Xem mẫu
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
Hµ Quang Thôy
ch−¬ng I. C¸c nguyªn lý c¬ b¶n cña hÖ ®iÒu hµnh
1.1 Sù tiÕn ho¸ cña hÖ ®iÒu hµnh hiÖn ®¹i
a. Kh¸i niÖm hÖ ®iÒu hµnh
HÖ ®iÒu hµnh (Operating System - OS, d−íi ®©y viÕt t¾t tiÕng ViÖt lµ H§H) lµ mét hÖ
thèng c¸c ch−¬ng tr×nh (vµ d÷ liÖu - tham sè hÖ thèng) ®−îc cµi ®Æt s½n (d−íi d¹ng c¸c
file trªn ®Üa tõ - b¨ng tõ) thùc hiÖn hai chøc n¨ng c¬ b¶n:
- Chøc n¨ng cña mét hÖ thèng qu¶n trÞ tµi nguyªn: Qu¶n trÞ, ph©n phèi c«ng
viÖc cho hÖ thèng thiÕt bÞ ®Ó hÖ thèng thiÕt bÞ ho¹t ®éng hiÖu qu¶ nhÊt,
- Chøc n¨ng cña mét m¸y tÝnh më réng (m¸y tÝnh ¶o): Phôc vô nhu cÇu ®a d¹ng
cña ng−êi dïng mét c¸ch tèt nhÊt.
Theo c¸ch nãi cô thÓ h¬n, H§H lµ mét bé c¸c m«®un phÇn mÒm hÖ thèng ®ãng vai trß
giao diÖn gi÷a ch−¬ng tr×nh øng dông víi phÇn cøng hÖ thèng, víi môc tiªu ®¹t tíi mét
hÖ thèng m¸y tÝnh hiÖu qu¶, tin cËy vµ dÔ sö dông. Mét c¸ch ®¹i thÓ, tån t¹i c¸c chøc
n¨ng riªng biÖt cña H§H nh− lËp lÞch lµm viÖc cña bé xö lý (hoÆc c¸c bé xö lý), phèi
hîp thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh (QT: process) t−¬ng t¸c nhau, qu¶n lý c¸c tµi nguyªn hÖ
thèng (ch¼ng h¹n nh− c¸c thiÕt bÞ vµo/ra, bé nhí trong, File...) ... nh»m n©ng cao n¨ng
lùc ®iÒu khiÓn vµ b¶o vÖ, duy tr× tÝnh toµn vÑn hÖ thèng, thi hµnh kh«i phôc lçi vµ cung
cÊp mét giao diÖn ng−êi dïng. H§H th−êng cÊu tróc hai yªu cÇu nµy thµnh hai líp:
dÞch vô hÖ thèng vµ nh©n cña H§H.
DÞch vô hÖ thèng lµ nh÷ng chøc n¨ng møc cao ®−îc ch−¬ng tr×nh øng dông nhËn biÕt
cßn nh©n (th−êng trùc trong bé nhí trong) chØ ®¶m b¶o nh÷ng chøc n¨ng mang tÝnh c¬
b¶n nhÊt vµ phô thuéc vµo kiÕn tróc h¹ tÇng.
H×nh 1.1. m« t¶ khung nh×n ®¬n gi¶n vÒ hÖ thèng m¸y tÝnh theo cÊu tróc líp. VÞ trÝ cña
dÞch vô hÖ thèng trong h×nh cho thÊy vai trß quan träng cña líp nµy.
Ng−êi dïng
Ch−¬ng tr×nh øng dông
DÞch vô hÖ thèng
Nh©n
PhÇn cøng m¸y tÝnh
H×nh 1.1. CÊu tróc líp cña hÖ thèng m¸y tÝnh
• Víi ý nghÜa ®ãng vai trß nh− mét m¸y tÝnh ¶o, theo c¸ch nh×n cña ng−êi dïng (tõ líp
ch−¬ng tr×nh øng dông), H§H lµ sù trõu t−îng hãa cña hÖ thèng m¸y tÝnh ®−îc tr×nh
diÔn b»ng c¸c dÞch vô hÖ thèng: H§H ®−îc chØ dÉn nh− lµ mét m¸y më réng (m¸y tÝnh
¶o). Môc ®Ých cña líp dÞch vô hÖ thèng lµ nh»m che ®Ëy ®i nh÷ng chi tiÕt cña hÖ thèng
(phÇn cøng vµ phÇn mÒm) ®èi víi ng−êi dïng.
• Theo c¸ch nh×n cña ng−êi qu¶n trÞ hÖ thèng, dÞch vô hÖ thèng vµ nh©n ®−îc coi lµ
ng−êi qu¶n lý tµi nguyªn. Qu¶n lý hÖ thèng tµi nguyªn (CPU, bé nhí, hÖ thèng vµo ra,
file) kh«ng chØ kiÓm so¸t ®−îc t×nh tr¹ng cña c¸c tµi nguyªn mµ cßn nh»m khai th¸c
- 1-
Hµ Quang Thôy
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
hiÖu qu¶ nhÊt. Mét sè bµi to¸n ®iÓn h×nh nh− ®iÒu khiÓn bé nhí, lËp lÞch QT, ®iÒu
khiÓn liªn QT, ®iÒu khiÓn file, ®iÒu khiÓn vµo ra ...
M¸y tÝnh më réng vµ qu¶n lý tµi nguyªn lµ hai thuËt ng÷ chung nhÊt ®−îc dïng ®Ó x¸c
®Þnh mét H§H. M¸y tÝnh më réng (trõu t−îng m¸y) lµ môc tiªu thiÕt kÕ nguyªn thñy
®èi víi H§H vµ qu¶n lý tµi nguyªn gi¶i nghÜa cho viÖc thùc hiÖn môc tiªu ®ã.
ThiÕt kÕ H§H truyÒn thèng th−êng b¾t ®Çu tõ yÕu tè quan träng h¬n lµ qu¶n lý tµi
nguyªn, trong khi ®ã thiÕt kÕ H§H hiÖn ®¹i l¹i tËp trung nhiÒu h¬n vµo yÕu tè trõu
t−îng m¸y. Vµ mét lÏ tÊt nhiªn lµ yÕu tè nµo lµ quan träng h¬n l¹i phô thuéc vµo sù
quan t©m tõ phÝa ng−êi dïng.
b. S¬ bé vÒ sù tiÐn hãa cña hÖ ®iÒu hµnh
Trong m¸y tÝnh thuéc c¸c thÕ hÖ ®Çu tiªn kh«ng cã H§H. C¸c thao t¸c chän c«ng viÖc,
ph©n c«ng c«ng viÖc ®Òu do thao t¸c viªn (vµ thËm chÝ ngay chÝnh ng−êi lËp tr×nh)
thùc hiÖn. Theo thêi gian, n¨ng lùc cña m¸y tÝnh ®−îc n©ng cao: vÒ tèc ®é xö lý cña
CPU, vÒ dung l−îng bé nhí, vÒ hÖ thèng thiÕt bÞ ngo¹i vi, vÒ phÇn mÒm hÖ thèng còng
nh− sè l−îng vµ n¨ng lùc ng−êi sö dông t¨ng tr−ëng vµ v× vËy cÇn cã mét hÖ thèng
ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tù ®éng hÖ thèng m¸y tÝnh. Nh÷ng yÕu tè thùc tÕ nh− vËy lµm
n¶y sinh nh÷ng ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt cho viÖc xuÊt hiÖn c¸c H§H ®¬n gi¶n.
