Thực đơn
trang chủMạng xã hội

Hệ thống vận hành là gì? Hệ điều hành trên máy tính là gì - tóm tắt về hệ điều hành

Hệ điều hành: mục đích và chức năng chính

Khái niệm hệ điều hành

Hệ điều hành (OS) là tập hợp các chương trình đảm bảo sự tương tác của tất cả các bộ phận phần cứng và phần mềm của máy tính với nhau và sự tương tác giữa người dùng và máy tính.

Hệ điều hành đảm bảo hoạt động toàn diện của tất cả các thành phần máy tính và cũng cung cấp cho người dùng quyền truy cập vào các khả năng phần cứng của máy tính. Hệ điều hành là thành phần cơ bản và cần thiết của phần mềm máy tính; nếu không có nó thì về nguyên tắc máy tính không thể hoạt động được.

Thành phần hệ điều hành

Cấu trúc hệ điều hành bao gồm các mô-đun sau:

    mô-đun cơ sở (nhân hệ điều hành)- quản lý hoạt động của các chương trình và hệ thống tệp, cung cấp quyền truy cập vào nó và trao đổi tệp giữa các thiết bị ngoại vi;

T.e. dịch các lệnh từ ngôn ngữ chương trình sang ngôn ngữ “mã máy” mà máy tính có thể hiểu được

    bộ xử lý lệnh- giải mã và thực thi các lệnh của người dùng nhận được chủ yếu thông qua bàn phím;

T.e. hỏi người dùng các lệnh và thực hiện chúng. Ví dụ, người dùng có thể đưa ra lệnh để thực hiện một số thao tác trên tệp (sao chép, xóa, đổi tên), lệnh in tài liệu, v.v.

    trình điều khiển ngoại vi- phần mềm đảm bảo tính nhất quán giữa hoạt động của các thiết bị này và bộ xử lý (mỗi thiết bị ngoại vi xử lý thông tin khác nhau và ở tốc độ khác nhau);

T.e. các chương trình đặc biệt cung cấp khả năng kiểm soát hoạt động của thiết bị và phối hợp trao đổi thông tin với các thiết bị khác. Mỗi thiết bị có trình điều khiển riêng.

    chương trình dịch vụ bổ sung(tiện ích) - làm cho quá trình giao tiếp giữa người dùng và máy tính trở nên thuận tiện và linh hoạt

những thứ kia. Các chương trình như vậy cho phép bạn bảo trì đĩa, thực hiện các thao tác với tệp, làm việc trong mạng máy tính, v.v.

Mục đích của hệ điều hành

Hệ điều hành được thiết kế để giải quyết các nhiệm vụ sau:

    bảo trì phần cứng máy tính;

    tạo môi trường làm việc và giao diện người dùng;

    thực hiện các lệnh người dùng và hướng dẫn chương trình;

    tổ chức đầu vào/đầu ra, lưu trữ thông tin và

    quản lý tập tin và dữ liệu.

Theo định nghĩa, tất cả các nhiệm vụ được hệ điều hành giải quyết có thể được chia thành hai nhóm:

    cung cấp cho người dùng hoặc lập trình viên, thay vì phần cứng máy tính thực, một máy ảo mở rộng (tức là không thực sự tồn tại), thuận tiện hơn khi làm việc và dễ lập trình hơn;

    nâng cao hiệu quả sử dụng máy tính bằng cách quản lý hợp lý tài nguyên của máy tính theo một tiêu chí nào đó.

Tính năng của hệ điều hành

Chức năng chính:

    Theo yêu cầu của chương trình, thực hiện những hành động khá cơ bản (ở mức độ thấp) phổ biến ở hầu hết các chương trình và thường thấy trong hầu hết các chương trình (đầu vào và đầu ra dữ liệu, khởi động và dừng các chương trình khác, cấp phát và giải phóng bộ nhớ bổ sung, v.v. .).

    Truy cập được tiêu chuẩn hóa vào các thiết bị ngoại vi (thiết bị đầu vào/đầu ra).

    Quản lý RAM (phân phối giữa các tiến trình, tổ chức bộ nhớ ảo).

    Kiểm soát quyền truy cập vào dữ liệu trên phương tiện cố định (chẳng hạn như ổ cứng, đĩa quang, v.v.), được tổ chức trong một hệ thống tệp cụ thể.

    Cung cấp giao diện người dùng.

    Hoạt động mạng, hỗ trợ ngăn xếp giao thức mạng.

Chức năng bổ sung:

    Thực hiện các nhiệm vụ song song hoặc giả song song (đa nhiệm).

    Phân phối hiệu quả tài nguyên hệ thống máy tính giữa các quy trình.

    Sự khác biệt về quyền truy cập của các quy trình khác nhau vào tài nguyên.

    Việc tổ chức tính toán đáng tin cậy (không có khả năng một quy trình tính toán không có khả năng gây ảnh hưởng có chủ ý hoặc nhầm lẫn đến các tính toán trong quy trình khác) dựa trên việc phân định quyền truy cập vào các tài nguyên.

    Tương tác giữa các tiến trình: trao đổi dữ liệu, đồng bộ hóa lẫn nhau.

    Bảo vệ chính hệ thống cũng như dữ liệu và chương trình của người dùng khỏi các hành động của người dùng (độc hại hoặc không biết) hoặc các ứng dụng.

    Chế độ hoạt động đa người dùng và phân biệt quyền truy cập.

Sự phát triển của hệ điều hành và những ý tưởng cơ bản

Tiền thân của HĐH nên được coi là các chương trình tiện ích (bộ nạp khởi động và màn hình), cũng như các thư viện về các thói quen được sử dụng thường xuyên, bắt đầu được phát triển với sự ra đời của máy tính phổ thông thế hệ thứ nhất(cuối thập niên 1940). Các tiện ích giảm thiểu thao tác vật lý của người vận hành đối với thiết bị và các thư viện giúp tránh việc lập trình lặp lại các hành động giống nhau (thực hiện các thao tác I/O, tính toán các hàm toán học, v.v.).

