Thực đơn
trang chủInternet

Chức năng của hệ điều hành OS. Phần mềm hệ thống. Thành phần của phần mềm hệ thống. Khái niệm hệ điều hành (OS). Mục đích, chức năng chính và các loại hệ điều hành

Hệ điều hành chiếm một vị trí đặc biệt trong số các loại phần mềm, là cốt lõi của phần mềm.

Hệ điều hành là một tập hợp các chương trình cung cấp:

  • * quản lý tài nguyên, tức là phối hợp hoạt động của tất cả phần cứng máy tính;
  • * quản lý quy trình, tức là thực hiện các chương trình, sự tương tác của chúng với các thiết bị và dữ liệu máy tính;
  • * giao diện người dùng, tức là đối thoại giữa người dùng và máy tính, thực hiện một số lệnh đơn giản - thao tác xử lý thông tin.

Định nghĩa này về hệ điều hành đã đề cập đến các chức năng của nó, vì vậy hãy xem xét các chức năng này chi tiết hơn.

Hệ điều hành là loại phần mềm phụ thuộc vào máy móc nhất, tập trung vào các kiểu máy tính cụ thể, vì chúng trực tiếp điều khiển thiết bị của mình hoặc như người ta nói, cung cấp giao diện giữa người dùng và phần cứng máy tính.

Ở mức độ cần thiết để hiểu các chức năng của hệ điều hành, phần cứng máy tính có thể được coi là bao gồm các phần tử sau:

  • * bộ xử lý trung tâm có kiến ​​trúc cụ thể (cấu trúc thanh ghi, tập hợp và hình thức trình bày lệnh, định dạng dữ liệu đã xử lý, v.v.) và được đặc trưng bởi hiệu suất, tức là số lượng thao tác đơn giản được thực hiện trên một đơn vị thời gian, cũng như các phẩm chất khác;
  • * RAM, được đặc trưng bởi dung lượng (âm lượng) và tốc độ trao đổi dữ liệu (chủ yếu với bộ xử lý trung tâm);
  • * các thiết bị ngoại vi, trong số đó có;
  • * thiết bị đầu vào (bàn phím, chuột, máy quét, v.v.);
  • * thiết bị đầu ra (màn hình, máy in, máy vẽ, v.v.);
  • * thiết bị lưu trữ bên ngoài (ổ đĩa từ và đĩa quang, thiết bị làm việc với băng, v.v.);
  • * thiết bị đa phương tiện.

Tất cả các thiết bị phần cứng này được gọi chung là tài nguyên máy tính.

So với RAM, các thiết bị lưu trữ ngoài có dung lượng gần như không giới hạn. Như vậy, dung lượng của thiết bị lưu trữ tích hợp trong máy tính cá nhân - ổ cứng - thường lớn hơn dung lượng RAM từ 50 - 100 lần. Đối với các thiết bị khác - ổ đĩa mềm và ổ đĩa quang - phương tiện lưu trữ di động được sử dụng, nhưng thời gian truy cập thông tin trên thiết bị lưu trữ ngoài lâu hơn nhiều so với thông tin trong RAM (hàng nghìn lần). Các thiết bị vào ra cũng hoạt động chậm hơn so với bộ xử lý trung tâm.

Trong sự tồn tại của máy tính, hệ điều hành đã trải qua quá trình tiến hóa đáng kể. Vì vậy, hệ điều hành đầu tiên là một người dùng và một tác vụ. Hiệu quả của việc sử dụng tài nguyên máy tính trong trường hợp này hóa ra là thấp do tất cả các thiết bị ngoại vi của máy tính đang hoạt động đều bị ngừng hoạt động. Ví dụ: bộ xử lý trung tâm, thiết bị đầu ra và thiết bị lưu trữ bên ngoài không hoạt động trong quá trình nhập dữ liệu.

Khi khả năng, hiệu suất và tỷ lệ chi phí của các thiết bị máy tính tăng lên, tình hình trở nên không thể chấp nhận được, dẫn đến sự xuất hiện của đa nhiệm hệ điều hành vẫn còn một người dùng.

Các hệ điều hành như vậy cung cấp các công việc xếp hàng để thực thi, thực hiện song song các công việc và phân chia tài nguyên máy tính giữa các công việc đang chạy. Vì vậy, ví dụ, một tác vụ có thể thực hiện nhập dữ liệu, một tác vụ khác có thể được bộ xử lý trung tâm thực thi, tác vụ thứ ba có thể xuất dữ liệu và tác vụ thứ tư có thể xếp hàng đợi. Giải pháp kỹ thuật quan trọng nhất dẫn đến những khả năng như vậy là sự xuất hiện của các thiết bị bên ngoài có bộ xử lý (bộ điều khiển) riêng.

Khi đa nhiệm:

  • * có một số tác vụ của người dùng trong RAM;
  • * thời gian hoạt động của bộ xử lý được phân chia giữa các chương trình nằm trong RAM và sẵn sàng được bộ xử lý phục vụ;
  • * Song song với hoạt động của bộ xử lý, thông tin được trao đổi với nhiều thiết bị bên ngoài khác nhau.

tiên tiến và phức tạp nhất đa nhiệm nhiều người dùng hệ điều hành cho phép nhiều tác vụ được thực hiện đồng thời bởi nhiều người dùng cung cấp chia sẻ tài nguyên máy tính phù hợp với mức độ ưu tiên của người dùng và bảo vệ dữ liệu mỗi người dùng khỏi sự truy cập trái phép. Trong trường hợp này, hệ điều hành chạy trong chia sẻ thời gian, những thứ kia. phục vụ nhiều người dùng, mỗi người làm việc từ thiết bị đầu cuối riêng của họ.

Bản chất của chế độ chia sẻ thời gian như sau. Mỗi chương trình nằm trong RAM và sẵn sàng thực thi sẽ được phân bổ để thực hiện một khoảng thời gian cố định (khoảng thời gian ghép kênh), được đặt phù hợp với mức độ ưu tiên của người dùng. Nếu chương trình không được hoàn thành trong khoảng thời gian này, việc thực thi chương trình sẽ bị gián đoạn và chương trình sẽ được chuyển đến cuối hàng đợi. Chương trình tiếp theo được lấy từ đầu hàng đợi, được thực thi trong khoảng thời gian ghép kênh tương ứng, sau đó đi đến cuối hàng đợi, v.v. theo thuật toán tuần hoàn. Nếu khoảng thời gian ghép kênh đủ nhỏ (~200 ms) và độ dài trung bình của hàng đợi chương trình sẵn sàng thực thi là nhỏ (~10), thì lát thời gian tiếp theo sẽ được phân bổ cho chương trình cứ sau 2 giây. Trong những điều kiện này, không ai trong số người dùng cảm thấy bất kỳ sự chậm trễ nào vì chúng tương đương với thời gian phản ứng của con người.

Một biến thể của chế độ chia sẻ thời gian là chế độ nền, trong đó một chương trình có tốc độ thấp hơn sự ưu tiên chạy trong nền của một chương trình có mức độ ưu tiên cao hơn. Làm việc ở chế độ nền trong thời gian thực tương tự như công việc của một thư ký điều hành. Thư ký giải quyết công việc hiện tại cho đến khi sếp đưa ra mệnh lệnh khẩn cấp. tập tin bộ xử lý máy tính đang vận hành

Ngoài các phương thức tổ chức quy trình tính toán được xem xét, một sơ đồ trong đó máy tính điều khiển một số quy trình bên ngoài, xử lý dữ liệu và thông tin trực tiếp đến từ đối tượng điều khiển, đang ngày càng trở nên phổ biến. Vì yếu tố xác định là dữ liệu thực sự đến từ đối tượng điều khiển nên chế độ này được gọi là thời gian thực, và tổ chức của nó được giao phó cho một hệ điều hành chuyên biệt.