LÞch sö tiÕn hãa cña H§H tr×nh diÔn mét qu¸ tr×nh chuyÓn hãa tõng b−íc trong viÖc
thiÕt kÕ, tõ nhÊn m¹nh chøc n¨ng qu¶n trÞ tµi nguyªn sang nhÊn m¹nh chøc n¨ng m¸y
tÝnh më réng. Theo m« h×nh trong h×nh 1.1. th× ®iÒu ®ã ®−îc thÓ hiÖn viÖc chuyÓn hãa
tõ nhÊn m¹nh nh©n sang nhÊn m¹nh c¸c dÞch vô hÖ thèng.
Theo lÞch sö tiÕn hãa, H§H hiÖn ®¹i ®−îc ph©n ra thµnh 4 thÕ hÖ: H§H truyÒn thèng
(tËp trung), hÖ ®iÒu m¹ng, H§H ph©n t¸n vµ hÖ tù trÞ céng t¸c. ThÕ hÖ gÇn ®©y nhÊt (hÖ
tù trÞ céng t¸c) chó träng thiÕt kÕ c¸c øng dông ph©n t¸n trong m«i tr−êng hÖ thèng më
(bao gåm c¸c thµnh phÇn hÖ thèng hçn t¹p ®−îc tÝch hîp mÒm dÎo vµ cã tÝnh kh¶
chuyÓn nh»m hç trî viÖc céng t¸c thùc hiÖn theo quy m« lín ë møc øng dông).
D−íi ®©y m« t¶ s¬ bé vÒ c¸ch thøc ph©n biÖt c¸c H§H nµy theo (1) ®é kÕt dÝnh phÇn
cøng-phÇn mÒm vµ (2) tæ hîp môc tiªu-®Æc tr−ng.
ChiÒu gi¶m ®é kÕt dÝnh phÇn cøng- phÇn mÒm
ThÕ hÖ 1
ThÕ hÖ 3
ThÕ hÖ 4
ThÕ hÖ 2
HÖ ®iÒu
hµnh tËp
trung
HÖ ®iÒu
hµnh ph©n
t¸n
HÖ ®iÒu
hµnh tù trÞ
céng t¸c
HÖ ®iÒu
hµnh m¹ng
H×nh 1.2. Ph©n bè cña c¸c thÕ hÖ hÖ ®iÒu hµnh theo ®é kÕt dÝnh
• §é kÕt dÝnh phÇn cøng-phÇn mÒm cho biÕt hÖ thèng lµ "tËp trung ®Õn møc ®é nµo",
®−îc ®o b»ng tæ hîp kÕt dÝnh phÇn cøng vµ kÕt dÝnh phÇn mÒm. Theo ®ã, ph©n bè c¸c
thÕ hÖ H§H ®−îc s¾p xÕp nh− h×nh 1.2. Tû sè gi÷a tæng phÝ truyÒn th«ng liªn bé xö lý
so víi thêi gian truyÒn th«ng nét t¹i bé xö lý cµng thÊp th× kÕt dÝnh phÇn cøng cµng
chÆt. KÕt dÝnh phÇn mÒm chÆt nÕu phÇn mÒm ®iÒu khiÓn tËp trung vµ sö dông th«ng tin
toµn côc.
- H§H tËp trung kÕt dÝnh phÇn cøng - phÇn mÒm chÆt.
- 2-
Hµ Quang Thôy
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
- H§H ph©n t¸n (DOS): phÇn mÒm kÕt dÝnh chÆt trªn nÒn phÇn cøng kÕt dÝnh
láng,
- H§H m¹ng (NOS): c¶ phÇn mÒm lÉn phÇn cøng ®Òu kÕt dÝnh láng,
- HÖ tù trÞ céng t¸c (CAS) lµm gi¶m kÕt dÝnh chÆt phÇn mÒm (c¸ch nh×n l«gic
tËp trung cña DOS). CAS n»m gi÷a NOS vµ DOS.
• Ph©n biÖt H§H theo tæ hîp môc tiªu-®Æc tr−ng
B¶ng 1.1 tr×nh bµy sù ph©n biÖt c¸c thÕ hÖ H§H theo tæ hîp môc tiªu-®Æc tr−ng.
B¶ng 1.1. Ph©n biÖt hÖ ®iÒu hµnh theo môc tiªu-®Æc tr−ng
ThÕ hÖ HÖ thèng
§Æc tr−ng
Môc tiªu
Qu¶n trÞ qu¸ tr×nh
Qu¶n trÞ tµi nguyªn
Qu¶n trÞ bé nhí
1
H§H tËp trung
M¸y tÝnh më réng (¶o)
Qu¶n trÞ vµo-ra
Qu¶n trÞ file
Truy nhËp tõ xa
Chia xÎ tµi nguyªn
2
H§H m¹ng
Trao ®æi th«ng tin
(liªn thao t¸c)
DuyÖt m¹ng
Khung c¶nh toµn côc
C¸ch nh×n cña mét m¸y
cña: HÖ thèng file,
tÝnh duy nhÊt cña mét hÖ
Kh«ng gian tªn,
3
H§H ph©n t¸n
thèng phøc hîp c¸c m¸y
Thêi gian, an toµn,
tÝnh (tÝnh trong suèt)
N¨ng lùc tÝnh to¸n
C¸c øng dông ph©n t¸n Lµm viÖc céng t¸c (tù
4
HÖ tù trÞ céng t¸c
lµ më vµ céng t¸c
trÞ)
Môc tiªu nguyªn thñy cña H§H lµ m¸y tÝnh ¶o (virtual computer). Ba môc tiªu bæ
sung lµ liªn thao t¸c, trong suèt vµ tù trÞ hiÖn vÉn ®ang lµ nh÷ng néi dung nghiªn cøu,
ph¸t triÓn.
- Môc tiªu liªn thao t¸c h−íng tíi n¨ng lùc t¹o ra ®iÒu kiÖn thuËn tiÖn cho viÖc
trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c thµnh phÇn hçn t¹p trong hÖ thèng. §©y lµ môc tiªu gîi më
nguyªn thuû dÉn tíi viÖc thiÕt kÕ H§H m¹ng trong mét m«i tr−êng hçn t¹p.
