Giới Thiệu Chung Về Hệ Điều Hành
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

1

Giới thiệu chung về Hệ Điều Hành
Đậu Bích Thuỷ - Nhóm Kỹ Thuật Mạng
Ngày 20 tháng 8 năm 1998

I. Khái niệm hệ điều hành
Để đánh giá về tài nguyên của một trung tâm máy tính, ngời ta thờng dựa trên ba
yếu tố :

Phần cứng ( số lợng, chủng loại, khả năng liên kết trong nội bộ cũng nh kết
nối ra ngoài ): Đây là yếu tố đợc quan tâm sớm nhất và cũng dễ nhận biết nhất.

Phần mềm: Đợc đánh giá thông qua hệ điều hành và các phần mềm ứng
dụng đang đợc sử dụng trong hệ thống ( Hiện nay, đối với những trung tâm máy tính lớn,
kinh phí đầu t vào phần mềm còn lớn hơn rất nhiều so với phần cứng).

đánh giá nhất.

Nhân lực: Nhân lực là yếu tố quan trọng nhất nhng cũng là yếu tố khó

Nhng trong phần này, ta chỉ nghiên cứu sự phát huy năng lực của hệ thống phần
cứng có sẵn cũng nh sự hỗ trợ mạnh mẽ của nó đối với ngời sử dụng- Đó chính là nhiệm vụ
của hệ điều hành. Để làm đợc việc đó, ta phải đánh giá đợc giá trị của mỗi thành phần trong
hệ thống phần cứng đó.
Một hệ thống phần cứng thông thờng bao gồm 3 phần: Thiết bị xử lý trung tâm
(CPU-Central Processing Unit), bộ nhớ trong (OM-Operative Memory) và hệ thống ngoại vi
(I/O System) , trong đó CPU và OM là quan trọng nhất.

Thiết bị xử lý trung tâm - CPU (Central Processing Unit): Đặc trng để
đánh giá một CPU là độ dài từ máy và tốc độ xử lý. Hai đặc trng này có quan hệ mật thiết
với nhau bởi nếu một máy tính có độ dài từ máy 4 byte và tốc độ xử lý CPU thấp hơn một
máy một máy có độ dài từ máy 2 byte tthì trên thực tế tốc độ của nó vẫn có thể nhanh hơn,
bởi với độ dài từ máy 2 byte, máy sẽ phải tính toán qua một số bớc trung gian trong khi
máy có độ dài từ máy 4 byte chỉ cần một phép tính. Nhng trong nhu cầu sử dụng thông thờng, độ dài từ máy chỉ cần 4byte là đủ bởi nếu lớn hơn sẽ gây lãng phí.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Đậu Bích Thuỷ - Nhóm Kỹ Thuật Mạng


Giới Thiệu Chung Về Hệ Điều Hành
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

2


Bộ nhớ trong - OM (Operative Memory): Đặc trng để đánh giá bộ nhớ
trong là dung lợng bộ nhớ và khả năng địa chỉ hoá để truy nhập ( có thể địa chỉ hoá theo
byte hoặc theo từ máy). Yêu cầu đối với bộ nhớ trong là thời gian truy cập đến mọi địa chỉ
phải đồng nhất. Do đó ngời ta đề ra cách thức tổ chức bộ nhớ theo khối rồi từ đó cục bộ
dần.

Hệ thống ngoại vi - I/O (I/O System): Trong hệ thống ngoại vi lại tiếp tục
có sự phân cấp:
1. Kênh: (Kênh nhanh, kênh chậm ,kênh chậm theo khối) Có nhiệm vụ thay
CPU đảm nhận trao đổi thông tin giữa bộ nhớ trong với thiêt bị ngoài. Kênh
truy nhập tới bộ nhớ trong song song và độc lập với CPU, thông qua một
thiết bị truy nhập bộ nhớ trực tiếp DMA (Direct Memory Access), thiết bị
này có bộ lệnh riêng và hoạt động theo chơng trình.
2. Thiết bị điều khiển thiết bị ngoại vi: Thiết bị này sẽ nhận lệnh điều khiển từ