Chúng ta hãy tập trung vào một số khái niệm quan trọng để hiểu nguyên tắc hoạt động của tất cả các hệ điều hành (HĐH).

Ý tưởng quá trìnhđóng một vai trò quan trọng và được giới thiệu liên quan đến từng chương trình người dùng cá nhân. Quản lý các quy trình (cả tổng thể và riêng lẻ) là chức năng quan trọng nhất của HĐH. Khi thực thi các chương trình trên bộ xử lý trung tâm, cần phân biệt các trạng thái đặc điểm sau (Hình 1):

  • * thế hệ - chuẩn bị các điều kiện để bộ xử lý thực hiện;
  • * trạng thái hoạt động (hoặc "Tài khoản") - bộ xử lý thực thi trực tiếp;
  • * kỳ vọng - do sự bận rộn của bất kỳ tài nguyên cần thiết nào;
  • * sẵn sàng - chương trình không được thực thi nhưng tất cả các tài nguyên cần thiết để thực hiện chương trình, ngoại trừ bộ xử lý trung tâm, đều được cung cấp;
  • * kết thúc - việc chấm dứt thực thi chương trình một cách bình thường hoặc bất thường, sau đó bộ xử lý và các tài nguyên khác không được cung cấp cho nó.

Cơm. 1.

Khái niệm “tài nguyên” liên quan đến công nghệ máy tính nên được hiểu là một thành phần chức năng của hệ thống máy tính có thể được phân bổ cho một quy trình trong một khoảng thời gian nhất định. Cùng với tài nguyên vật lý - thiết bị máy tính thật - sử dụng hệ điều hành hiện đại, tài nguyên ảo (ảo) là mô hình của tài nguyên vật lý có thể được tạo ra và sử dụng. Xét về tầm quan trọng, tài nguyên ảo là một trong những khái niệm quan trọng nhất trong việc xây dựng hệ điều hành hiện đại. Tài nguyên ảo là mô hình tài nguyên vật lý được tạo bằng tài nguyên vật lý khác. Ví dụ: đại diện điển hình của tài nguyên ảo là RAM. Theo quy định, máy tính có bộ nhớ RAM (vật lý) hạn chế. Về mặt chức năng, dung lượng của nó có thể được tăng lên bằng cách ghi một phần nội dung của RAM vào đĩa từ. Nếu quá trình này được tổ chức theo cách mà người dùng coi tất cả bộ nhớ mở rộng là RAM, thì bộ nhớ “RAM” đó được gọi là ảo.

Biểu hiện đầy đủ nhất của khái niệm ảo là khái niệm máy ảo, là điểm khởi đầu để lập trình bằng các ngôn ngữ cấp cao, chẳng hạn như Pascal. Máy ảo là mô hình lý tưởng hóa của máy thật, tách người dùng khỏi các tính năng phần cứng của một máy tính cụ thể, tái tạo kiến ​​trúc của máy thật nhưng có các đặc điểm được cải tiến:

  • * bộ nhớ vô hạn với các phương pháp truy cập dữ liệu của nó được chọn ngẫu nhiên;
  • * một (hoặc một số) quy trình được mô tả bằng ngôn ngữ lập trình thân thiện với người dùng;
  • * một số lượng tùy ý các thiết bị bên ngoài có dung lượng và quyền truy cập tùy ý.

Ý tưởng ngắt quãng việc thực hiện chương trình là cơ bản khi xây dựng bất kỳ hệ điều hành nào. Trong số nhiều nguyên nhân gây gián đoạn, cần phân biệt hai loại: loại thứ nhất và loại thứ hai. Nguyên nhân hệ thống gây ra sự gián đoạn loại đầu tiên phát sinh khi một quy trình ở trạng thái hoạt động có nhu cầu lấy hoặc từ chối một tài nguyên nhất định hoặc thực hiện một số hành động đối với tài nguyên. Nhóm này cũng bao gồm cái gọi là các ngắt bên trong liên quan đến hoạt động của bộ xử lý (ví dụ: tràn số học hoặc mất trật tự trong các phép toán dấu phẩy động). Nguyên nhân hệ thống gây ra sự gián đoạn loại thứ hai là do nhu cầu đồng bộ hóa giữa các quy trình song song.

Khi xử lý mỗi ngắt, chuỗi hành động sau phải được thực hiện:

  • * nhận thức về yêu cầu gián đoạn;
  • * lưu trữ trạng thái của một quá trình bị gián đoạn, được xác định bởi giá trị của bộ đếm chương trình và các thanh ghi bộ xử lý khác;
  • * chuyển quyền điều khiển sang chương trình ngắt, trong đó địa chỉ tương ứng với loại ngắt này được nhập vào bộ đếm chương trình;
  • * xử lý ngắt;
  • * Phục hồi một quá trình bị gián đoạn.

Trong hầu hết các máy tính, ba giai đoạn đầu tiên được thực hiện bằng phần cứng và phần còn lại bằng một khối chương trình xử lý ngắt của hệ điều hành. Hiện nay, có nhiều loại hệ điều hành khác nhau được sử dụng cho các loại máy tính khác nhau nhưng đều có những nguyên tắc chung trong cấu trúc của chúng. Là một phần của nhiều hệ điều hành, có một phần nhất định là nền tảng của toàn bộ hệ thống và được gọi là kernel. Hạt nhân bao gồm các mô-đun được sử dụng thường xuyên nhất, chẳng hạn như mô-đun điều khiển hệ thống ngắt và các phương tiện để phân phối các tài nguyên cơ bản như RAM và bộ xử lý. Khi hệ điều hành khởi động, các chương trình là một phần của kernel sẽ được đặt trong RAM, nơi chúng được đặt và sử dụng vĩnh viễn trong quá trình hoạt động của máy tính. Những chương trình như vậy được gọi là chương trình thường trú. Các chương trình thường trú cũng bao gồm các chương trình điều khiển điều khiển hoạt động của các thiết bị ngoại vi.

Một phần quan trọng của hệ điều hành là bộ xử lý lệnh- một chương trình chịu trách nhiệm giải thích và thực thi các lệnh đơn giản do người dùng đưa ra và tương tác của nó với nhân hệ điều hành. Ngoài ra, hệ điều hành nên bao gồm một tập hợp phong phú các tiện ích- thường là các chương trình nhỏ phục vụ nhiều thiết bị máy tính khác nhau (ví dụ: tiện ích định dạng đĩa từ, tiện ích khôi phục các tệp bị xóa thiếu suy nghĩ, v.v.).

Chức năng chính:

  • · Thực hiện, theo yêu cầu của chương trình, 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, vân vân.).
  • · Tải chương trình vào RAM và thực thi chúng.
  • · Tiêu chuẩn hóa quyền truy cập 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 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.
  • · Vận hành 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.
  • · Phân biệt quyền truy cập của các quy trình khác nhau vào tài nguyên.
  • · Tổ chức tính toán đáng tin cậy (việc 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 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 (xem phần xác thực, ủy quyền).