- Kh¸i niÖm trong suèt (transparency) vµ kh¸i niÖm ¶o t−¬ng tù nhau ë chç
cung cÊp tÝnh trõu t−îng cao cho hÖ thèng. §iÒu kh¸c biÖt gi÷a hai kh¸i niÖm nµy lµ
theo tÝnh ¶o, ng−êi dïng cã thÓ nh×n thÊy c¸i hä muèn, trong khi ®ã tÝnh trong suèt
®¶m b¶o r»ng ng−êi dïng kh«ng nh×n thÊy nh÷ng c¸i hä kh«ng muèn. ¶o lµ môc tiªu
quan träng cña H§H tËp trung cßn trong suèt lµ môc tiªu quan träng cña DOS. Kh¸i
niÖm trong suèt cho phÐp m« t¶ DOS nh− mét hÖ thèng cung cÊp mét khung c¶nh
l«gic cña hÖ thèng cho ng−êi dïng, ®éc lËp víi h¹ tÇng vËt lý. Ng−êi dïng cã ®−îc
c¸ch nh×n cña m¸y tÝnh ®¬n cho mét hÖ thèng m¸y tÝnh phøc hîp: sù tån t¹i cña h¹
tÇng m¹ng vµ ho¹t ®éng cña hÖ thèng lµ trong suèt víi ng−êi dïng. Tõ "trong suèt" ë
®©y ®−îc hiÓu theo nghÜa 'thuÇn khiÕt" cña mét m«i tr−êng thuÇn nhÊt.
- Trong suèt lµ mét môc tiªu qu¸ cao. H¬n n÷a, kh«ng b¾t buéc ph¶i lu«n cè ®¹t
tíi tÝnh trong suèt v× nã bao gãi mét ®é tËp trung nµo ®ã. §iÒu ch¾c ch¾n phï hîp víi
ng−êi dïng lµ hä thÝch cã ®−îc c¸i nh×n riªng vÒ hÖ thèng. Ng−êi dïng cÇn mét m«i
tr−êng më kh«ng ®ßi hái nhÊt thiÕt vÒ tÝnh trong suèt mµ chØ cÇn hÖ thèng cung cÊp
- 3-
Hµ Quang Thôy
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
tÝnh më ®Ó ng−êi dïng biÕn ®æi, chuyÓn, di tró, më réng phÇn mÒm øng dông cña hä
mét c¸ch ®éc lËp ®èi víi sù hçn t¹p cña hÖ thèng. Lý do lµ, nh− lÏ rÊt tù nhiªn, ng−êi
dïng biÕt ®−îc sù tån t¹i cña tµi nguyªn phøc vµ sù hiÖn diÖn cña c¸c ng−êi dïng kh¸c,
vµ ng−êi dïng trë thµnh céng t¸c hoµn toµn víi hÖ thèng. Tõ ®ã, hÖ thèng phÇn mÒm
®−îc x©y dùng nhê viÖc tÝch hîp c¸c dÞch vô céng t¸c, ®−îc cung cÊp tõ c¸c ®¬n vÞ tù
trÞ. KiÓu ho¹t ®éng nh− vËy cña hÖ tù trÞ céng t¸c rÊt gièng x· héi loµi ng−êi. HiÖn t¹i
mét sè hÖ thèng phÇn mÒm líp gi÷a (middleware) ®−îc x©y dùng nh− nh÷ng phiªn b¶n
(version) ban ®Çu cña hÖ tù trÞ céng t¸c.
Liªn thao t¸c, trong suèt, vµ tù trÞ lµ nh÷ng tÝnh chÊt rÊt ®¸ng mong muèn. Ng−êi dïng
kh«ng ph¶i (th−êng lµ kh«ng cÇn thiÕt) biÕt H§H hiÖn t¹i cã ph¶i lµ m¹ng, DOS, CAS
hay kh«ng. HÇu hÕt c¸c H§H hiÖn ®¹i lµ mét hÖ thèng tÝch hîp. Nã lµ viÖc tiÕn hãa tõ
H§H tËp trung tíi H§H m¹ng, H§H ph©n t¸n vµ sau ®ã lµ hÖ tù trÞ céng t¸c, trong ®ã
ng−êi dïng tiÕp xóc víi viÖc x©y dùng c¸c øng dông céng t¸c lín dùa trªn c¸c khèi ®·
®−îc cÊu tróc hoµn h¶o.
1.2. Tæng quan vÒ hÖ ®iÒu hµnh truyÒn thèng
Nh− ®· biÕt, H§H truyÒn thèng (cßn ®−îc gäi lµ H§H tËp trung víi ®¬n/®a bé xö lý)
ch¹y trªn mét m¸y tÝnh lµ thÕ hÖ H§H ®Çu tiªn, víi ®é kÕt dÝnh chÆt chÏ phÇn mÒm phÇn cøng trong ®ã mäi tµi nguyªn ®−îc chia xÎ mét c¸ch néi t¹i vµ truyÒn th«ng liªn
xö lý/liªn QT ®−îc thùc hiÖn qua hoÆc chia xÎ bé nhí hoÆc ng¾t QT trùc tiÕp. Trong
H§H tËp trung, hÖ thèng m¸y tÝnh lµ tËp trung: CPU (mét hoÆc nhiÒu) vµ bé nhí trong
tháa m·n mét sè tÝnh chÊt nguyªn thñy cña chóng (vÝ dô, tèc ®é truy nhËp cña mét
CPU bÊt kú tíi mét ®Þa chØ bé nhí trong bÊt kú lµ ®ång nhÊt ...). Coi r»ng chØ cã duy
nhÊt "mét bé CPU" cïng duy nhÊt "mét bé nhí trong" vµ kh«ng hÒ quan t©m ®Õn sù
kh¸c biÖt thêi gian truyÒn th«ng gi÷a c¸c CPU hay gi÷a c¸c bé phËn cña bé nhí trong.
Trong c¸c H§H truyÒn thèng, chøc n¨ng hÖ qu¶n trÞ tµi nguyªn ®−îc nhÊn m¹nh h¬n
cho nªn viÖc thiÕt kÕ chóng ®Þnh h−íng vµo khai th¸c hiÖu qu¶ c¸c tµi nguyªn phÇn
cøng cña hÖ thèng. C¸c bµi to¸n ®iÒu khiÓn CPU (lËp lÞch), ®iÒu khiÓn bé nhí trong,
®iÒu khiÓn d÷ liÖu ®−îc ®Æc biÖt chó ý. H§H truyÒn thèng ®−îc tiÕn hãa tõ mét
ch−¬ng tr×nh ®¬n gi¶n (cung cÊp mét giao diÖn ng−êi dïng vµ ®iÒu khiÓn vµo - ra) tíi
mét hÖ ®a ng−êi dïng/®a bµi to¸n hoµn h¶o víi c¸c yªu cÇu vÒ qu¶n trÞ rÊt phøc t¹p ®èi
víi QT, bé nhí, file vµ thiÕt bÞ. Sù tiÕn hãa nµy ®−îc thÓ hiÖn trong b¶ng 1.2 mµ c¸c
chøc n¨ng qu¶n lý ®−îc ®Æt ra nh»m ®¸p øng mçi yªu cÇu bæ sung.