kênh để lấy thông tin trên đờng truyền vào (hoặc đa thông tin ra đờng
truyền).
3. Thiết bị ngoại vi: Trực tiếp đa thông tin ra vật dẫn ngoài (hoặc đa thông tin
ra vật dẫn ngoài ) .
Nh vậy, phần cứng không chỉ nhiều về số lợng, mà còn đa dạng về tính năng hoạt
động và giá thành. Để giải quyết bài toán điều khiển và phân phối công việc trong hệ thống
một cách tự động hoá hiệu quả phải cần đến sự ra đời của hệ điều hành.
Định nghĩa hệ điều hành:
Hệ điều hành là một bộ chơng trình đợc cài đặt sẵn có chức năng:

Điều phối, phân phối các công việc cho các thành phần chức năng trong
máy tính điện tử để sử dụng hệ thống máy tính một cách hiệu quả nhất.


Thoả mãn mức cao nhất yêu cầu đa dạng của ngời dùng.

Ngời dùng

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Đậu Bích Thuỷ - Nhóm Kỹ Thuật Mạng


Giới Thiệu Chung Về Hệ Điều Hành
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

3

Hệ điều hành
MTĐT

II. Phân loại hệ điều hành

1. Các thành phần của hệ điều hành
Hệ điều hành là một tập hợp các chơng trình đợc cài đặt sẵn. Mỗi chơng trình đảm
nhiệm một chức năng trong hệ thống. Nh vậy, dựa theo chức năng của các chơng trình
trong hệ điều hành có thể chia hệ điều hành làm 3 thành phần cơ bản:

Thành phần điều khiển: Điều khiển, phân phối công việc của hệ điều hành.
Thành phần này không cho ra sản phẩm mới (các file mới, các kết quả in ra ...) mà cho tác
động đối với sự hoạt động của máy, ví dụ nh: chơng trình dẫn dắt (điều phối chính), điều
khiển bài toán, điều khiển vào ra, chơng trình tải...
Thành phần ứng dụng: Tạo ra sản phẩm mới, ví dụ nh: các chơng trình tính
toán, các bộ dịch, chơng trình soạn thảo... giúp ngời dùng khai thác các phần mềm trên
máy tính của mình.
Nh vậy, nếu mục đích của thành phần điều khiển là hiệu quả của việc khai thác máy
tính thì mục đích chính của thành phần ứnh dụng là thảo mãn ở mức cao nhất nhu cầu của
ngời dùng, tăng hiệu suất của máy đối với từng lớp ngời dùng.

Các chơng trình tiện ích (utilities): Phần này thêm các thao tác để ngời user
làm việc với hệ điều hành thuận tiện hơn, ví dụ nh: cách thức thâm nhập hệ thống, chơng
trình sao chép, in ấn nội dung file...
2. Phân loại hệ điều hành

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Đậu Bích Thuỷ - Nhóm Kỹ Thuật Mạng


Giới Thiệu Chung Về Hệ Điều Hành
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