Hệ điều hành là một bộ phần mềm cung cấp khả năng kiểm soát các chương trình ứng dụng và phần cứng máy tính cũng như sự tương tác của chúng với nhau và với người dùng. Trong hầu hết các hệ thống máy tính, hệ điều hành là phần chính của phần mềm hệ thống.

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 lưu vào RAM. Quá trình này được gọi là tải hệ điều hành.

Hệ điều hành có thể được gọi là phần mềm mở rộng của thiết bị điều khiển máy tính. Nó ẩn các chi tiết phức tạp không cần thiết về tương tác với thiết bị 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.

Hệ điều hành một mặt hoạt động như một giao diện giữa phần cứng máy tính và người dùng thực hiện các nhiệm vụ của mình, mặt khác, nó được thiết kế để sử dụng hiệu quả tài nguyên hệ thống máy tính và tổ chức tính toán đáng tin cậy.

Chức năng chính của hệ điều hành:

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, bộ nhớ ảo).

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

Giao diện người dùng.

Hoạt động mạng, hỗ trợ ngăn xếp giao thức.

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

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.

Phân biệt quyền truy cập và phương thức hoạt động của nhiều người dùng (xác thực, ủy quyền).

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. Tùy thuộc vào số lượng tác vụ được xử lý đồng thời và số lượng người dùng mà HĐH có thể phục vụ, có bốn loại hệ điều hành chính:


Một người dùng, một tác vụ, hỗ trợ một bàn phím và chỉ có thể làm việc trên một tác vụ (tại một thời điểm nhất định);

Một người dùng, một tác vụ với tính năng in nền, cho phép, ngoài tác vụ chính, còn khởi chạy một tác 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;

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;

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

Các hệ điều hành phổ biến nhất là:

Mac OS là hệ điều hành của tập đoàn Apple.

OS/2 là một hệ điều hành của IBM.

Windows là hệ điều hành của Tập đoàn Microsoft.

Linux là tên chung cho các hệ điều hành giống Unix dựa trên nhân cùng tên và các thư viện, chương trình hệ thống được biên dịch cho nó, được phát triển trong dự án GNU.

Hệ điều hành là trung gian giữa máy tính và người dùng, đảm bảo sự tương tác giữa họ và chịu trách nhiệm thực thi các chương trình. Các đại diện nổi tiếng nhất: Linux, Microsoft, Mac OS, v.v. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét thành phần và chức năng, nói về các thông số chung mà không đề cập đến một hệ điều hành cụ thể.

Hệ điều hành bao gồm những gì?

Trước khi nói về những chức năng của hệ điều hành, chúng ta sẽ xem nó bao gồm những gì.

  1. Một mô-đun phần mềm quản lý một hệ thống tập tin.
  2. Trình điều khiển cho các thiết bị. Chúng đảm bảo hoạt động chính xác của từng thành phần phần cứng của máy tính cũng như trao đổi thông tin với các thiết bị khác.
  3. Một bộ xử lý đáp ứng các lệnh của người dùng.
  4. Các chương trình dịch vụ. Với sự giúp đỡ của họ, bạn có thể làm việc trên mạng máy tính bằng đĩa và tệp.
  5. Các mô-đun cung cấp lớp vỏ đồ họa cho người dùng.
  6. Một hệ thống trợ giúp giúp bạn tìm câu trả lời cho bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến hệ điều hành và cách làm việc với nó.

Các chức năng của hệ điều hành có thể khác nhau tùy thuộc vào loại hệ điều hành sau. Có khá nhiều cách phân loại. Hãy đưa ra những cái chính.

1. Dựa trên số lượng người dùng đồng thời, hệ điều hành được chia thành: một người dùng (các phiên bản cũ như MS-DOS, Windows 3.x, các phiên bản đầu tiên của OS/2) và nhiều người dùng (ví dụ: UNIX , Windows NT).

2. Theo số lượng tác vụ thực hiện đồng thời: tác vụ đơn (ví dụ MSX, MS-DOS) và đa tác vụ Windows 95, UNIX).

Hệ điều hành làm gì?

Bây giờ chúng ta hãy xem xét các chức năng chính của hệ điều hành:

  • thực hiện các lệnh của người dùng theo yêu cầu (khởi chạy và đóng chương trình, nhập và xuất thông tin, giải phóng bộ nhớ bổ sung, v.v.);
  • truy cập vào (máy in, chuột, bàn phím, v.v.);
  • tải phần mềm vào RAM và thực thi nó;
  • tập thể dục bằng trí nhớ;
  • lưu dữ liệu về các lỗi, sự cố trong hệ thống;
  • cung cấp giao diện người dùng;
  • truy cập và quản lý các phương tiện lưu trữ khác.

Nghĩa là, tất cả các hành động do một người thực hiện bằng công cụ nhập liệu đều được thực hiện bởi máy tính sử dụng HĐH. Nó cho phép bạn cung cấp sự tiện lợi Ngoài ra còn có các chức năng bổ sung của hệ điều hành:

  • đa nhiệm;
  • phân biệt quyền truy cập;
  • phân phối tài nguyên hiệu quả giữa các quy trình;
  • bảo vệ hệ thống và dữ liệu người dùng;
  • tương tác giữa các bộ xử lý và sự đồng bộ hóa của chúng.

Lớp vỏ hệ thống mà chúng ta đã quá quen thuộc mang đến cho chúng ta cơ hội sử dụng tài nguyên máy tính một cách thoải mái. Mục đích và chức năng của hệ điều hành là dễ dàng giao tiếp với máy, cấu trúc và tự động hóa các quy trình. Trong những năm qua, các nhà phát triển và người tạo ra shell cho máy tính cá nhân đã giúp cuộc sống của chúng ta, những người dùng và lập trình viên thông thường trở nên dễ dàng hơn bằng cách giới thiệu các tính năng mới và giảm bớt công việc thủ công. Thậm chí còn có ý kiến ​​cho rằng trong tương lai gần máy móc sẽ thay thế phần lớn con người.

Thành phần chính của phần mềm hệ thống cơ bản là hệ điều hành (HĐH), được cài đặt trên ổ cứng của máy tính và thực hiện một lượng lớn công việc mà người dùng không thể nhìn thấy. Nếu chúng ta coi phần mềm máy tính như một tảng băng trôi thì hệ điều hành có thể được so sánh với phần dưới nước của tảng băng trôi.

hệ điều hành – Đây là một tập hợp các chương trình có liên quan với nhau được thiết kế để cung cấp cho người dùng cũng như các chương trình hệ thống và ứng dụng một cách thuận tiện để giao tiếp với máy tính thông qua bàn phím và chuột.

Hệ điều hành được phân loại theo các tiêu chí sau.

    Phân biệt chế độ đơn chương trình và đa chương trình Hoạt động của hệ điều hành. Đa chương trình – chế độ trong đó một số chương trình được thực thi trên hệ thống một bộ xử lý.

    Theo cách tổ chức công việc theo phương thức tương tác có: một người dùng (thiết bị đầu cuối đơn) và nhiều người dùng (đa thiết bị đầu cuối) ) hệ điều hành.

    Lớp được đánh dấu hệ điều hành thời gian thực, được phân biệt bằng việc thực hiện các lệnh đến trong những khoảng thời gian được chỉ định không thể vượt quá.