Trong những năm 1950 và 60, các ý tưởng chính xác định chức năng của HĐH đã được hình thành và triển khai: chế độ hàng loạt, chia sẻ thời gian và đa nhiệm, phân chia quyền lực, thời gian thực, cấu trúc tệp và hệ thống tệp.

hệ điều hànhDOS

DOS là hệ điều hành đầu tiên dành cho máy tính cá nhân, đã trở nên phổ biến và là hệ điều hành chính cho máy tính IBM PC từ năm 1981 đến năm 1995. Theo thời gian, nó gần như được thay thế bởi các hệ điều hành mới, hiện đại Windows và Linux, nhưng trong một số trường hợp, DOS vẫn còn thuận tiện và duy nhất có thể làm việc trên máy tính (ví dụ: trong trường hợp người dùng làm việc với thiết bị hoặc phần mềm lỗi thời được viết từ lâu, v.v.)

Người dùng làm việc với hệ điều hành DOS bằng dòng lệnh; nó không có giao diện đồ họa riêng. Hệ điều hành DOS đã giúp bạn có thể hoạt động thành công với PC trong 15 năm, tuy nhiên, công việc này không thể gọi là thuận tiện. DOS đóng vai trò là “trung gian” giữa người dùng và máy tính và giúp biến các lệnh truy cập đĩa phức tạp thành đơn giản và dễ hiểu hơn, nhưng khi phát triển, bản thân nó trở nên “phát triển quá mức” với vô số lệnh và bắt đầu cản trở công việc với máy tính. Đây là lý do nảy sinh nhu cầu về một trung gian mới - đây là cách các chương trình shell xuất hiện.

Shell là một chương trình chạy trong HĐH và giúp người dùng làm việc với HĐH. Chương trình shell hiển thị rõ ràng toàn bộ cấu trúc tệp của máy tính: đĩa, thư mục, tệp. Các tập tin có thể được tìm kiếm, sao chép, di chuyển, xóa, sắp xếp, sửa đổi và khởi chạy chỉ bằng một vài phím. Một trong những phổ biến nhất là Norton Commander(NC). Giao diện đồ họa của Windows 3.1 và Windows 3.11 sử dụng khái niệm được gọi là "cửa sổ" có thể mở, di chuyển xung quanh màn hình và đóng lại. Những cửa sổ này “thuộc về” các chương trình khác nhau và phản ánh công việc của chúng.

DOS sử dụng hệ thống tập tin FAT. Một trong những nhược điểm của nó là hạn chế về tên tập tin và thư mục. Tên có thể chứa không quá 8 ký tự. Ngoài ra, DOS không phân biệt chữ thường và chữ hoa cùng tên.

Do DOS được tạo ra từ rất lâu nên nó không đáp ứng được yêu cầu của các hệ điều hành hiện đại ngày nay. Nó không thể trực tiếp sử dụng lượng lớn bộ nhớ được cài đặt trong các máy tính hiện đại.

Hệ điều hành MICROSOFT WINDOWS

Các shell đồ họa Widows 1.0, Widows 2.0, Widows 3.0, Widows 3.1 và Widows 3.11 chạy trên MS DOS, nghĩa là chúng không phải là hệ điều hành độc lập. Nhưng kể từ khi Windows ra đời đã mở ra những khả năng mới, Windows không được gọi là shell mà là môi trường.

Môi trường Windows được đặc trưng bởi các tính năng sau giúp phân biệt nó với các chương trình shell khác:

    Đa nhiệm;

    Giao diện phần mềm thống nhất;

    Giao diện người dùng thống nhất;

    Giao diện đồ họa người dùng;

    Giao diện phần cứng-phần mềm thống nhất.

Hệ điều hành DOS với lớp vỏ đồ họa Windows 3.1 và Windows 3.11 đã được thay thế bằng các hệ điều hành chính thức của dòng MS Windows (đầu tiên là Windows 95, sau đó là Windows 98, Windows 2000, Windows XP). Không giống như Windows 3.1 và Windows 3.11, chúng tự động khởi động sau khi bạn bật máy tính.

Trong MS Windows, việc sửa đổi tệp FAT–VFAT được sử dụng để lưu trữ tệp. Trong đó, độ dài của tên file và thư mục có thể lên tới 256 ký tự.

Trong hệ điều hành Windows, chuột được sử dụng rộng rãi khi làm việc với windows và các ứng dụng; trong MS DOS, chỉ sử dụng bàn phím.

MSWindows cũng có Thanh tác vụ. Nó làm cho cơ chế đa nhiệm rõ ràng hơn và tăng tốc đáng kể quá trình chuyển đổi giữa các ứng dụng.

Máy tính để bàn Windows được thiết kế để giúp người dùng mới làm quen dễ dàng nhất có thể, đồng thời cung cấp khả năng tùy chỉnh tối đa để phù hợp với nhu cầu cụ thể của người dùng nâng cao.

Hệ điều hànhLINUX

Linux là một hệ điều hành dành cho máy tính cá nhân và máy trạm tương thích với IBM. Nó là một hệ điều hành nhiều người dùng với cửa sổ đồ họa được nối mạng, Hệ thống X Window. Hệ điều hành Linux hỗ trợ các tiêu chuẩn hệ thống mở và giao thức Internet, đồng thời tương thích với các hệ thống Unix, DOS và MS Windows.

Là một hệ điều hành truyền thống, Linux thực hiện nhiều chức năng giống như DOS và Windows, nhưng hệ điều hành này đặc biệt mạnh mẽ và linh hoạt. Linux mang lại tốc độ, hiệu quả và tính linh hoạt của UNIX cho người dùng PC, đồng thời tận dụng mọi lợi ích của máy tính cá nhân. Khi làm việc với chuột, cả ba nút đều được sử dụng tích cực, cụ thể, nút giữa dùng để chèn các đoạn văn bản.