B¶ng 1.2. Chøc n¨ng chÝnh cña hÖ ®iÒu hµnh tËp trung
Yªu cÇu hÖ thèng
Chøc n¨ng qu¶n lý
Ng−êi dïng c¸ nh©n
Giao diÖn ng−êi dïng, §iÒu khiÓn vµo - ra,
ng¾t, ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ
Vµo - ra hiÖu qu¶
ThiÕt bÞ vµo - ra ¶o, spooling
Ch−¬ng tr×nh lín
Bé nhí ¶o, ph©n trang hay ph©n segment
§a ch−¬ng tr×nh vµ ph©n chia thêi gian
§a ng−êi dïng
LËp lÞch qu¸ tr×nh
§iÒu khiÓn truy nhËp vµ b¶o vÖ
Chia xÎ file vµ ®iÒu khiÓn ®ång thêi
§a bµi to¸n (®a nhiÖm)
Xö lý ®ång thêi
§ång bé hãa qu¸ tr×nh, bÕ t¾c
TruyÒn th«ng liªn qu¸ tr×nh
- 4-
Hµ Quang Thôy
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
Cã mét l−u ý nhá vÒ chÝnh kh¸i niÖm hÖ ®iÒu hµnh trong thêi kú ®¸nh dÊu sù ph¸t triÓn
m¹nh cña H§H truyÒn thèng (vµo kho¶ng nh÷ng n¨m 1980). Trong nhiÒu tµi liÖu, ®Æc
biÖt lµ tµi liÖu vÒ thiÕt kÕ H§H, "hÖ ®iÒu hµnh" ®−îc hiÓu theo nh÷ng néi dung ®· ®−îc
tr×nh bµy trªn ®©y. Nh−ng trong kh«ng Ýt c¸c tµi liÖu kh¸c, "hÖ ®iÒu hµnh" ®−îc hiÓu
nh− bé c¸c ch−¬ng tr×nh hÖ thèng (xem h×nh 1.3) ®−îc cung cÊp cho ng−êi sö dông vµ
ngoµi nh÷ng thµnh tè ®· nãi - t−¬ng øng víi thµnh phÇn ®iÒu kiÓn, H§H cßn cã thµnh
phÇn øng dông vµ thµnh phÇn tiÖn Ých. Lý do chÝnh cña viÖc më réng néi dung kh¸i
niÖm vÒ H§H nh− vËy liªn quan ®Õn s¶n phÈm kÕt qu¶ cung cÊp cho ng−êi sö dông lµ
mét "bé phÇn mÒm hÖ ®iÒu hµnh". Tuy nhiªn, khi tr×nh bµy b¶n chÊt cña H§H, c¸ch
quan niÖm nµy còng nhÊt qu¸n víi c¸ch quan niÖm ®· nãi vµ néi dung trong gi¸o tr×nh
nµy nhÊt qu¸n theo c¸ch quan niÖm nh− vËy.
Ng−êi dïng
C¸c ch−¬ng tr×nh øng dông
Tr×nh biªn dÞch
Tr×nh so¹n th¶o
Tr×nh th«ng dÞch
HÖ ®iÒu hµnh (Lêi gäi hÖ thèng, nh©n)
ch−¬ng tr×nh
hÖ thèng
Ng«n ng÷ m¸y
Vi ch−¬ng tr×nh t¹i ROM
phÇn cøng
ThiÕt bÞ vËt lý
H×nh 1.3. Mét c¸ch nh×n kh¸c vÒ kiÕn tróc møc hÖ thèng m¸y tÝnh
TiÕp theo trong môc d−íi ®©y, chóng ta m« t¶ s¬ l−îc qu¸ tr×nh tiÕn hãa cña H§H
truyÒn thèng.
1.2.0. TiÕn hãa hÖ ®iÒu hµnh truyÒn thèng
a. HÖ ®iÒu hµnh ®¬n ch−¬ng tr×nh
H§H ®¬n ch−¬ng tr×nh (H§H d·y: serial OS) xuÊt hiÖn ®Çu tiªn: ch−¬ng tr×nh cña
ng−êi dïng ®−îc xÕp hµng ®Ó lÇn l−ît ®−îc ®−a vµo bé nhí trong vµ ch¹y (thùc hiÖn).
Mét ch−¬ng tr×nh sau khi ®−îc n¹p tõ dßng xÕp hµng vµo bé nhí trong ®−îc hÖ thèng
(cïng toµn bé tµi nguyªn) phôc vô tõ khi ch−¬ng tr×nh b¾t ®Çu ch¹y cho ®Õn lóc
ch−¬ng tr×nh kÕt thóc. Mét ch−¬ng tr×nh ®−îc n¹p vµo bé nhí nh− vËy cã thÓ ®−îc thùc
hiÖn víi nhiÒu bé d÷ liÖu. ChØ khi ch−¬ng tr×nh nµy kÕt thóc th× míi n¹p tiÕp ch−¬ng
tr×nh kh¸c trong dßng ®îi vµo bé nhí trong. Trong hÖ thèng ®¬n ch−¬ng tr×nh thùc chÊt
kh«ng cÇn gi¶i quyÕt bµi to¸n ®iÒu khiÓn CPU (lËp lich) v× CPU ®· ®−îc dµnh riªng
cho ch−¬ng tr×nh hiÖn t¹i.
Tuy nhiªn, viÖc n¹p ch−¬ng tr×nh vµ d÷ liÖu vµo bé nhí trong lµm viÖc l¹i liªn quan
®Õn thiÕt bÞ vµo-ra ®a d¹ng mµ trong giai ®o¹n ban ®Çu phæ biÕn lµ vµo b×a ®ôc lç (thiÕt
bÞ vµo chuÈn) vµ ra m¸y in (thiÕt bÞ ra chuÈn). Vµ tíi mét thêi ®iÓm, ra ®êi CPU tèc ®é
cao, tèc ®é n¹p b×a còng nh− tèc ®é in ra kh«ng theo kÞp víi tèc ®é cña CPU, v× thÕ
lµm t¨ng thêi gian nghØ v« Ých cña CPU mµ g©y ra l·ng phÝ. §ßi hái cÇn c¶i tiÕn nh»m
t¨ng hiÖu qu¶ ho¹t ®éng. Mét trong nh÷ng c¶i tiÕn ®èi víi H§H ®¬n ch−¬ng tr×nh lµ
ho¹t ®éng theo chÕ ®é SPOOLING (Simultaneous Peripheral Operation OnLine), mµ
theo ®ã tÊt c¶ viÖc vµo - ra ®èi víi H§H lµ lµm viÖc víi ®Üa cøng cßn vµo - ra tõ ®Üa
- 5-
nguon tai.lieu . vn
Hµ Quang Thôy
ch−¬ng I. C¸c nguyªn lý c¬ b¶n cña hÖ ®iÒu hµnh
1.1 Sù tiÕn ho¸ cña hÖ ®iÒu hµnh hiÖn ®¹i
a. Kh¸i niÖm hÖ ®iÒu hµnh
HÖ ®iÒu hµnh (Operating System - OS, d−íi ®©y viÕt t¾t tiÕng ViÖt lµ H§H) lµ mét hÖ
thèng c¸c ch−¬ng tr×nh (vµ d÷ liÖu - tham sè hÖ thèng) ®−îc cµi ®Æt s½n (d−íi d¹ng c¸c
file trªn ®Üa tõ - b¨ng tõ) thùc hiÖn hai chøc n¨ng c¬ b¶n:
- Chøc n¨ng cña mét hÖ thèng qu¶n trÞ tµi nguyªn: Qu¶n trÞ, ph©n phèi c«ng
viÖc cho hÖ thèng thiÕt bÞ ®Ó hÖ thèng thiÕt bÞ ho¹t ®éng hiÖu qu¶ nhÊt,
- Chøc n¨ng cña mét m¸y tÝnh më réng (m¸y tÝnh ¶o): Phôc vô nhu cÇu ®a d¹ng
cña ng−êi dïng mét c¸ch tèt nhÊt.