Hệ điều hành bao gồm các mô-đun. Tệp chứa một trong các mô-đun hệ điều hành được gọi là tập tin hệ thống. Các tập tin hệ thống được đặt trong thư mục gốc của ổ cứng. Khi bạn bật máy tính, HĐH sẽ được đọc từ ổ cứng vào RAM (đã tải), đồng thời HĐH được cấu hình và khởi chạy.

Cấu trúc hệ điều hành chứa các thành phần sau:

    Cốt lõi – Đây là những mô-đun hệ điều hành được sử dụng phổ biến nhất, ví dụ:

    mô-đun điều khiển hệ thống ngắt;

    phương tiện phân phối RAM;

    phương tiện phân bổ tài nguyên bộ xử lý,

    Chương trình thường trú – đây là các chương trình là một phần của kernel, ví dụ: chương trình trình điều khiển điều khiển các thiết bị bên ngoài; Khi máy tính đang hoạt động, các chương trình thường trú thường xuyên nằm trong RAM,

    Bộ xử lý lệnh – một chương trình chịu trách nhiệm giải thích và thực thi các lệnh đơn giản do người dùng đưa ra, cũng như sự tương tác của các lệnh này với nhân hệ điều hành,

    Hệ thống quản lý tập tin – một chương trình tổ chức truy cập tập tin một cách thuận tiện. Mỗi hệ điều hành có hệ thống tập tin riêng.

Nền tảng chức năng hệ điều hành

    nhận lệnh của người dùng và xử lý chúng;

    nhận và thực hiện các yêu cầu khởi động và dừng chương trình;

    chuyển quyền điều khiển sang chương trình đã tải;

    đảm bảo hoạt động của hệ thống quản lý tập tin;

    cung cấp chế độ đa chương trình, tức là chạy hai chương trình trở lên trên một bộ xử lý;

    cung cấp hoạt động I/O;

    cấp phát bộ nhớ;

    đảm bảo an toàn dữ liệu và các vấn đề khác.

3. Các loại hệ điều hành

Hệ điều hành đĩa

Những máy tính đầu tiên không có hệ điều hành, việc điều khiển được thực hiện trên cơ sở các ngôn ngữ lập trình đơn giản, có trong ROM và có thể tải chương trình và điều khiển chương trình từ bàn phím.

Vào đầu những năm 80, với sự ra đời của đĩa từ, chương trình đầu tiên được viết trong đó số rãnh và đoạn cụ thể được gán cho từng tên tệp. Đây là cách nó xuất hiện hệ điều hành đĩa – DOS . Tiếp theo, hệ thống đĩa được giao nhiệm vụ giải quyết các nhiệm vụ khác, ví dụ như ghi, sao chép và xóa tệp, loại bỏ tên trùng lặp, v.v. Do nhu cầu cấu trúc khối lượng dữ liệu ngày càng tăng nên các thư mục file xuất hiện, từ đó một Cấu trúc tập tin , được phục vụ bởi hệ điều hành.

Microsoft (Mỹ) từ năm 1981 đến năm 1995, với độ phức tạp tăng dần, đã phát hành một số phiên bản của hệ thống từ bệnh đa xơ cứng - DOS 1.0 trước bệnh đa xơ cứng - DOS 6.22

Nhược điểm của hệ điều hành đĩa:

    các hệ điều hành đầu tiên được xây dựng trên giao diện ký tự văn bản (một tập hợp lệnh từ bàn phím);

    Phải mất rất nhiều thời gian để nghiên cứu các phiên bản MS-DOS mới nhất và giải quyết các vấn đề về máy tính.

Chương trình shell văn bản

Chương trình shell là một tiện ích bổ sung cho hệ điều hành. , giúp đơn giản hóa công việc trên máy tính và chạy trong hệ điều hành. Đơn giản hóa bao gồm việc chọn lệnh hoặc tệp từ danh sách thay vì gõ từ bàn phím.

Chương trình shell nổi tiếng nhất là Norton Chỉ huy , hiển thị rõ ràng toàn bộ cấu trúc tệp, cho phép bạn không nhớ các lệnh mà làm việc với chúng thông qua thanh menu. Bất chấp sự xuất hiện của các chương trình tiên tiến hơn, Norton Commander vẫn được sử dụng trên nhiều máy tính.

Vỏ đồ họa

Một chương trình shell dựa trên văn bản như Norton Commander đã được thay thế bằng vỏ hệ điều hành đồ họa . Microsoft lần đầu tiên tạo ra một shell đồ họa các cửa sổ 1.0 , thì các phiên bản của nó xuất hiện dưới số 2.0; 3.0; 3.1; 3.11.

Shell Windows, được gọi là môi trường, chạy trên MS-DOS và không phải là một hệ điều hành độc lập.

Môi trường Windows ban đầu có các tính năng sau:

    đa nhiệm;

    giao diện phần mềm thống nhất;

    giao diện người dùng thống nhất;

    Giao diện đồ họa;

    giao diện phần cứng-phần mềm thống nhất.

Hệ điều hành đồ họa

Sự phổ biến các nguyên tắc đồ họa của thiết kế chương trình cho toàn bộ hệ điều hành đã dẫn đến việc tạo ra hệ điều hành đồ họa. Microsoft được công nhận là công ty đi đầu trong việc phát triển hệ thống đồ họa, từ đầu những năm 90 đã tạo ra một số hệ điều hành, trong đó có thể kể đến những phiên bản nổi tiếng nhất:

    các cửa sổ NT – hệ điều hành đồ họa đầu tiên;

    các cửa sổ 95 – phiên bản phổ biến nhất của thập niên 90;

    các cửa sổ 98 - phiên bản thứ 95 được sửa đổi;

    các cửa sổ 2000 – một hệ thống tập trung vào khách hàng doanh nghiệp;

    các cửa sổ XP – phiên bản phổ biến nhất dành cho máy tính để bàn kể từ năm 2002;

    các cửa sổ 7 – một hệ thống phổ biến được tung ra thị trường vào năm 2009;

    các cửa sổ 8 – phiên bản được triển khai từ năm 2012, bao gồm khả năng hoạt động với màn hình cảm ứng và có giao diện lát gạch.

Tất cả các phiên bản hệ điều hành của Microsoft đều được phân loại là có bản quyền và được bán trên thị trường phần mềm với giá thương mại.

2.Khái niệm về hệ thống tập tin.

3. Quản lý cài đặt, thực thi và gỡ bỏ ứng dụng

4. Khả năng tương tác với phần cứng

5. Bảo trì máy tính

6. Chức năng khác của hệ điều hành

1. MỤC ĐÍCH VÀ CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH

hệ điều hànhđại diện cho một phức hợp các phần mềm hệ thống và dịch vụ. Một mặt, nó dựa vào phần mềm máy tính cơ bản có trong hệ thống BIOS của nó (hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản), mặt khác, bản thân nó là sự hỗ trợ cho các phần mềm - ứng dụng cấp cao hơn và hầu hết các ứng dụng dịch vụ.

Các ứng dụng hệ điều hành thường được gọi là các chương trình được thiết kế để hoạt động dưới sự kiểm soát của hệ thống này.

Hệ điều hành được thiết kế để kiểm soát việc thực thi các chương trình người dùng, lập kế hoạch và quản lý tài nguyên máy tính.

Hệ điều hành cho máy tính cá nhân được chia thành:

· đơn và đa tác vụ;

· một người dùng và nhiều người dùng;

· Không di động và có thể chuyển sang các loại máy tính khác;

· phi mạng và mạng, cung cấp công việc trong mạng máy tính cục bộ.