4

Có nhiều cách phân loại hệ điều hành, nhng trong phần này ta phân loại hệ điều

hành theo tính chất của thành phần điều khiển: Đó là cách đa chơng trình hệ điều hành vào
bộ nhớ trong chọn chơngtrình đã có để thực hiện: Đơn chơng trình, đa chơng trình, hệ điều
hành thời gian thực.
Hệ điều hành đơn chơng trình: phục vụ một chơng trình từ lúc bắt đầu cho đến lúc
kết thúc. Trong bộ nhớ trong tại một thời điểm chỉ có một chơng trình ngời dùng. Chơng
trình đó chiếm giữ mọi tài nguyên hệ thống. Để tăng hiệu suất làm việc hệ điều hành sử
dụng cách thức Spooling( Simultaneous Peripheral Operations Online- Tất cả việc vào ra đợc chuẩn bị trên đĩa cứng, do đó tốc độ của toàn bộ hẹ thống tăng lên đáng kể).
Hệ điều hành đa chơng trình: Trong máy tính tại mỗi thời điểm có nhiều chơng trình
ngời dùng ở bộ nhớ trong. Các chơng trình này đều đợc phân phối bộ nhớ và CPU để thực
hiện, tài nguyên đợc chia sẻ cho tất cả các chơng trình này hay nói cách khác, các chơng
trình này bình đẳng khi đòi hỏi các tài nguyên.
Nh vậy, trong chế độ đơn chơng trình thì chơng trình kết thúc nhanh hơn còn trong chế độ
đa chơng trình hoàn thiện đợc nhiều bài toán hơn và hiệu quả sử dụng máy tính cao hơn.
Có thể chia thành các lớp:
-

Hệ điều hành hoạt động theo chế độ mẻ MFT (Multiprogammimg
with Fixed number of Task) và MVT (Multiprogramming with Variable
number of Task).

-

Hệ điều hành hoạt động theo chế độ phân chia thời gian TSS (Time
Shared System) hay còn gọi là Multi_user (ngời dùng làm việc với máy tính
thông qua một Terminal. Hệ điều hành phân phối CPU lần lợt cho từng ngời
trong một lợng tử thời gian). Trong chế độ này phát sinh một vấn đề là bộ
nhớ trong luôn phải chứa chơng trình của mọi ngời dùng nên không đủ chỗ
nên phải dùng bộ nhớ ảo (là sử dụng đĩa từ nh vùng nhớ mở rộng của bộ nhớ
trong).


Hệ điều hành thời gian thực: Giải quyết những bài toán trớc một thời điểm cho trớc.
Nh vậy, hệ điều hành là một bộ chơng trình đồ sộ, nên không thể cùng một lúc đa cả
vào bộ nhớ trong. Từ đó xuất hiện khái niệm nhân (Kernal). Vấn đề đặt ra với nhân là:

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Đậu Bích Thuỷ - Nhóm Kỹ Thuật Mạng


Giới Thiệu Chung Về Hệ Điều Hành
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

5

-Nhân lớn thì đỡ phải tải nhiều, nhng tốn bộ nhớ và làm cho tốc độ chung của máy
chậm.
-Nhân nhỏ thì phải tải nhiều dẫn đến hiệu suất thấp.
Để giải quyết đợc vấn đề đó, ta có vi nhân. Vi nhân là những modul chơng trình nhỏ, nhng thờng hay sử dụng do việc tải nó đợc dễ dàng và ít tốn thời gian hơn.
III.

Lịch sử phát triển của hệ điều hành
Các thế hệ máy tính I và II cha có hệ điều hành.

Xuất hiện đầu tiên là hệ điều hành đơn chơng trình: Có một dòng đợi cho chơng
trình vào bộ nhớ trong (MS-DOS).
Sau đó chế độ đa chơng trình xuất hiện nhằm tăng số lợng chơng trình đợc giải
quyết trong một khoảng thời gian (MFT, MVT).
Theo hớng đa ngời dùng: phân phối bộ nhớ gián đoạn, sử dụng bộ nhớ ảo.
Theo hớng điêu khiển tự động hoá: hệ điều hành thời gian thực.
Với hệ thống máy tính tính toán chung: hệ điều hành phân tán.

Tài liệu tham khảo

1. Mạng máy tính và các hệ thống mở - Nguyễn Thúc Hải, 1997 (TV CSE).
2. Commer, D.E. , Internetworking with TCP/IP, Vol. I, Vol. II, Vol. III, Prentice
Hall, 1995 (TV CSE).
3. Các tài liệu về Internetworking Technology & Internetworking Design trên mạng
CSE.
4. Giáo trình hệ điều hành - Hà Quang Thuỵ

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Đậu Bích Thuỷ - Nhóm Kỹ Thuật Mạng