Sử dụng hệ thống Linux, bạn có thể biến bất kỳ máy cá nhân nào thành máy trạm. Ngày nay, Linux là hệ điều hành dành cho doanh nghiệp, giáo dục và lập trình cá nhân.

hệ điều hànhĐẠI HỌCX

UNIX là một nhóm các hệ điều hành di động, đa nhiệm và đa người dùng.

Hệ thống UNIX đầu tiên được phát triển vào năm 1969 bởi bộ phận Bell Labs của AT&T. Kể từ đó, một số lượng lớn các hệ thống UNIX khác nhau đã được tạo ra.

Một số tính năng đặc biệt của hệ thống UNIX bao gồm:

    sử dụng các tệp văn bản đơn giản để cấu hình và quản lý hệ thống;

    sử dụng rộng rãi các tiện ích được khởi chạy trên dòng lệnh;

    tương tác với người dùng thông qua thiết bị ảo - thiết bị đầu cuối;

    đại diện cho các thiết bị vật lý và ảo và một số thông tin liên lạc giữa các quá trình dưới dạng tệp;

    sử dụng các đường dẫn của một số chương trình, mỗi chương trình thực hiện một nhiệm vụ.

Các hệ thống UNIX có tầm quan trọng lịch sử to lớn vì chúng truyền bá một số khái niệm và cách tiếp cận hệ điều hành phổ biến ngày nay cũng như truyền bá một số khái niệm và cách tiếp cận phần mềm và hệ điều hành phổ biến ngày nay. Ngoài ra, trong quá trình phát triển hệ thống UNIX, ngôn ngữ C đã được tạo ra.

    HĐH là một tập hợp các chương trình có liên quan với nhau được thiết kế để nâng cao hiệu quả của phần cứng máy tính bằng cách quản lý hợp lý tài nguyên của nó, cũng như mang lại sự thuận tiện cho người dùng bằng cách cung cấp cho họ một máy ảo mở rộng.

    Các tài nguyên chính do HĐH quản lý bao gồm các tiến trình, bộ nhớ chính, bộ hẹn giờ, bộ dữ liệu, đĩa, ổ băng từ, máy in, thiết bị mạng và một số tài nguyên khác. Để giải quyết các vấn đề về quản lý tài nguyên, các hệ điều hành khác nhau sử dụng các thuật toán khác nhau, các tính năng của chúng cuối cùng sẽ quyết định diện mạo của hệ điều hành.

    Vì vậy, các yêu cầu đối với hệ điều hành mạng ngày nay bao gồm: tính đầy đủ về chức năng và quản lý tài nguyên hiệu quả, tính mô đun và khả năng mở rộng, tính di động và đa nền tảng, khả năng tương thích ở cấp độ ứng dụng và giao diện người dùng, độ tin cậy, khả năng chịu lỗi, bảo mật và hiệu suất.

Chú thích: Chức năng của hệ điều hành. Cấu trúc hệ điều hành. Phân loại hệ điều hành. Yêu cầu hệ điều hành.

hệ điều hành(hệ điều hành) - một bộ chương trình cung cấp cho người dùng môi trường thuận tiện để làm việc với thiết bị máy tính.

hệ điều hành cho phép bạn chạy các chương trình người dùng; quản lý toàn bộ tài nguyên của hệ thống máy tính - bộ xử lý (processors), RAM, các thiết bị vào/ra; cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu lâu dài dưới dạng tệp trên thiết bị bộ nhớ ngoài; cung cấp quyền truy cập vào mạng máy tính.

Để hiểu đầy đủ hơn về vai trò của hệ điều hành, chúng ta hãy xem xét các thành phần của bất kỳ hệ thống máy tính nào (Hình 1.1).


Cơm. 1.1.

Tất cả các thành phần có thể được chia thành hai lớp lớn - chương trình hoặc phần mềm(phần mềm) và thiết bị hoặc Phần cứng(phần cứng). Phần mềmđược chia thành ứng dụng, công cụ và hệ thống. Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn từng loại phần mềm.

Mục đích của việc tạo ra một hệ thống máy tính là giải quyết các vấn đề của người dùng. Để giải quyết một số vấn đề nhất định, một chương trình ứng dụng (ứng dụng, ứng dụng) được tạo ra. Ví dụ về các chương trình ứng dụng là trình soạn thảo và xử lý văn bản (Notepad, Microsoft Word), trình chỉnh sửa đồ họa (Paint, Microsoft Visio), bảng tính (Microsoft Excel), hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (Microsoft Access, Microsoft SQL Server), trình duyệt (Internet Explorer), v.v. Toàn bộ tập hợp các chương trình ứng dụng được gọi là phần mềm ứng dụng.

Tạo phần mềm sử dụng nhiều công cụ lập trình khác nhau (môi trường phát triển, trình biên dịch, trình gỡ lỗi, v.v.), tổng số của chúng được gọi là phần mềm công cụ. Đại diện của phần mềm công cụ là môi trương phat triển Microsoft Visual Studio.

Loại phần mềm hệ thống chính là hệ điều hành. Nhiệm vụ chính của họ là cung cấp giao diện (cách tương tác) giữa một mặt là người dùng và ứng dụng và mặt khác là phần cứng. Phần mềm hệ thống cũng bao gồm các tiện ích hệ thống - các chương trình thực hiện chức năng được xác định nghiêm ngặt trong việc bảo trì hệ thống máy tính, ví dụ như chẩn đoán trạng thái của hệ thống, chống phân mảnh các tập tin trên đĩa và nén (lưu trữ) dữ liệu. Các tiện ích có thể được bao gồm trong hệ điều hành.

Sự tương tác của tất cả các chương trình với hệ điều hành được thực hiện bằng cách sử dụng các lệnh gọi hệ thống - yêu cầu từ các chương trình để hệ điều hành thực hiện các hành động cần thiết. Một tập hợp các lệnh gọi hệ thống tạo thành API - Giao diện lập trình ứng dụng.