Chức năng chính của tất cả các hệ điều hành là hòa giải. Nó bao gồm việc cung cấp một số loại giao diện:

· Giao diện giữa người dùng và phần cứng máy tính (giao diện người dùng);

· Giao diện giữa phần mềm và phần cứng (giao diện phần cứng-phần mềm);

· Giao diện giữa các loại phần mềm khác nhau (giao diện phần mềm).

Ngay cả đối với một nền tảng phần cứng, chẳng hạn như IBM PC, cũng có một số hệ điều hành. Sự khác biệt giữa chúng được xem xét theo hai loại: bên trong và bên ngoài. Sự khác biệt bên trong được đặc trưng bởi các phương pháp thực hiện các chức năng cơ bản. Sự khác biệt bên ngoài được xác định bởi tính sẵn có và khả năng tiếp cận các ứng dụng của một hệ thống nhất định cần thiết để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cho một nơi làm việc cụ thể.

1.1.Cung cấp giao diện người dùng

1.1.1.Các phương thức làm việc với máy tính

Tất cả các hệ điều hành đều có khả năng cung cấp cả tương tác người dùng hàng loạt và tương tác.

TRONG lô hàng chế độ này, hệ điều hành sẽ tự động thực thi chuỗi lệnh đã chỉ định.

Bản chất hội thoại chế độ là hệ điều hành đang chờ lệnh của người dùng và sau khi nhận được nó, bắt đầu thực thi và sau khi thực thi nó, sẽ trả về phản hồi và chờ lệnh tiếp theo.

Chế độ hoạt động tương tác dựa trên việc sử dụng các ngắt bộ xử lý và ngắt BIOS. Dựa trên các ngắt phần cứng này, hệ điều hành sẽ tạo ra tập hợp các ngắt hệ thống của riêng nó. Khả năng hệ điều hành làm gián đoạn công việc hiện tại và phản hồi các sự kiện do người dùng sử dụng thiết bị điều khiển gây ra được chúng tôi coi là một chế độ hoạt động tương tác.

1.1.2.Các loại giao diện người dùng

Dựa trên việc triển khai giao diện người dùng, có sự phân biệt giữa hệ điều hành không có đồ họa và hệ điều hành đồ họa.

Hệ điều hành phi đồ họa thực hiện giao diện dòng lệnh.

Hệ điều hành đồ họa triển khai một loại giao diện phức tạp hơn, trong đó chuột hoặc thiết bị định vị thích hợp có thể được sử dụng làm bộ điều khiển ngoài bàn phím. Làm việc với hệ điều hành đồ họa dựa trên sự tương tác giữa các điều khiển chủ động và thụ động trên màn hình. Yếu tố điều khiển hoạt động là con trỏ chuột - một đối tượng đồ họa có chuyển động trên màn hình được đồng bộ hóa với chuyển động của chuột. Điều khiển ứng dụng đồ họa hoạt động như điều khiển thụ động

Bản chất của sự tương tác giữa điều khiển chủ động và thụ động là do người dùng lựa chọn.

1.2. Đảm bảo khởi động tự động

Tất cả các hệ điều hành đều cung cấp khả năng khởi động tự động. Vì đĩa hệ điều hành, bản ghi mã chương trình được tạo trong một vùng (hệ thống) đặc biệt của đĩa. Mã này được truy cập bởi các chương trình nằm trong hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản (BIOS). Khi hoàn thành công việc của mình, họ đưa ra lệnh tải và thực thi nội dung của vùng hệ thống trên đĩa.

Không có đĩa hệ điều hành là điển hình cho các hệ thống máy tính chuyên dụng, đặc biệt dành cho các thiết bị điều khiển tự động bằng máy tính. Phần mềm toán học có trong chip ROM của những máy tính như vậy có thể được coi là có điều kiện giống như một phần mềm tương tự của hệ điều hành. Việc khởi chạy tự động của nó được thực hiện bằng phần cứng. Khi cấp nguồn, bộ xử lý sẽ truy cập vào một địa chỉ ROM vật lý cố định (có thể thay đổi địa chỉ này trong phần cứng bằng cách sử dụng chip logic), từ đó quá trình ghi chương trình khởi tạo hệ điều hành bắt đầu.

2. KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG TẬP TIN.

2.1. Tổ chức hệ thống tập tin

Tất cả các hệ điều hành đĩa hiện đại đều cung cấp việc tạo một hệ thống tệp được thiết kế để lưu trữ dữ liệu trên đĩa và cung cấp quyền truy cập vào chúng. Nguyên tắc tổ chức hệ thống tập tin là dạng bảng. Bề mặt của đĩa cứng được coi là một ma trận ba chiều, kích thước của nó là số bề mặt, hình trụ và số cung.

Hình trụ được hiểu là tập hợp tất cả các rãnh thuộc các bề mặt khác nhau và nằm cách trục quay một khoảng bằng nhau. Dữ liệu về vị trí ghi một tệp cụ thể trên đĩa được lưu trữ trong vùng hệ thống của đĩa trong các bảng phân bổ tệp đặc biệt (bảng FAT). Do việc vi phạm bảng FAT khiến không thể sử dụng dữ liệu được ghi trên đĩa nên nó phải tuân theo các yêu cầu về độ tin cậy đặc biệt và nó tồn tại ở hai bản sao, danh tính của chúng được hệ điều hành theo dõi thường xuyên.

Đơn vị vật lý nhỏ nhất của việc lưu trữ dữ liệu là một khu vực. Kích thước cung là 512 byte. Vì kích thước của bảng FAT bị giới hạn nên đối với các đĩa lớn hơn 32 MB, không thể cung cấp địa chỉ cho từng khu vực riêng lẻ. Về vấn đề này, các nhóm ngành được kết hợp có điều kiện thành các cụm. Một cụm là đơn vị địa chỉ dữ liệu nhỏ nhất. Kích thước cụm, không giống như kích thước cung, không cố định và phụ thuộc vào dung lượng đĩa.

Các hệ điều hành MS-DOS, OS/2, Windows 95 và Windows NT triển khai các trường 16 bit trong bảng phân bổ tệp. Hệ thống tệp này được gọi là FAT 16. Nó cho phép bạn đặt không quá 2 16 bản ghi về vị trí của các đơn vị lưu trữ dữ liệu trong bảng FAT và theo đó, đối với các đĩa có dung lượng từ 1 đến 2 GB, độ dài cụm là 32 KB (64 lĩnh vực). Đây không phải là cách sử dụng không gian làm việc hoàn toàn hợp lý, vì bất kỳ tệp nào (kể cả tệp rất nhỏ) đều chiếm toàn bộ cụm, chỉ tương ứng với một mục nhập địa chỉ trong bảng phân bổ tệp. Ngay cả khi tệp đủ lớn và nằm trong một số cụm, một phần còn lại nhất định vẫn được hình thành ở cuối tệp, gây lãng phí toàn bộ cụm.

Đối với các ổ đĩa cứng hiện đại, tổn thất liên quan đến sự kém hiệu quả của hệ thống tệp là rất đáng kể và có thể dao động từ 25% đến 40% tổng dung lượng đĩa, tùy thuộc vào kích thước trung bình của các tệp được lưu trữ. Hệ thống tệp FAT 16 hoàn toàn không thể hoạt động với các đĩa lớn hơn 2 GB.