Theo c¸ch nãi cô thÓ h¬n, H§H lµ mét bé c¸c m«®un phÇn mÒm hÖ thèng ®ãng vai trß
giao diÖn gi÷a ch−¬ng tr×nh øng dông víi phÇn cøng hÖ thèng, víi môc tiªu ®¹t tíi mét
hÖ thèng m¸y tÝnh hiÖu qu¶, tin cËy vµ dÔ sö dông. Mét c¸ch ®¹i thÓ, tån t¹i c¸c chøc
n¨ng riªng biÖt cña H§H nh− lËp lÞch lµm viÖc cña bé xö lý (hoÆc c¸c bé xö lý), phèi
hîp thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh (QT: process) t−¬ng t¸c nhau, qu¶n lý c¸c tµi nguyªn hÖ
thèng (ch¼ng h¹n nh− c¸c thiÕt bÞ vµo/ra, bé nhí trong, File...) ... nh»m n©ng cao n¨ng
lùc ®iÒu khiÓn vµ b¶o vÖ, duy tr× tÝnh toµn vÑn hÖ thèng, thi hµnh kh«i phôc lçi vµ cung
cÊp mét giao diÖn ng−êi dïng. H§H th−êng cÊu tróc hai yªu cÇu nµy thµnh hai líp:
dÞch vô hÖ thèng vµ nh©n cña H§H.
DÞch vô hÖ thèng lµ nh÷ng chøc n¨ng møc cao ®−îc ch−¬ng tr×nh øng dông nhËn biÕt
cßn nh©n (th−êng trùc trong bé nhí trong) chØ ®¶m b¶o nh÷ng chøc n¨ng mang tÝnh c¬
b¶n nhÊt vµ phô thuéc vµo kiÕn tróc h¹ tÇng.
H×nh 1.1. m« t¶ khung nh×n ®¬n gi¶n vÒ hÖ thèng m¸y tÝnh theo cÊu tróc líp. VÞ trÝ cña
dÞch vô hÖ thèng trong h×nh cho thÊy vai trß quan träng cña líp nµy.
Ng−êi dïng
Ch−¬ng tr×nh øng dông
DÞch vô hÖ thèng
Nh©n
PhÇn cøng m¸y tÝnh
H×nh 1.1. CÊu tróc líp cña hÖ thèng m¸y tÝnh
• Víi ý nghÜa ®ãng vai trß nh− mét m¸y tÝnh ¶o, theo c¸ch nh×n cña ng−êi dïng (tõ líp
ch−¬ng tr×nh øng dông), H§H lµ sù trõu t−îng hãa cña hÖ thèng m¸y tÝnh ®−îc tr×nh
diÔn b»ng c¸c dÞch vô hÖ thèng: H§H ®−îc chØ dÉn nh− lµ mét m¸y më réng (m¸y tÝnh
¶o). Môc ®Ých cña líp dÞch vô hÖ thèng lµ nh»m che ®Ëy ®i nh÷ng chi tiÕt cña hÖ thèng
(phÇn cøng vµ phÇn mÒm) ®èi víi ng−êi dïng.
• Theo c¸ch nh×n cña ng−êi qu¶n trÞ hÖ thèng, dÞch vô hÖ thèng vµ nh©n ®−îc coi lµ
ng−êi qu¶n lý tµi nguyªn. Qu¶n lý hÖ thèng tµi nguyªn (CPU, bé nhí, hÖ thèng vµo ra,
file) kh«ng chØ kiÓm so¸t ®−îc t×nh tr¹ng cña c¸c tµi nguyªn mµ cßn nh»m khai th¸c
- 1-
Hµ Quang Thôy
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
hiÖu qu¶ nhÊt. Mét sè bµi to¸n ®iÓn h×nh nh− ®iÒu khiÓn bé nhí, lËp lÞch QT, ®iÒu
khiÓn liªn QT, ®iÒu khiÓn file, ®iÒu khiÓn vµo ra ...
M¸y tÝnh më réng vµ qu¶n lý tµi nguyªn lµ hai thuËt ng÷ chung nhÊt ®−îc dïng ®Ó x¸c
®Þnh mét H§H. M¸y tÝnh më réng (trõu t−îng m¸y) lµ môc tiªu thiÕt kÕ nguyªn thñy
®èi víi H§H vµ qu¶n lý tµi nguyªn gi¶i nghÜa cho viÖc thùc hiÖn môc tiªu ®ã.
ThiÕt kÕ H§H truyÒn thèng th−êng b¾t ®Çu tõ yÕu tè quan träng h¬n lµ qu¶n lý tµi
nguyªn, trong khi ®ã thiÕt kÕ H§H hiÖn ®¹i l¹i tËp trung nhiÒu h¬n vµo yÕu tè trõu
t−îng m¸y. Vµ mét lÏ tÊt nhiªn lµ yÕu tè nµo lµ quan träng h¬n l¹i phô thuéc vµo sù
quan t©m tõ phÝa ng−êi dïng.
b. S¬ bé vÒ sù tiÐn hãa cña hÖ ®iÒu hµnh
Trong m¸y tÝnh thuéc c¸c thÕ hÖ ®Çu tiªn kh«ng cã H§H. C¸c thao t¸c chän c«ng viÖc,
ph©n c«ng c«ng viÖc ®Òu do thao t¸c viªn (vµ thËm chÝ ngay chÝnh ng−êi lËp tr×nh)
thùc hiÖn. Theo thêi gian, n¨ng lùc cña m¸y tÝnh ®−îc n©ng cao: vÒ tèc ®é xö lý cña
CPU, vÒ dung l−îng bé nhí, vÒ hÖ thèng thiÕt bÞ ngo¹i vi, vÒ phÇn mÒm hÖ thèng còng
nh− sè l−îng vµ n¨ng lùc ng−êi sö dông t¨ng tr−ëng vµ v× vËy cÇn cã mét hÖ thèng
ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tù ®éng hÖ thèng m¸y tÝnh. Nh÷ng yÕu tè thùc tÕ nh− vËy lµm
n¶y sinh nh÷ng ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt cho viÖc xuÊt hiÖn c¸c H§H ®¬n gi¶n.