Tính năng của hệ điều hành

Các chức năng chính được thực hiện bởi hệ điều hành bao gồm:

  • đảm bảo thực thi chương trình - tải chương trình vào bộ nhớ, cung cấp thời gian xử lý cho chương trình, xử lý các lệnh gọi hệ thống;
  • Quản lý RAM – phân bổ bộ nhớ hiệu quả cho các chương trình, tính toán bộ nhớ trống và đã sử dụng;
  • quản lý bộ nhớ ngoài – ​​hỗ trợ cho các hệ thống tệp khác nhau;
  • Quản lý I/O – ​​đảm bảo hoạt động với nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau;
  • cung cấp giao diện người dùng;
  • đảm bảo an ninh – bảo vệ thông tin và các tài nguyên hệ thống khác khỏi bị sử dụng trái phép;
  • tổ chức tương tác mạng.

Cấu trúc hệ điều hành

Trước khi nghiên cứu cấu trúc của hệ điều hành, bạn nên xem xét các chế độ hoạt động của bộ vi xử lý.

Bộ xử lý hiện đại có ít nhất hai chế độ hoạt động - đặc quyền (chế độ giám sát) và người dùng (chế độ người dùng).

Sự khác biệt giữa chúng là ở chế độ người dùng, các lệnh của bộ xử lý liên quan đến quản lý phần cứng, bảo vệ RAM và chuyển đổi chế độ hoạt động của bộ xử lý không khả dụng. Ở chế độ đặc quyền, bộ xử lý có thể thực thi tất cả các lệnh có thể.

Các ứng dụng chạy ở chế độ người dùng không thể truy cập trực tiếp vào không gian địa chỉ của nhau - chỉ thông qua các cuộc gọi hệ thống.

Tất cả các thành phần của hệ điều hành có thể được chia thành hai nhóm - nhóm chạy ở chế độ đặc quyền và nhóm chạy ở chế độ người dùng, và thành phần của các nhóm này thay đổi tùy theo hệ thống.

Thành phần chính của hệ điều hành là kernel. Chức năng hạt nhân có thể khác nhau đáng kể giữa các hệ thống; nhưng trên tất cả các hệ thống, kernel chạy ở chế độ đặc quyền (thường được gọi là chế độ kernel).

Thuật ngữ "cốt lõi" cũng được sử dụng theo nhiều nghĩa khác nhau. Ví dụ: trong Windows, thuật ngữ “kernel” (hạt nhân NTOS) dùng để chỉ sự kết hợp của hai thành phần - hệ thống điều hành (lớp điều hành) và chính hạt nhân (lớp hạt nhân).

Có hai loại hạt nhân chính - hạt nhân nguyên khối và hạt nhân vi mô. Nhân nguyên khối thực hiện tất cả các chức năng chính của hệ điều hành và trên thực tế, nó là một chương trình duy nhất, là một tập hợp các thủ tục. Trong vi nhân chỉ còn lại một số chức năng tối thiểu phải được triển khai ở chế độ đặc quyền: lập lịch luồng, xử lý ngắt, giao tiếp giữa các tiến trình. Các chức năng còn lại của hệ điều hành như quản lý ứng dụng, bộ nhớ, bảo mật, v.v. được triển khai dưới dạng các mô-đun riêng biệt trong chế độ người dùng.

Hạt nhân chiếm vị trí trung gian giữa hạt nguyên khối và hạt vi mô được gọi là hạt nhân lai.

Ví dụ về các loại hạt nhân khác nhau:

  • hạt nhân nguyên khối – MS-DOS, Linux, FreeBSD;
  • hạt nhân vi mô – Mach, Symbian, MINIX 3;
  • hạt nhân lai – NetWare, BeOS, Âm tiết.

Để biết thảo luận về loại hạt nhân Windows NT, hãy xem [; ]. Người ta nói rằng Windows NT có nhân nguyên khối, tuy nhiên, vì Windows NT có một số thành phần chính chạy ở chế độ người dùng (ví dụ: hệ thống con môi trường và quy trình hệ thống - xem Bài giảng 4 "Kiến trúc Windows"), nên Windows NT không thể để đề cập đến các hạt nhân thực sự nguyên khối, mà là các hạt nhân lai.

Ngoài kernel, trình điều khiển—mô-đun phần mềm điều khiển thiết bị—hoạt động ở chế độ đặc quyền (trong hầu hết các hệ điều hành).

Hệ điều hành còn bao gồm:

  • các thư viện hệ thống (system DLL - Dynamic Link Library, thư viện liên kết động) chuyển đổi các lệnh gọi hệ thống ứng dụng thành các lệnh gọi hệ thống kernel;
  • shell người dùng cung cấp cho người dùng một giao diện - một cách thuận tiện để làm việc với hệ điều hành.

Shell người dùng triển khai một trong hai loại giao diện người dùng chính:

  • giao diện văn bản (Giao diện người dùng văn bản, TUI), tên gọi khác – giao diện bảng điều khiển (Giao diện người dùng bảng điều khiển, CUI), giao diện dòng lệnh (CLI);
  • giao diện đồ họa (Graphic User Interface, GUI).

Một ví dụ về triển khai giao diện văn bản trong Windows là trình thông dịch dòng lệnh cmd.exe; Một ví dụ về giao diện đồ họa là Windows Explorer (explorer.exe).

Phân loại hệ điều hành

Hệ điều hành có thể được phân loại theo nhiều cách.