2.2. Bảo trì cấu trúc tập tin

Mặc dù thực tế là dữ liệu về vị trí của tệp được lưu trữ dưới dạng bảng, nhưng nó được hiển thị cho người dùng dưới dạng cấu trúc phân cấp - điều này thuận tiện hơn cho mọi người và hệ điều hành sẽ đảm nhiệm tất cả các chuyển đổi cần thiết. Chức năng bảo trì cấu trúc tệp bao gồm các hoạt động sau xảy ra dưới sự kiểm soát của hệ điều hành:

§ tạo tập tin và gán tên cho chúng;

§ tạo các thư mục (thư mục) và đặt tên cho chúng;

§ đổi tên tập tin và thư mục (thư mục);

§ sao chép và di chuyển tập tin giữa các ổ đĩa máy tính và giữa các thư mục (thư mục) của một ổ đĩa;

§ xóa tập tin và thư mục (thư mục);

§ điều hướng qua cấu trúc tệp để truy cập vào một tệp, thư mục (thư mục) nhất định;

§ quản lý thuộc tính tập tin.

2.3. Tạo và đặt tên file

Một tập tin là một chuỗi byte được đặt tên có độ dài tùy ý. Vì định nghĩa này ngụ ý rằng một tệp có thể có độ dài bằng 0, nên việc tạo tệp một cách hiệu quả bao gồm việc đặt tên cho nó và đăng ký nó trong hệ thống tệp - đây là một trong những chức năng của hệ điều hành.

Theo phương pháp đặt tên tệp, có sự phân biệt giữa tên “ngắn” và tên “dài”. Theo quy ước MS-DOS 8.3, tên tệp bao gồm hai phần: tên chính nó và phần mở rộng tên. Tên tệp được phân bổ 8 ký tự và phần mở rộng của nó - 3 ký tự. Tên được phân cách với phần mở rộng bằng dấu chấm. Cả tên và phần mở rộng chỉ có thể bao gồm các ký tự chữ và số của bảng chữ cái Latinh.

Quy ước 8.3 không phải là một tiêu chuẩn và do đó, trong một số trường hợp, cả hệ điều hành và các ứng dụng của nó đều cho phép sai lệch so với dạng ký hiệu chính xác (ví dụ: trong hầu hết các trường hợp, hệ thống không “phản đối” việc sử dụng một số ký tự đặc biệt và một số phiên bản MS-DOS thậm chí còn cho phép sử dụng tiếng Nga và các bảng chữ cái khác trong tên tệp). Ngày nay, tên file viết theo quy ước 8.3 được coi là "ngắn".

Nhược điểm chính của tên “ngắn” là nội dung thấp. Với sự ra đời của hệ điều hành Windows 95, khái niệm về một cái tên “dài” đã được đưa ra. Tên này có thể chứa tối đa 256 ký tự. Tên “dài” có thể chứa bất kỳ ký tự nào ngoại trừ chín ký tự đặc biệt: \ / : * ? "< >|.Dấu cách và nhiều dấu chấm được cho phép trong tên. Phần mở rộng tên bao gồm tất cả các ký tự sau dấu chấm cuối cùng.

Cùng với tên “dài”, hệ điều hành Windows 95,98,2000 còn tạo tên file ngắn - cần thiết để có thể làm việc với file này trên các máy trạm có hệ điều hành lỗi thời.

Việc sử dụng tên tệp “dài” trong hệ điều hành Windows có một số tính năng.

1. Nếu tên tệp “dài” bao gồm khoảng trắng thì trong hoạt động dịch vụ, nó phải được đặt trong dấu ngoặc kép. Không nên sử dụng khoảng trắng mà nên thay thế chúng bằng dấu gạch dưới.

2. Không nên lưu trữ các tệp có tên dài trong thư mục gốc của đĩa - không giống như các thư mục khác, số lượng đơn vị lưu trữ bị hạn chế trong đó và tên càng dài thì càng có ít tệp được đặt trong thư mục gốc .

3. Ngoài giới hạn về độ dài của tên tệp (256 ký tự), còn có giới hạn nghiêm ngặt hơn nhiều về độ dài của tên tệp đầy đủ (bao gồm đường dẫn đến tệp, bắt đầu từ đầu phân cấp). kết cấu). Tên đầy đủ không thể dài hơn 260 ký tự.

4. Được phép sử dụng các ký tự từ bất kỳ bảng chữ cái nào, kể cả tiếng Nga.

5. Hệ điều hành không phân biệt chữ hoa và chữ thường. Tuy nhiên, các ký tự của các thanh ghi khác nhau được hệ điều hành hiển thị chính xác và nếu bạn cần sử dụng chữ in hoa cho rõ ràng thì điều này có thể được thực hiện.

6. Trong các hệ điều hành hiện đại, bất kỳ phần mở rộng tên tệp nào cũng có thể mang thông tin về hệ điều hành. Hệ thống Windows có các phương tiện để đăng ký thuộc tính của các loại tệp theo phần mở rộng tên của chúng, vì vậy trong nhiều trường hợp, việc lựa chọn phần mở rộng tên tệp không phải là vấn đề riêng tư của người dùng. Các ứng dụng của các hệ thống này đề nghị chỉ chọn phần chính của tên và chỉ định loại tệp, đồng thời phần mở rộng tên tương ứng sẽ được gán tự động.

2.4. Tạo thư mục (thư mục)

Thư mục (thư mục) là các thành phần quan trọng của cấu trúc phân cấp, cần thiết để cung cấp khả năng truy cập thuận tiện vào các tệp nếu có quá nhiều tệp trên phương tiện. Các tệp được kết hợp thành các thư mục theo bất kỳ đặc điểm chung nào do người tạo ra chúng chỉ định (theo loại, theo liên kết, theo mục đích, theo thời gian tạo, v.v.). Các thư mục ở cấp thấp hơn được lồng trong các thư mục ở cấp cao hơn và được lồng cho chúng. Mức lồng cao nhất của cấu trúc phân cấp là thư mục gốc của đĩa.

Chúng ta biết rằng trong cấu trúc dữ liệu phân cấp, địa chỉ của một đối tượng được cung cấp bởi một tuyến (đường dẫn truy cập) dẫn từ đỉnh cấu trúc đến đối tượng. Khi ghi đường dẫn truy cập file thông qua hệ thống thư mục con, tất cả các thư mục trung gian được phân tách bằng một ký hiệu cụ thể. Nhiều hệ điều hành sử dụng "\" làm ký tự này, ví dụ:

2.4.1.Tính năng của Windows

Trước khi hệ điều hành Windows 95 ra đời, thuật ngữ thư mục được giới thiệu ở trên được sử dụng để mô tả cấu trúc tệp phân cấp. Với sự ra đời của hệ thống này, một thuật ngữ mới đã được giới thiệu - thư mục. Liên quan đến việc duy trì cấu trúc tệp của phương tiện lưu trữ, các thuật ngữ này tương đương nhau: mỗi thư mục tệp trên đĩa tương ứng với một thư mục hệ điều hành có cùng tên. Sự khác biệt chính giữa khái niệm thư mục và thư mục không nằm ở cách tổ chức lưu trữ tệp mà ở cách tổ chức lưu trữ các đối tượng có tính chất khác.

2.5.Sao chép và di chuyển tập tin.

Trong các hệ điều hành không có đồ họa, các thao tác sao chép và di chuyển tệp được thực hiện bằng cách nhập lệnh trực tiếp vào trường dòng lệnh.