LÞch sö tiÕn hãa cña H§H tr×nh diÔn mét qu¸ tr×nh chuyÓn hãa tõng b−íc trong viÖc
thiÕt kÕ, tõ nhÊn m¹nh chøc n¨ng qu¶n trÞ tµi nguyªn sang nhÊn m¹nh chøc n¨ng m¸y
tÝnh më réng. Theo m« h×nh trong h×nh 1.1. th× ®iÒu ®ã ®−îc thÓ hiÖn viÖc chuyÓn hãa
tõ nhÊn m¹nh nh©n sang nhÊn m¹nh c¸c dÞch vô hÖ thèng.
Theo lÞch sö tiÕn hãa, H§H hiÖn ®¹i ®−îc ph©n ra thµnh 4 thÕ hÖ: H§H truyÒn thèng
(tËp trung), hÖ ®iÒu m¹ng, H§H ph©n t¸n vµ hÖ tù trÞ céng t¸c. ThÕ hÖ gÇn ®©y nhÊt (hÖ
tù trÞ céng t¸c) chó träng thiÕt kÕ c¸c øng dông ph©n t¸n trong m«i tr−êng hÖ thèng më
(bao gåm c¸c thµnh phÇn hÖ thèng hçn t¹p ®−îc tÝch hîp mÒm dÎo vµ cã tÝnh kh¶
chuyÓn nh»m hç trî viÖc céng t¸c thùc hiÖn theo quy m« lín ë møc øng dông).
D−íi ®©y m« t¶ s¬ bé vÒ c¸ch thøc ph©n biÖt c¸c H§H nµy theo (1) ®é kÕt dÝnh phÇn
cøng-phÇn mÒm vµ (2) tæ hîp môc tiªu-®Æc tr−ng.
ChiÒu gi¶m ®é kÕt dÝnh phÇn cøng- phÇn mÒm
ThÕ hÖ 1
ThÕ hÖ 3
ThÕ hÖ 4
ThÕ hÖ 2
HÖ ®iÒu
hµnh tËp
trung
HÖ ®iÒu
hµnh ph©n
t¸n
HÖ ®iÒu
hµnh tù trÞ
céng t¸c
HÖ ®iÒu
hµnh m¹ng
H×nh 1.2. Ph©n bè cña c¸c thÕ hÖ hÖ ®iÒu hµnh theo ®é kÕt dÝnh
• §é kÕt dÝnh phÇn cøng-phÇn mÒm cho biÕt hÖ thèng lµ "tËp trung ®Õn møc ®é nµo",
®−îc ®o b»ng tæ hîp kÕt dÝnh phÇn cøng vµ kÕt dÝnh phÇn mÒm. Theo ®ã, ph©n bè c¸c
thÕ hÖ H§H ®−îc s¾p xÕp nh− h×nh 1.2. Tû sè gi÷a tæng phÝ truyÒn th«ng liªn bé xö lý
so víi thêi gian truyÒn th«ng nét t¹i bé xö lý cµng thÊp th× kÕt dÝnh phÇn cøng cµng
chÆt. KÕt dÝnh phÇn mÒm chÆt nÕu phÇn mÒm ®iÒu khiÓn tËp trung vµ sö dông th«ng tin
toµn côc.
- H§H tËp trung kÕt dÝnh phÇn cøng - phÇn mÒm chÆt.
- 2-
Hµ Quang Thôy
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
- H§H ph©n t¸n (DOS): phÇn mÒm kÕt dÝnh chÆt trªn nÒn phÇn cøng kÕt dÝnh
láng,
- H§H m¹ng (NOS): c¶ phÇn mÒm lÉn phÇn cøng ®Òu kÕt dÝnh láng,
- HÖ tù trÞ céng t¸c (CAS) lµm gi¶m kÕt dÝnh chÆt phÇn mÒm (c¸ch nh×n l«gic
tËp trung cña DOS). CAS n»m gi÷a NOS vµ DOS.
• Ph©n biÖt H§H theo tæ hîp môc tiªu-®Æc tr−ng
B¶ng 1.1 tr×nh bµy sù ph©n biÖt c¸c thÕ hÖ H§H theo tæ hîp môc tiªu-®Æc tr−ng.
B¶ng 1.1. Ph©n biÖt hÖ ®iÒu hµnh theo môc tiªu-®Æc tr−ng
ThÕ hÖ HÖ thèng
§Æc tr−ng
Môc tiªu
Qu¶n trÞ qu¸ tr×nh
Qu¶n trÞ tµi nguyªn
Qu¶n trÞ bé nhí
1
H§H tËp trung
M¸y tÝnh më réng (¶o)
Qu¶n trÞ vµo-ra
Qu¶n trÞ file
Truy nhËp tõ xa
Chia xÎ tµi nguyªn
2
H§H m¹ng
Trao ®æi th«ng tin
(liªn thao t¸c)
DuyÖt m¹ng
Khung c¶nh toµn côc
C¸ch nh×n cña mét m¸y
cña: HÖ thèng file,
tÝnh duy nhÊt cña mét hÖ
Kh«ng gian tªn,
3
H§H ph©n t¸n
thèng phøc hîp c¸c m¸y
Thêi gian, an toµn,
tÝnh (tÝnh trong suèt)
N¨ng lùc tÝnh to¸n
C¸c øng dông ph©n t¸n Lµm viÖc céng t¸c (tù
4
HÖ tù trÞ céng t¸c
lµ më vµ céng t¸c
trÞ)
Môc tiªu nguyªn thñy cña H§H lµ m¸y tÝnh ¶o (virtual computer). Ba môc tiªu bæ
sung lµ liªn thao t¸c, trong suèt vµ tù trÞ hiÖn vÉn ®ang lµ nh÷ng néi dung nghiªn cøu,
ph¸t triÓn.
- Môc tiªu liªn thao t¸c h−íng tíi n¨ng lùc t¹o ra ®iÒu kiÖn thuËn tiÖn cho viÖc
trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c thµnh phÇn hçn t¹p trong hÖ thèng. §©y lµ môc tiªu gîi më
nguyªn thuû dÉn tíi viÖc thiÕt kÕ H§H m¹ng trong mét m«i tr−êng hçn t¹p.