  1. Theo phương pháp tổ chức tính toán:
    • hệ điều hành xử lý hàng loạt – mục tiêu là thực hiện số lượng tác vụ tính toán tối đa trên một đơn vị thời gian; trong trường hợp này, một gói được hình thành từ một số tác vụ được hệ thống xử lý;
    • hệ điều hành chia sẻ thời gian – mục tiêu là cho phép nhiều người dùng sử dụng đồng thời một máy tính; được triển khai bằng cách luân phiên cung cấp cho mỗi người dùng một khoảng thời gian xử lý;
    • hệ điều hành thời gian thực – mục tiêu là hoàn thành từng nhiệm vụ trong một khoảng thời gian được xác định nghiêm ngặt cho một nhiệm vụ nhất định.
  2. Theo loại hạt nhân:
    • hệ thống có lõi nguyên khối (hệ điều hành nguyên khối);
    • hệ điều hành vi nhân;
    • hệ thống có lõi lai (hệ điều hành lai).
  3. Theo số lượng nhiệm vụ được giải quyết đồng thời:
    • hệ điều hành đơn nhiệm;
    • các hệ điều hành đa nhiệm.
  4. Theo số lượng người dùng đồng thời:
    • hệ điều hành một người dùng;
    • hệ điều hành nhiều người dùng.
  5. Theo số lượng bộ xử lý được hỗ trợ:
    • hệ điều hành bộ xử lý đơn;
    • hệ điều hành đa bộ xử lý.
  6. Để được hỗ trợ mạng:
    • hệ điều hành cục bộ – hệ thống tự trị không nhằm mục đích hoạt động trên mạng máy tính;
    • hệ điều hành mạng – hệ thống có các thành phần cho phép bạn làm việc với mạng máy tính.
  7. Theo vai trò trong tương tác mạng:
    • hệ điều hành máy chủ – hệ điều hành cung cấp quyền truy cập vào tài nguyên mạng và quản lý cơ sở hạ tầng mạng;
    • hệ điều hành máy khách – hệ điều hành có thể truy cập tài nguyên mạng.
  8. Theo loại giấy phép:
    • hệ điều hành nguồn mở – hệ điều hành có mã nguồn mở có sẵn để nghiên cứu và sửa đổi;
    • hệ điều hành độc quyền – hệ điều hành có chủ sở hữu bản quyền cụ thể; thường đi kèm với mã nguồn đóng.
  9. Theo lĩnh vực ứng dụng:
    • hệ điều hành của máy tính lớn - máy tính lớn (hệ điều hành máy tính lớn);
    • hệ điều hành máy chủ;
    • hệ điều hành máy tính cá nhân;
    • hệ điều hành di động;
    • hệ điều hành nhúng;
    • hệ điều hành bộ định tuyến.

Yêu cầu hệ điều hành

Yêu cầu chính đối với các hệ điều hành hiện đại là thực hiện các chức năng được liệt kê ở trên trong đoạn “Chức năng của hệ điều hành”. Ngoài yêu cầu hiển nhiên này, còn có những yêu cầu khác, thường không kém phần quan trọng:

  • khả năng mở rộng – khả năng hệ thống có được các chức năng mới trong quá trình phát triển; thường được thực hiện bằng cách thêm các mô-đun mới;
  • tính di động – khả năng chuyển hệ điều hành sang nền tảng phần cứng khác với những thay đổi tối thiểu;
  • khả năng tương thích – khả năng làm việc cùng nhau; có thể có sự tương thích giữa phiên bản mới của hệ điều hành và các ứng dụng được viết cho phiên bản cũ hơn hoặc khả năng tương thích giữa các hệ điều hành khác nhau theo nghĩa là các ứng dụng cho một trong các hệ thống này có thể chạy trên hệ thống khác và ngược lại;
  • độ tin cậy - xác suất hoạt động không có lỗi của hệ thống;
  • hiệu suất - khả năng cung cấp thời gian giải quyết vấn đề có thể chấp nhận được và thời gian phản hồi của hệ thống.

Bản tóm tắt

Bài giảng này cung cấp định nghĩa về hệ điều hành, giới thiệu các loại phần mềm và thảo luận về chức năng cũng như cấu trúc của hệ điều hành. Đặc biệt chú ý đến khái niệm "cốt lõi". Ngoài ra còn có nhiều cách phân loại hệ điều hành khác nhau và các yêu cầu đối với hệ điều hành hiện đại.

Bài giảng tiếp theo sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về hệ điều hành Microsoft Windows.

Câu hỏi kiểm soát

  1. Xác định thuật ngữ "hệ điều hành".
  2. Kể tên các ví dụ về phần mềm ứng dụng, công cụ và hệ thống.
  3. Xác định các khái niệm "cuộc gọi hệ thống", "API", "trình điều khiển", "kernel".
  4. Bạn biết những loại hạt nhân nào? Bạn biết những loại hạt nhân hệ điều hành nào?
  5. Kernel khác với hệ điều hành như thế nào?
  6. Đưa ra một số cách phân loại hệ điều hành.
  7. Nêu tên các yêu cầu đối với hệ điều hành hiện đại và giải thích ý nghĩa của chúng.

Hệ điều hành là phần mềm chính quản lý tất cả phần cứng và phần mềm khác trên máy tính. Hệ điều hành, còn được gọi là "HĐH", tương tác với phần cứng của máy tính và cung cấp các dịch vụ mà ứng dụng có thể sử dụng.

Hệ điều hành làm gì?

Hệ điều hành là bộ phần mềm chính trên thiết bị, chứa mọi thứ lại với nhau. Hệ điều hành tương tác với phần cứng của thiết bị. Họ xử lý mọi thứ từ bàn phím và chuột đến đài Wi-Fi, thiết bị lưu trữ và hiển thị. Nói cách khác, hệ điều hành xử lý các thiết bị đầu vào và đầu ra. Hệ điều hành sử dụng trình điều khiển thiết bị do nhà phát triển phần cứng viết để giao tiếp với thiết bị của họ.

Hệ điều hành cũng bao gồm nhiều sản phẩm phần mềm, chẳng hạn như các dịch vụ hệ thống thông thường, thư viện và giao diện lập trình ứng dụng (API), mà các nhà phát triển có thể sử dụng để viết các chương trình chạy trên hệ điều hành.

