và phát triển thành Linux và 
Windows XP có thể phân chia thành clients và 
servers
34 slide56