- Kh¸i niÖm trong suèt (transparency) vµ kh¸i niÖm ¶o t−¬ng tù nhau ë chç
cung cÊp tÝnh trõu t−îng cao cho hÖ thèng. §iÒu kh¸c biÖt gi÷a hai kh¸i niÖm nµy lµ
theo tÝnh ¶o, ng−êi dïng cã thÓ nh×n thÊy c¸i hä muèn, trong khi ®ã tÝnh trong suèt
®¶m b¶o r»ng ng−êi dïng kh«ng nh×n thÊy nh÷ng c¸i hä kh«ng muèn. ¶o lµ môc tiªu
quan träng cña H§H tËp trung cßn trong suèt lµ môc tiªu quan träng cña DOS. Kh¸i
niÖm trong suèt cho phÐp m« t¶ DOS nh− mét hÖ thèng cung cÊp mét khung c¶nh
l«gic cña hÖ thèng cho ng−êi dïng, ®éc lËp víi h¹ tÇng vËt lý. Ng−êi dïng cã ®−îc
c¸ch nh×n cña m¸y tÝnh ®¬n cho mét hÖ thèng m¸y tÝnh phøc hîp: sù tån t¹i cña h¹
tÇng m¹ng vµ ho¹t ®éng cña hÖ thèng lµ trong suèt víi ng−êi dïng. Tõ "trong suèt" ë
®©y ®−îc hiÓu theo nghÜa 'thuÇn khiÕt" cña mét m«i tr−êng thuÇn nhÊt.
- Trong suèt lµ mét môc tiªu qu¸ cao. H¬n n÷a, kh«ng b¾t buéc ph¶i lu«n cè ®¹t
tíi tÝnh trong suèt v× nã bao gãi mét ®é tËp trung nµo ®ã. §iÒu ch¾c ch¾n phï hîp víi
ng−êi dïng lµ hä thÝch cã ®−îc c¸i nh×n riªng vÒ hÖ thèng. Ng−êi dïng cÇn mét m«i
tr−êng më kh«ng ®ßi hái nhÊt thiÕt vÒ tÝnh trong suèt mµ chØ cÇn hÖ thèng cung cÊp
- 3-
Hµ Quang Thôy
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
tÝnh më ®Ó ng−êi dïng biÕn ®æi, chuyÓn, di tró, më réng phÇn mÒm øng dông cña hä
mét c¸ch ®éc lËp ®èi víi sù hçn t¹p cña hÖ thèng. Lý do lµ, nh− lÏ rÊt tù nhiªn, ng−êi
dïng biÕt ®−îc sù tån t¹i cña tµi nguyªn phøc vµ sù hiÖn diÖn cña c¸c ng−êi dïng kh¸c,
vµ ng−êi dïng trë thµnh céng t¸c hoµn toµn víi hÖ thèng. Tõ ®ã, hÖ thèng phÇn mÒm
®−îc x©y dùng nhê viÖc tÝch hîp c¸c dÞch vô céng t¸c, ®−îc cung cÊp tõ c¸c ®¬n vÞ tù
trÞ. KiÓu ho¹t ®éng nh− vËy cña hÖ tù trÞ céng t¸c rÊt gièng x· héi loµi ng−êi. HiÖn t¹i
mét sè hÖ thèng phÇn mÒm líp gi÷a (middleware) ®−îc x©y dùng nh− nh÷ng phiªn b¶n
(version) ban ®Çu cña hÖ tù trÞ céng t¸c.
Liªn thao t¸c, trong suèt, vµ tù trÞ lµ nh÷ng tÝnh chÊt rÊt ®¸ng mong muèn. Ng−êi dïng
kh«ng ph¶i (th−êng lµ kh«ng cÇn thiÕt) biÕt H§H hiÖn t¹i cã ph¶i lµ m¹ng, DOS, CAS
hay kh«ng. HÇu hÕt c¸c H§H hiÖn ®¹i lµ mét hÖ thèng tÝch hîp. Nã lµ viÖc tiÕn hãa tõ
H§H tËp trung tíi H§H m¹ng, H§H ph©n t¸n vµ sau ®ã lµ hÖ tù trÞ céng t¸c, trong ®ã
ng−êi dïng tiÕp xóc víi viÖc x©y dùng c¸c øng dông céng t¸c lín dùa trªn c¸c khèi ®·
®−îc cÊu tróc hoµn h¶o.
1.2. Tæng quan vÒ hÖ ®iÒu hµnh truyÒn thèng
Nh− ®· biÕt, H§H truyÒn thèng (cßn ®−îc gäi lµ H§H tËp trung víi ®¬n/®a bé xö lý)
ch¹y trªn mét m¸y tÝnh lµ thÕ hÖ H§H ®Çu tiªn, víi ®é kÕt dÝnh chÆt chÏ phÇn mÒm phÇn cøng trong ®ã mäi tµi nguyªn ®−îc chia xÎ mét c¸ch néi t¹i vµ truyÒn th«ng liªn
xö lý/liªn QT ®−îc thùc hiÖn qua hoÆc chia xÎ bé nhí hoÆc ng¾t QT trùc tiÕp. Trong
H§H tËp trung, hÖ thèng m¸y tÝnh lµ tËp trung: CPU (mét hoÆc nhiÒu) vµ bé nhí trong
tháa m·n mét sè tÝnh chÊt nguyªn thñy cña chóng (vÝ dô, tèc ®é truy nhËp cña mét
CPU bÊt kú tíi mét ®Þa chØ bé nhí trong bÊt kú lµ ®ång nhÊt ...). Coi r»ng chØ cã duy
nhÊt "mét bé CPU" cïng duy nhÊt "mét bé nhí trong" vµ kh«ng hÒ quan t©m ®Õn sù
kh¸c biÖt thêi gian truyÒn th«ng gi÷a c¸c CPU hay gi÷a c¸c bé phËn cña bé nhí trong.
Trong c¸c H§H truyÒn thèng, chøc n¨ng hÖ qu¶n trÞ tµi nguyªn ®−îc nhÊn m¹nh h¬n
cho nªn viÖc thiÕt kÕ chóng ®Þnh h−íng vµo khai th¸c hiÖu qu¶ c¸c tµi nguyªn phÇn
cøng cña hÖ thèng. C¸c bµi to¸n ®iÒu khiÓn CPU (lËp lÞch), ®iÒu khiÓn bé nhí trong,
®iÒu khiÓn d÷ liÖu ®−îc ®Æc biÖt chó ý. H§H truyÒn thèng ®−îc tiÕn hãa tõ mét
ch−¬ng tr×nh ®¬n gi¶n (cung cÊp mét giao diÖn ng−êi dïng vµ ®iÒu khiÓn vµo - ra) tíi
mét hÖ ®a ng−êi dïng/®a bµi to¸n hoµn h¶o víi c¸c yªu cÇu vÒ qu¶n trÞ rÊt phøc t¹p ®èi
víi QT, bé nhí, file vµ thiÕt bÞ. Sù tiÕn hãa nµy ®−îc thÓ hiÖn trong b¶ng 1.2 mµ c¸c
chøc n¨ng qu¶n lý ®−îc ®Æt ra nh»m ®¸p øng mçi yªu cÇu bæ sung.