Hệ điều hành nằm giữa các ứng dụng bạn chạy và phần cứng, sử dụng trình điều khiển phần cứng làm giao diện giữa hai ứng dụng. Ví dụ: khi một ứng dụng muốn in một cái gì đó, nó sẽ chuyển nhiệm vụ đó sang hệ điều hành. Hệ điều hành gửi hướng dẫn đến máy in bằng trình điều khiển máy in để gửi tín hiệu chính xác. Ứng dụng in không cần quan tâm bạn có máy in gì hoặc hiểu cách hoạt động của máy in. Hệ điều hành xử lý các chi tiết.

HĐH cũng xử lý đa nhiệm bằng cách phân bổ tài nguyên phần cứng giữa nhiều chương trình đang chạy. Hệ điều hành kiểm soát những tiến trình nào đang chạy và phân phối chúng giữa các CPU khác nhau nếu bạn có một máy tính có nhiều bộ xử lý hoặc lõi, cho phép nhiều tiến trình chạy song song. Nó cũng quản lý bộ nhớ trong của hệ thống bằng cách phân bổ bộ nhớ giữa các ứng dụng đang chạy.

Hệ điều hành là một phần mềm lớn có thể làm được rất nhiều thứ. Ví dụ: hệ điều hành cũng kiểm soát các tệp và các tài nguyên khác mà chương trình có thể truy cập.

Hầu hết các ứng dụng phần mềm đều được viết cho hệ điều hành, điều này cho phép hệ điều hành thực hiện rất nhiều công việc. Ví dụ: khi bạn khởi động Minecraft, bạn chạy nó trên hệ điều hành. Minecraft không cần biết chính xác từng thành phần phần cứng hoạt động như thế nào. Minecraft sử dụng nhiều chức năng khác nhau của hệ điều hành và hệ điều hành chuyển chúng thành các hướng dẫn phần cứng cấp thấp.

Hệ điều hành không chỉ dành cho PC

Khi chúng tôi nói "máy tính" chạy hệ điều hành, chúng tôi không chỉ muốn nói đến máy tính để bàn và máy tính xách tay truyền thống. Điện thoại thông minh của bạn là một máy tính, giống như máy tính bảng, TV thông minh, máy chơi game, đồng hồ thông minh và bộ định tuyến Wi-Fi. Amazon Echo hay Google Home là một thiết bị máy tính chạy hệ điều hành.

Các hệ điều hành máy tính để bàn quen thuộc bao gồm Microsoft Windows, Apple MacOS, Google Chrome OS và Linux. Hệ điều hành chính cho điện thoại thông minh là iOS của Apple và Android của Google.

Các thiết bị khác, chẳng hạn như bộ định tuyến Wi-Fi, có thể chạy "hệ điều hành nhúng". Đây là những hệ điều hành chuyên dụng có ít tính năng hơn hệ điều hành thông thường, được thiết kế đặc biệt cho một tác vụ - ví dụ: chạy bộ định tuyến Wi-Fi, điều hướng hoặc điều khiển máy ATM.

Nơi hệ điều hành kết thúc và chương trình bắt đầu

Hệ điều hành cũng bao gồm các phần mềm khác, bao gồm giao diện người dùng, cho phép mọi người tương tác với thiết bị. Đây có thể là máy tính để bàn trên PC, giao diện cảm ứng trên điện thoại hoặc giao diện giọng nói trên trợ lý kỹ thuật số.

Hệ điều hành là một phần mềm lớn được tạo thành từ nhiều ứng dụng và quy trình khác nhau. Ranh giới giữa hệ điều hành và chương trình đôi khi có thể hơi mờ nhạt. Không có định nghĩa chính thức chính xác về hệ điều hành.

Ví dụ: trên Windows, ứng dụng File Explorer (hoặc Windows Explorer) là một phần không thể thiếu của hệ điều hành Windows—nó thậm chí còn xử lý việc hiển thị giao diện màn hình của bạn—và ứng dụng chạy trên hệ điều hành đó.

Trung tâm của hệ điều hành là kernel

Ở mức độ thấp, "kernel" là chương trình máy tính chính cung cấp năng lượng cho hệ điều hành của bạn. Chương trình riêng biệt này là một trong những thứ đầu tiên được tải khi hệ điều hành của bạn khởi động. Nó xử lý việc phân bổ bộ nhớ, chuyển đổi các chức năng phần mềm thành các hướng dẫn cho bộ xử lý máy tính của bạn và xử lý dữ liệu đầu vào và đầu ra từ các thiết bị phần cứng. Hạt nhân thường chạy trong một khu vực biệt lập để ngăn chặn việc sử dụng trái phép bởi phần mềm khác trên máy tính. Nhân hệ điều hành rất quan trọng nhưng nó chỉ là một phần của hệ điều hành.

Nhưng không phải mọi thứ đều cụ thể ở đây. Ví dụ, Linux chỉ là một kernel. Tuy nhiên, Linux vẫn thường được coi là một hệ điều hành. Android còn được gọi là hệ điều hành và được xây dựng trên nhân Linux. Các bản phân phối Linux như Ubuntu sử dụng nhân Linux và thêm phần mềm bổ sung vào đó. Chúng còn được gọi là hệ điều hành.

Sự khác biệt giữa phần sụn và hệ điều hành là gì

Nhiều thiết bị chỉ chạy “chương trình cơ sở”, một loại phần mềm cấp thấp thường được lập trình trực tiếp vào bộ nhớ của thiết bị phần cứng. Phần sụn chỉ là một phần mềm nhỏ được thiết kế để chỉ xử lý những điều cơ bản tuyệt đối.