Trong hệ điều hành đồ họa, có các kỹ thuật làm việc với thiết bị định vị cho phép bạn thực hiện các lệnh này bằng các phương pháp trực quan.

2.6.Điều hướng qua cấu trúc tập tin

Điều hướng cấu trúc tệp là một trong những chức năng được sử dụng nhiều nhất của hệ điều hành. Sự tiện lợi của thao tác này thường được coi là sự thuận tiện khi làm việc với hệ điều hành. Trong các hệ điều hành có giao diện dòng lệnh, việc điều hướng được thực hiện bằng cách nhập các lệnh để di chuyển từ đĩa này sang đĩa khác hoặc từ thư mục này sang thư mục khác. Do sự bất tiện cực độ của việc điều hướng như vậy, các chương trình tiện ích đặc biệt được gọi là file shell đã được sử dụng rộng rãi.

Giống như hệ điều hành, shell tệp có thể không có đồ họa hoặc đồ họa. Shell tệp phi đồ họa nổi tiếng nhất cho MS-DOS là trình quản lý tệp. Chỉ huy Norton và vai trò của trình bao tệp đồ họa cho MS-DOS trước đây được thực hiện bởi các chương trình Windows 1.0 và Windows 2.0, dần dần phát triển thành khái niệm về môi trường điều hành (trong các phiên bản Windows 3.x) và sau đó trở thành một hệ điều hành độc lập (Windows 95/98).

3. QUẢN LÝ CÀI ĐẶT, THỰC HIỆN VÀ GỠ ỨNG DỤNG

3.1.Khái niệm đa nhiệm

Làm việc với các ứng dụng là phần quan trọng nhất của hệ điều hành. Từ quan điểm quản lý thực thi ứng dụng, có sự khác biệt giữa hệ điều hành đơn tác vụ và hệ điều hành đa tác vụ.

Các hệ điều hành tác vụ đơn (chẳng hạn như MS-DOS) dành tất cả tài nguyên hệ thống máy tính cho một ứng dụng thực thi duy nhất và không cho phép ứng dụng khác chạy song song (đa nhiệm hoàn toàn) hoặc tạm dừng ứng dụng và khởi động một ứng dụng khác (đa nhiệm ưu tiên). Đồng thời, song song với các hệ điều hành đơn nhiệm, có thể vận hành các chương trình đặc biệt gọi là chương trình thường trú. Những chương trình như vậy không dựa vào hệ điều hành mà làm việc trực tiếp với bộ xử lý bằng hệ thống ngắt của nó.

Hầu hết các hệ điều hành đồ họa hiện đại đều có tính đa nhiệm. Họ quản lý việc phân phối tài nguyên hệ thống máy tính giữa các tác vụ và cung cấp:

§ khả năng hoạt động đồng thời hoặc luân phiên của một số ứng dụng;

§ khả năng trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng;

§ khả năng chia sẻ phần mềm, phần cứng, mạng và các tài nguyên khác của hệ thống máy tính với một số ứng dụng.

3.2.Vấn đề về độ tin cậy

Độ tin cậy của toàn bộ hệ thống máy tính phần lớn phụ thuộc vào cách hệ điều hành quản lý hoạt động của các ứng dụng. Hệ điều hành phải cung cấp khả năng ngắt ứng dụng theo yêu cầu của người dùng và loại bỏ một tác vụ không thành công mà không ảnh hưởng đến hoạt động của các ứng dụng khác. Đồng thời, yêu cầu về độ tin cậy của hệ điều hành có thể xung đột với yêu cầu về tính phổ quát của nó.

Ví dụ: các hệ điều hành phổ biến nhất Windows 95,98,2000 có thể gặp lỗi trên toàn hệ thống do làm việc với các ứng dụng không tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật của hệ điều hành. Các hệ điều hành Windows NT, OS/2 và XP có độ ổn định cao hơn và không bị lỗi khi ứng dụng bị lỗi, nhưng chúng kém linh hoạt hơn và do đó, số lượng ứng dụng có sẵn cho chúng bị hạn chế.

Do đó, thông lệ được chấp nhận rộng rãi là một chương trình được phát triển và gỡ lỗi trên hệ điều hành Windows NT, XP, đồng thời việc lắp ráp và biên dịch cuối cùng của nó được thực hiện trên Windows 95/98, 2000.

3.3.Cài đặt ứng dụng

Để các ứng dụng hoạt động bình thường trên máy tính của bạn, chúng phải trải qua một thao tác gọi là cài đặt. Do đó, bộ phân phối (gói cài đặt) phần mềm, theo quy luật, không phải là một sản phẩm phần mềm hoàn chỉnh mà là một sản phẩm bán thành phẩm, từ đó một ứng dụng hoạt động hoàn chỉnh được hình thành trong quá trình cài đặt trên máy tính. Trong trường hợp này, ứng dụng được liên kết với môi trường phần cứng và phần mềm hiện có và được cấu hình để hoạt động trong môi trường này.

Các hệ điều hành cũ (chẳng hạn như MS-DOS) không có khả năng quản lý cài đặt ứng dụng.

Hệ điều hành đồ họa hiện đại kiểm soát việc cài đặt ứng dụng. Chúng quản lý việc phân phối tài nguyên hệ thống máy tính giữa các ứng dụng, cung cấp cho các ứng dụng đã cài đặt quyền truy cập vào trình điều khiển thiết bị hệ thống máy tính, hình thành các tài nguyên được chia sẻ mà các ứng dụng khác nhau có thể sử dụng cũng như đăng ký các ứng dụng đã cài đặt và tài nguyên được phân bổ cho chúng.

3.4.Xóa ứng dụng

Quá trình gỡ cài đặt ứng dụng cũng như quá trình cài đặt đều có những đặc điểm riêng và có thể diễn ra dưới sự kiểm soát của hệ thống máy tính. Trong các hệ điều hành mà mỗi ứng dụng có khả năng tự cung cấp tài nguyên riêng (ví dụ: trong MS-DOS), việc gỡ bỏ ứng dụng đó không yêu cầu hệ điều hành can thiệp đặc biệt. Để thực hiện việc này, chỉ cần xóa thư mục chứa ứng dụng, cùng với tất cả nội dung của nó.

Trong các hệ điều hành thực hiện nguyên tắc chia sẻ tài nguyên (ví dụ: Windows 95/98), quá trình gỡ cài đặt ứng dụng có những đặc thù riêng. Việc gỡ cài đặt một ứng dụng sẽ không xóa các tài nguyên mà các ứng dụng khác dựa vào, ngay cả khi những tài nguyên đó đã từng được cài đặt khi ứng dụng bị xóa. Về vấn đề này, việc gỡ bỏ ứng dụng diễn ra dưới sự kiểm soát chặt chẽ của hệ điều hành.

4. ĐẢM BẢO TƯƠNG TÁC VỚI PHẦN CỨNG

Phần cứng máy tính vô cùng đa dạng. Không nhà phát triển phần mềm nào có thể cung cấp tất cả các tùy chọn về cách họ có thể tương tác với chương trình của mình.

Tính linh hoạt của cấu hình phần cứng và phần mềm của hệ thống máy tính được duy trì do mỗi nhà phát triển thiết bị gắn vào nó các công cụ quản lý phần mềm đặc biệt - trình điều khiển. Trình điều khiển có các điểm truy cập để tương tác với các chương trình ứng dụng và gửi lệnh gọi chương trình ứng dụng đến trình điều khiển thiết bị là một trong những chức năng của hệ điều hành. Nói một cách chính xác, khi phát hành một thiết bị, nhà phát triển thiết bị sẽ đính kèm vào đó một số trình điều khiển được thiết kế cho các hệ điều hành chính, chẳng hạn như: Windows 95/98, Windows NT, MS-DOS, v.v.