B¶ng 1.2. Chøc n¨ng chÝnh cña hÖ ®iÒu hµnh tËp trung
Yªu cÇu hÖ thèng
Chøc n¨ng qu¶n lý
Ng−êi dïng c¸ nh©n
Giao diÖn ng−êi dïng, §iÒu khiÓn vµo - ra,
ng¾t, ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ
Vµo - ra hiÖu qu¶
ThiÕt bÞ vµo - ra ¶o, spooling
Ch−¬ng tr×nh lín
Bé nhí ¶o, ph©n trang hay ph©n segment
§a ch−¬ng tr×nh vµ ph©n chia thêi gian
§a ng−êi dïng
LËp lÞch qu¸ tr×nh
§iÒu khiÓn truy nhËp vµ b¶o vÖ
Chia xÎ file vµ ®iÒu khiÓn ®ång thêi
§a bµi to¸n (®a nhiÖm)
Xö lý ®ång thêi
§ång bé hãa qu¸ tr×nh, bÕ t¾c
TruyÒn th«ng liªn qu¸ tr×nh
- 4-
Hµ Quang Thôy
Bµi gi¶ng HÖ ®iÒu hµnh ph©n t¸n (PhÇn 1)
Cã mét l−u ý nhá vÒ chÝnh kh¸i niÖm hÖ ®iÒu hµnh trong thêi kú ®¸nh dÊu sù ph¸t triÓn
m¹nh cña H§H truyÒn thèng (vµo kho¶ng nh÷ng n¨m 1980). Trong nhiÒu tµi liÖu, ®Æc
biÖt lµ tµi liÖu vÒ thiÕt kÕ H§H, "hÖ ®iÒu hµnh" ®−îc hiÓu theo nh÷ng néi dung ®· ®−îc
tr×nh bµy trªn ®©y. Nh−ng trong kh«ng Ýt c¸c tµi liÖu kh¸c, "hÖ ®iÒu hµnh" ®−îc hiÓu
nh− bé c¸c ch−¬ng tr×nh hÖ thèng (xem h×nh 1.3) ®−îc cung cÊp cho ng−êi sö dông vµ
ngoµi nh÷ng thµnh tè ®· nãi - t−¬ng øng víi thµnh phÇn ®iÒu kiÓn, H§H cßn cã thµnh
phÇn øng dông vµ thµnh phÇn tiÖn Ých. Lý do chÝnh cña viÖc më réng néi dung kh¸i
niÖm vÒ H§H nh− vËy liªn quan ®Õn s¶n phÈm kÕt qu¶ cung cÊp cho ng−êi sö dông lµ
mét "bé phÇn mÒm hÖ ®iÒu hµnh". Tuy nhiªn, khi tr×nh bµy b¶n chÊt cña H§H, c¸ch
quan niÖm nµy còng nhÊt qu¸n víi c¸ch quan niÖm ®· nãi vµ néi dung trong gi¸o tr×nh
nµy nhÊt qu¸n theo c¸ch quan niÖm nh− vËy.
Ng−êi dïng
C¸c ch−¬ng tr×nh øng dông
Tr×nh biªn dÞch
Tr×nh so¹n th¶o
Tr×nh th«ng dÞch
HÖ ®iÒu hµnh (Lêi gäi hÖ thèng, nh©n)
ch−¬ng tr×nh
hÖ thèng
Ng«n ng÷ m¸y
Vi ch−¬ng tr×nh t¹i ROM
phÇn cøng
ThiÕt bÞ vËt lý
H×nh 1.3. Mét c¸ch nh×n kh¸c vÒ kiÕn tróc møc hÖ thèng m¸y tÝnh
TiÕp theo trong môc d−íi ®©y, chóng ta m« t¶ s¬ l−îc qu¸ tr×nh tiÕn hãa cña H§H
truyÒn thèng.
1.2.0. TiÕn hãa hÖ ®iÒu hµnh truyÒn thèng
a. HÖ ®iÒu hµnh ®¬n ch−¬ng tr×nh
H§H ®¬n ch−¬ng tr×nh (H§H d·y: serial OS) xuÊt hiÖn ®Çu tiªn: ch−¬ng tr×nh cña
ng−êi dïng ®−îc xÕp hµng ®Ó lÇn l−ît ®−îc ®−a vµo bé nhí trong vµ ch¹y (thùc hiÖn).
Mét ch−¬ng tr×nh sau khi ®−îc n¹p tõ dßng xÕp hµng vµo bé nhí trong ®−îc hÖ thèng
(cïng toµn bé tµi nguyªn) phôc vô tõ khi ch−¬ng tr×nh b¾t ®Çu ch¹y cho ®Õn lóc
ch−¬ng tr×nh kÕt thóc. Mét ch−¬ng tr×nh ®−îc n¹p vµo bé nhí nh− vËy cã thÓ ®−îc thùc
hiÖn víi nhiÒu bé d÷ liÖu. ChØ khi ch−¬ng tr×nh nµy kÕt thóc th× míi n¹p tiÕp ch−¬ng
tr×nh kh¸c trong dßng ®îi vµo bé nhí trong. Trong hÖ thèng ®¬n ch−¬ng tr×nh thùc chÊt
kh«ng cÇn gi¶i quyÕt bµi to¸n ®iÒu khiÓn CPU (lËp lich) v× CPU ®· ®−îc dµnh riªng
cho ch−¬ng tr×nh hiÖn t¹i.
Tuy nhiªn, viÖc n¹p ch−¬ng tr×nh vµ d÷ liÖu vµo bé nhí trong lµm viÖc l¹i liªn quan
®Õn thiÕt bÞ vµo-ra ®a d¹ng mµ trong giai ®o¹n ban ®Çu phæ biÕn lµ vµo b×a ®ôc lç (thiÕt
bÞ vµo chuÈn) vµ ra m¸y in (thiÕt bÞ ra chuÈn). Vµ tíi mét thêi ®iÓm, ra ®êi CPU tèc ®é
cao, tèc ®é n¹p b×a còng nh− tèc ®é in ra kh«ng theo kÞp víi tèc ®é cña CPU, v× thÕ
lµm t¨ng thêi gian nghØ v« Ých cña CPU mµ g©y ra l·ng phÝ. §ßi hái cÇn c¶i tiÕn nh»m
t¨ng hiÖu qu¶ ho¹t ®éng. Mét trong nh÷ng c¶i tiÕn ®èi víi H§H ®¬n ch−¬ng tr×nh lµ
ho¹t ®éng theo chÕ ®é SPOOLING (Simultaneous Peripheral Operation OnLine), mµ
theo ®ã tÊt c¶ viÖc vµo - ra ®èi víi H§H lµ lµm viÖc víi ®Üa cøng cßn vµo - ra tõ ®Üa
- 5-