Khi máy tính khởi động, nó sẽ tải chương trình cơ sở UEFI từ bo mạch chủ. Phần sụn này là phần mềm cấp thấp giúp khởi động nhanh phần cứng máy tính của bạn. Sau đó, nó khởi động hệ điều hành của bạn từ ổ SSD hoặc ổ cứng của máy tính. (Ổ đĩa thể rắn hoặc ổ cứng này có chương trình cơ sở tích hợp riêng để quản lý việc lưu trữ dữ liệu trên các phần vật lý trong ổ đĩa.)

Ranh giới giữa phần sụn và hệ điều hành cũng có thể hơi mờ nhạt. Ví dụ: hệ điều hành của Apple dành cho iPhone và iPad, được gọi là iOS, thường được gọi là "chương trình cơ sở". Hệ điều hành PlayStation 4 có tên chính thức là firmware.

Đây là những hệ điều hành tương tác với nhiều thiết bị phần cứng, cung cấp dịch vụ cho các chương trình và phân phối tài nguyên giữa các ứng dụng. Tuy nhiên, chẳng hạn, phần sụn rất đơn giản chạy trên điều khiển từ xa của TV thường không được gọi là hệ điều hành.

Người dùng thông thường không bắt buộc phải hiểu chính xác hệ điều hành là gì. Có thể hữu ích nếu biết bạn đang sử dụng hệ điều hành nào cũng như phần mềm và phần cứng nào tương thích với thiết bị của bạn.

Hệ thống vận hành là gì

Tên tham số Nghĩa
Chủ đề bài viết: Hệ thống vận hành là gì
Phiếu tự đánh giá (danh mục chuyên đề) Khoa học máy tính

hệ điều hành là một tập hợp các chương trình hệ thống được kết nối với nhau, mục đích của nó là tổ chức sự tương tác của người dùng với máy tính và thực hiện tất cả các chương trình khác.

Một mặt, hệ điều hành hoạt động như một liên kết giữa phần cứng máy tính và các chương trình đang được thực thi cũng như người dùng.

Hệ điều hành thường được lưu trữ trong bộ nhớ ngoài của máy tính - trên đĩa. Khi bạn bật máy tính, nó sẽ được đọc từ bộ nhớ đĩa và được đặt vào ĐẬP.

Quá trình này thường được gọi nạp hệ điều hành.

Chức năng của hệ điều hành bao gồm:

  • thực hiện đối thoại với người dùng;
  • quản lý đầu vào/đầu ra và dữ liệu;
  • lập kế hoạch và tổ chức quá trình xử lý chương trình;
  • phân phối tài nguyên (RAM và bộ đệm, bộ xử lý, thiết bị bên ngoài);
  • khởi chạy các chương trình để thực thi;
  • tất cả các hoạt động bảo trì phụ trợ có thể có;
  • truyền thông tin giữa các thiết bị nội bộ khác nhau;
  • hỗ trợ phần mềm cho hoạt động của các thiết bị ngoại vi (màn hình, bàn phím, ổ đĩa, máy in, v.v.).

Hệ điều hành có thể được gọi là phần mềm mở rộng của thiết bị điều khiển máy tính. Hệ điều hành ẩn các chi tiết phức tạp không cần thiết về tương tác với phần cứng với người dùng, tạo thành một lớp giữa chúng. Kết quả là, mọi người được giải phóng khỏi công việc tốn nhiều công sức trong việc tổ chức tương tác với thiết bị máy tính.

Có tính đến sự phụ thuộc vào số lượng tác vụ được xử lý đồng thời và số lượng người dùng mà HĐH có thể phục vụ, bốn loại hệ điều hành cơ bản được phân biệt:

1. tác vụ đơn một người dùng, hỗ trợ một bàn phím và chỉ có thể hoạt động với một tác vụ (tại thời điểm này);

2. tác vụ một người dùng với tính năng in nền, cho phép, ngoài nhiệm vụ chính, còn khởi chạy một nhiệm vụ bổ sung, thường tập trung vào việc in thông tin. Điều này tăng tốc độ công việc khi in khối lượng lớn thông tin;

3. đa nhiệm một người dùng, cung cấp cho một người dùng khả năng xử lý song song một số tác vụ. Ví dụ: bạn có thể kết nối nhiều máy in với một máy tính, mỗi máy in sẽ thực hiện nhiệm vụ “riêng” của nó;

4. đa nhiệm nhiều người dùng, cho phép nhiều người dùng chạy nhiều tác vụ trên một máy tính. Các hệ điều hành này rất phức tạp và yêu cầu tài nguyên máy đáng kể.

Các mẫu máy tính khác nhau sử dụng hệ điều hành với kiến ​​trúc và khả năng khác nhau. Họ yêu cầu các nguồn lực khác nhau để hoạt động. Họ cung cấp các mức độ dịch vụ khác nhau để lập trình và làm việc với các chương trình làm sẵn.

Một hệ điều hành cho máy tính cá nhân nhằm mục đích sử dụng chuyên nghiệp phải có các thành phần chính sau:

  • chương trình điều khiển I/O;
  • các chương trình quản lý hệ thống tập tin và lên lịch tác vụ cho máy tính;
  • bộ xử lý ngôn ngữ lệnh nhận, phân tích và thực thi các lệnh gửi đến hệ điều hành.

Mỗi hệ điều hành đều có cái riêng ngôn ngữ lệnh , cho phép người dùng thực hiện một số hành động nhất định:

  • truy cập danh mục;
  • thực hiện đánh dấu phương tiện bên ngoài;
  • chạy chương trình;
  • ... hành động khác.

Việc phân tích và thực thi các lệnh của người dùng, bao gồm tải các chương trình tạo sẵn từ các tệp vào RAM và khởi chạy chúng, được thực hiện bởi bộ xử lý lệnh hệ điều hành.

Để điều khiển các thiết bị máy tính bên ngoài, các chương trình hệ thống đặc biệt được sử dụng - trình điều khiển . Trình điều khiển thiết bị chuẩn cùng nhau tạo thành Hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản (BIOS), thường được lưu trữ trong bộ nhớ vĩnh viễn của máy tính.