Trong hệ điều hành MS-DOS, trình điều khiển thiết bị được tải dưới dạng chương trình thường trú hoạt động trực tiếp với bộ xử lý và các thiết bị khác trên bo mạch chủ. Việc tải trình điều khiển thiết bị có thể theo cách thủ công hoặc tự động, trong đó các lệnh tải và định cấu hình trình điều khiển được bao gồm trong các tệp được đọc tự động khi máy tính khởi động.

Trong các hệ điều hành như Windows 95/98 và Windows NT, hệ điều hành đảm nhận tất cả các chức năng cài đặt trình điều khiển thiết bị và chuyển quyền điều khiển từ ứng dụng sang chúng. Trong nhiều trường hợp, hệ điều hành thậm chí không cần trình điều khiển được lấy từ nhà phát triển thiết bị mà sử dụng trình điều khiển từ cơ sở dữ liệu của chính nó.

Mỗi thiết bị được kết nối có thể sử dụng tối đa ba tài nguyên phần cứng của thiết bị bo mạch chủ: địa chỉ cổng bộ xử lý bên ngoài, các ngắt bộ xử lý và các kênh truy cập bộ nhớ trực tiếp. Nếu thiết bị được kết nối với bo mạch chủ thông qua bus PCI thì về mặt kỹ thuật có thể tổ chức phản hồi giữa thiết bị và bo mạch chủ. Điều này cho phép hệ điều hành phân tích các yêu cầu của thiết bị để phân bổ tài nguyên cho chúng và phản hồi chúng một cách linh hoạt, loại bỏ việc các thiết bị khác nhau chiếm giữ cùng một tài nguyên. Nguyên tắc phân bổ tài nguyên động này của hệ điều hành được gọi là plug-and-play và các thiết bị đáp ứng nguyên tắc này được gọi là tự cài đặt.

Nếu thiết bị được kết nối với bus ISA cũ và không phải là một bản vá, thì hệ điều hành không thể phân bổ động tài nguyên cho nó, tuy nhiên, khi phân bổ tài nguyên cho các thiết bị vá, nó sẽ tính đến các tài nguyên được nó thu thập.

5. BẢO TRÌ MÁY TÍNH

Cung cấp các công cụ bảo trì máy tính cơ bản là một trong những chức năng của hệ điều hành; nó được giải quyết từ bên ngoài - bằng cách đưa các ứng dụng dịch vụ ưu tiên vào thành phần cơ bản của hệ điều hành.

5.1.Công cụ kiểm tra đĩa

Độ tin cậy của đĩa (đặc biệt là ổ cứng) không chỉ quyết định độ tin cậy của toàn bộ máy tính mà còn quyết định tính bảo mật của việc lưu trữ dữ liệu, giá trị của nó có thể vượt xa giá thành của chính máy tính. Vì vậy, việc có các công cụ kiểm tra ổ đĩa là yêu cầu bắt buộc đối với bất kỳ hệ điều hành nào.

Các công cụ xác minh thường được xem xét theo hai loại: công cụ xác minh logic, nghĩa là kiểm tra tính toàn vẹn của cấu trúc tệp và các công cụ chẩn đoán bề mặt vật lý. Theo quy định, các lỗi logic được loại bỏ bằng chính hệ điều hành và các lỗi bề mặt vật lý chỉ được cục bộ hóa.

Lỗi logic cấu trúc tệp có hai biểu hiện đặc trưng: cụm mồ côi hoặc cụm chia sẻ. Các cụm bị mất được hình thành do việc tắt máy tính không chính xác (hoặc bất thường). Ngoài ra, trong hệ điều hành Windows, bạn cũng không thể tắt máy tính trừ khi thực hiện một quy trình đặc biệt để tắt hệ điều hành.

Lỗi xuất hiện dưới dạng cụm chia sẻ, được đặc trưng bởi thực tế là, theo bảng FAT, hai hoặc nhiều tệp tuyên bố có dữ liệu của chúng ở cùng một vị trí trên đĩa. Trong quá trình hoạt động bình thường, tình huống này không thể tồn tại và điều này cho thấy có lỗi trong các bảng .FAT. Lý do xuất hiện các cụm chung có thể là do sự thay đổi tự phát của dữ liệu trong bảng FAT hoặc việc khôi phục không chính xác dữ liệu đã xóa trước đó bằng các phương tiện phi hệ thống.

5.2.Phương tiện “nén” đĩa

Một số hệ điều hành cung cấp tiện ích cho phần mềm "nén" đĩa bằng cách ghi dữ liệu vào đĩa ở dạng nén bằng trình điều khiển đặc biệt (thường trú cho MS-DOS hoặc chạy ẩn cho Windows).

5.3.Công cụ quản lý bộ nhớ ảo

Các hệ điều hành ban đầu đã hạn chế khả năng sử dụng các ứng dụng dựa trên dung lượng RAM mà chúng cần để chạy.

Các hệ điều hành hiện đại không chỉ cung cấp quyền truy cập trực tiếp vào toàn bộ trường RAM được cài đặt trong máy tính mà còn cho phép mở rộng nó bằng cách tạo cái gọi là bộ nhớ ảo trên ổ cứng. Bộ nhớ ảo được triển khai dưới dạng cái gọi là tệp trang. Nếu không đủ RAM để chạy ứng dụng, một phần của nó sẽ tạm thời bị trống và hình ảnh sẽ được lưu trên ổ cứng. Trong quá trình vận hành ứng dụng, nhiều trao đổi xảy ra giữa RAM được cài đặt chính và tệp hoán trang.

5.4.Công cụ bộ nhớ đệm đĩa

Do sự tương tác của bộ xử lý với đĩa máy tính diễn ra chậm hơn nhiều so với các hoạt động trao đổi với RAM nên hệ điều hành sẽ thực hiện các biện pháp đặc biệt để lưu một phần dữ liệu đọc từ đĩa vào RAM. Nếu trong quá trình hoạt động, bộ xử lý lại cần truy cập vào dữ liệu hoặc mã chương trình đã đọc trước đó, nó có thể tìm thấy chúng trong một vùng đặc biệt của RAM được gọi là bộ đệm đĩa. Trong các hệ điều hành hiện đại, chức năng này được bao gồm trong nhân hệ thống và nó hoạt động tự động mà không cần sự can thiệp của người dùng, mặc dù vẫn giữ lại một số khả năng tùy chỉnh kích thước bộ đệm.

5.5.Công cụ sao lưu dữ liệu

Giá trị của dữ liệu được lưu trữ trên máy tính thường được đo bằng tổng chi phí mà chủ sở hữu có thể phải gánh chịu trong trường hợp dữ liệu bị mất. Một phương tiện quan trọng để bảo vệ dữ liệu là sao lưu thường xuyên vào phương tiện bên ngoài. Do tầm quan trọng đặc biệt của nhiệm vụ này nên hệ điều hành thường chứa các công cụ cơ bản để thực hiện

©2015-2019 trang web
Tất cả các quyền thuộc về tác giả của họ. Trang web này không yêu cầu quyền tác giả nhưng cung cấp quyền sử dụng miễn phí.
Ngày tạo trang: 2016-04-02