Hệ điều hành là gì - khái niệm và các loại. Phân loại và đặc điểm của chuyên mục “Hệ điều hành là gì” 2017, 2018.

Và thực sự, nó là gì? Để có định nghĩa, hãy chuyển sang Wikipedia. Nội dung như sau: “Hệ điều hành là một tập hợp các chương trình điều khiển và xử lý, một mặt, hoạt động như một giao diện giữa các thiết bị hệ thống máy tính và các chương trình ứng dụng, mặt khác, được thiết kế để điều khiển các thiết bị, quản lý quy trình tính toán và phân phối hiệu quả tài nguyên tính toán giữa các quy trình tính toán và tổ chức tính toán đáng tin cậy. Định nghĩa này áp dụng cho hầu hết các hệ điều hành đa năng hiện đại." Nói một cách đơn giản hơn, đây là một chương trình đặc biệt dành cho máy tính, máy tính xách tay hoặc thiết bị khác mà bạn có thể điều khiển chính thiết bị này. Có thể nói hệ điều hành là cầu nối giữa con người và PC của anh ta.

Chức năng hệ điều hành

  • Trên thực tế, có rất nhiều chức năng như vậy, vì vậy tôi sẽ nói về những chức năng quan trọng nhất trong số đó. Vì vậy, hệ điều hành:
  • Cho phép bạn thực hiện các yêu cầu lệnh
  • Tải chương trình vào RAM và thực thi chúng
  • Cung cấp giao diện người dùng
  • Cung cấp quyền truy cập vào các thiết bị khác nhau, bao gồm cả thiết bị ngoại vi
  • Quản lý RAM, cũng như truy cập vào nhiều loại phương tiện khác nhau
  • Giới hạn quá trình truy cập vào tài nguyên
  • Giao tiếp giữa các quy trình công nhân
  • Cung cấp chế độ nhiều người dùng giữa những người dùng khác nhau
  • Cho phép đa nhiệm

Nhân tiện, một sự thật thú vị. Trong hầu hết các thiết bị gia dụng, nhiều điện thoại, ô tô, v.v. Hệ điều hành không được sử dụng. Đơn giản là nó không cần thiết đối với một thiết bị chỉ thực hiện một vài thao tác đơn giản. Với mục đích này, các máy vi tính đặc biệt được sử dụng, có thể hoạt động độc lập bằng cách chạy một hoặc một loại chương trình khác.

Các loại hệ điều hành

Là một phần của bài viết này, tôi cũng muốn nói một chút về các hệ điều hành phổ biến nhất hiện nay. Và tôi sẽ bắt đầu với cái có lẽ phổ biến nhất trong số đó.

các cửa sổ

Không có ai trên thế giới không biết về Windows, hệ điều hành của Microsoft, được ra mắt lần đầu tiên vào năm 1985. Ngày nay, Windows 7 và Windows 8 là phổ biến nhất trên thị trường.

Thật không may, việc phổ biến có một số nhược điểm lớn, một trong số đó là số lượng lớn vi-rút và Trojan được tạo riêng cho Windows. Trojan thường rất nguy hiểm vì chúng không chỉ ảnh hưởng đến hoạt động của toàn bộ PC mà còn có thể đánh cắp dữ liệu có giá trị.

Tuy nhiên, Windows có nhiều ưu điểm hơn. Ví dụ: có rất nhiều chương trình và trò chơi khác nhau dành cho nó, bạn sẽ không thể thử dù chỉ một phần mười trong số đó trong suốt cuộc đời mình.

Apple Mac OS X

Hệ điều hành phổ biến thứ hai trên thế giới, chỉ chiếm hơn 5% thị trường tính đến năm 2011. Điều đáng chú ý là chính Mac OS đã bắt đầu phổ biến giao diện đồ họa người dùng theo hình thức mà chúng ta thấy ngày nay.

Mac OS được phát triển dưới sự lãnh đạo của Steve Jobs vĩ đại nhưng lại luôn nằm trong cái bóng của Windows. Điều này cũng là do trục được cài đặt độc quyền trên máy tính Apple, mặc dù ngày nay nó có thể được cài đặt trên bất kỳ PC nào.

Một trong những ưu điểm là khả năng bảo vệ tương đối tốt chống lại vi-rút, vì hệ điều hành này có rất ít vi-rút. Thế nhưng họ vẫn ở đó.

Linux

Đây là tên chung cho các hệ điều hành giống Unix dựa trên kernel cùng tên. Vì kernel là phần mềm mã nguồn mở nên không có và chưa bao giờ có bất kỳ phiên bản Linux chính thức nào - phần mềm này được phân phối dưới dạng tập hợp và luôn miễn phí.

Mặc dù thực tế là trục này được phân phối miễn phí, nhưng theo ước tính gần đây, việc phát triển nó tiêu tốn vài tỷ đô la, mặc dù hệ điều hành đã được hoàn thiện độc quyền bởi bàn tay của những người đam mê.

Linux khá phổ biến đối với cả người dùng và các công ty khác nhau, bao gồm cả các công ty chính phủ.

Android

Và đây là hệ điều hành di động được tạo ra cho máy tính bảng, điện thoại thông minh, netbook, v.v. Hiện thuộc sở hữu của gã khổng lồ Internet Google, trước đó nó được phát triển bởi công ty cùng tên.

Hiện tại nó sở hữu hơn 70% thị trường thiết bị di động. Đây là công ty dẫn đầu đơn giản là không có ai sánh bằng - số lượng điện thoại thông minh và máy tính bảng được sản xuất trên Android lớn nhất.

iOS

Hệ điều hành này được sử dụng độc quyền trên các thiết bị di động của Apple. Nó được phát triển vào năm 2007. Nó xuất hiện sớm hơn nhiều so với Android, vì vậy nếu trục có thể được cài đặt trên các thiết bị của các công ty khác, có lẽ ngày nay nó sẽ phổ biến hơn Android rất nhiều.