chương irình, (ạo giao diện giữa máy tính và người sử dụng giúp cho việc sử dụng máy tính dễ dàng hơn, thuận lợi hơn và hiệu quả hơn. V/ trí của hệ điều hành Hệ điều hành có thể được coi như ỉà bộ phân phối tài nguyên của máy tính. Trong máy tính, có nhiều tài nguyên như thời gian sử dụng CPU, vùng bộ nhớ, vùng lưu trữ tạp tin, thiết bị nhập/xuất v. được các chương trình yêu cầu để giải quyêì vấn để.
Hệ điều hành hoạt động như một bộ quản lý các tài nguyên và phân phối chúng cho các chương trình và người sử dụng khi cần thiết. Do có rất nhiểu yêu cầu, nên đòi hỏi hệ điều hành phải giải quyết vấn đế tranh 10 chấp và phải quyết định cấp phát tài nguyên cho những yêu cẩu theo thứ tự nào để hoạt động của máy tính là hiệu quả nhất. Một hệ điều hành cũng có thể được coi như là một chương trinh kiểm soát việc sử dụng máy tính, đặc biệt là các thiết bị nhập/xuất.2ễ Chương trình ứng dụng Đây là chương trình chạy trên nền của hộ điều hành, hoạt động dựa trên các môi trường mà hệ điều hành cung cấp cho nó. Chương trình ứng dụng có nhiều loại: Chương trình dịch, hệ thống cơ sớ dữ liệu, chương trình soạn thảo, đổ họa, các trò chơi, các chương trình thương mại.
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH 1. Lịch sử phát triển của các thê' hệ máy tính 1Ể1. T h ế hệ 1 (1945- 1955) Vào khoảng giữa thập niên 40 của thế kỷ XX, Howard Aiken ở Havard và John von Neumann ở Princeton, đã thành công trong việc xây dựng máy tính dùng đèn điện tử. Những máy này có hình dạng rất lớn với hơn 10000 đèn điện tử nhưng tốc độ lại chậm hơn nhiều so với máy rẻ nhất ngày nay.
Mồi máy được một nhóm thực hiện tất cả từ thiết kế, xây dựng lập trình, thao tác đến quản lý. Lập trình bằng ngôn ngữ máy tuyệt đối, thường là bằng cách dùng bảng điều khiển để thực hiện các chức nâng cơ bản. Ngôn ngữ lập trình chưa được biết đến và hệ điều hành cũng chưa được nghe đến. Vào đầu thập niên 50, phiếu đục lỗ ra đời và có thể viết chương trình trên phiếu thay cho dùng bảng điều khiển.
1Ế2ẾThê hệ 2 <1955- 1965) Sự ra đời của thiết bị bán dẫn vào giữa thập niên 50 đã làm thay đổi bức tranh tổng thể của nền công nghệ máy tính. Máy tính trở nên đủ tin cậy hơn. Nó được sản xuất và cung cấp cho các khách hàng. Lần đầu tiên trong lĩnh vực máy tính đã có sự phân chia rõ ràng giữa người thiết kế, người xây dựng, người vận hành, người lập trình và người bảo trì.
Để thực hiện một công việc (một chương trình hay một tập hợp các chương trình), lập trình viên trước hết viết chương trình trên giấy (bằng hợp ngữ hay FORTRAN) sau đó đục lỗ trên phiếu và cuối cùng đưa phiếu vào máy. Sau khi thực hiện xong nó sẽ xuất kết quả ra máy in. 11 Hệ thống xử lý iheo lô ra đời. nó lưu các yêu cầu cần thực hiện lên bãng từ, và hệ thống sẽ đọc và thi hành lần lượt.
Sau đó, nó sẽ ghi kết quả lẽn băng từ xuất và cuối cùng người sử dụng sẽ đem băng từ xuất đi in. Hệ thông xử lý theo lô hoạt động dưới sự điều khiển của một chương trình đạc biệt là tiền thân của hệ điều hành sau này. Ngôn ngữ lập trình sử dụng trong giai đoạn này chủ yếu là FORTRAN và hợp ngữ. Thế hệ 3 (1965- 1980) Trơng giai đoạn này, máy tính được sử dụng rộng rãi trong khoa học cũng như trong thương mại.
Máy IBM 360 là máy tính đầu tiên sử dụng mạch tích hợp (IC). Từ đó kích thước và giá cả của các hệ thống máy giảm đáng kể và máy tính càng phỗ biến hơn. Các thiết bị ngoại vi dành cho máy xuất hiện ngày càng nhicu và thao lác đicu khiến bắl đầu phức tạp. Hệ điéu hành ra đời nhằm điều phối, kiểm soát hoạt động và giải quyết các yẽu cầu tranh chấp thiết bị.
Chương trình hệ điều hành dài cả triệu dòng hợp ngừ và do hàng ngàn lập trình viên thực hiên. Sau đó, hệ điều hành ra đời khái niệm đa chương giúp CPU không phải chờ thực hiện các thao tác nhập/xuất. Bộ nhớ được chia làm nhiều phần, mỗi phần có một công việc khác nhau, khi một công việc chờ thực hiện nhập/xuất CPU sẽ xử lý các còng việc còn tại. Tuy nhiên, khỉ có nhiều công việc cùng xuất hiện trong bộ nhớ, vấn đề đặt ra là phải có một cơ chế bảo vệ tránh các công việc ảnh hưởng đến nhau.
Hệ điểu hành đã cài đặt thuộc tính spool. Giai đoạn này cũng đánh dấu sự ra đời của hệ điều hành chia sẻ thời gian như CTSS cùa MÍT. Đồng thời các hệ điều hành lớn ra đòi như MULTICS, UNIX và hệ ihống các máy mini cũng xuất hiện như DEC PDP - 1. Thè hệ 4 (1980 - đến nay) Giai đoạn này đánh dấu sự ra đời của tnáy tính cá nhân, đậc biệt là hệ (hông IBM PC với hệ điều hành MS - DOS và Windows sau này.
Bên cạnh đó là sự phát triển mạnh cua các hệ điều hành tựa UNIX trên nhiều hệ máy khác nhau như Linux. Ngoài ra, từ đầu thập niên 90 cũng đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ của hệ điểu hành mạng và hệ điều hành phân tán. Quá trình phát triển của hệ điểu hành máy tính - Năm 1970, hệ điều hành UNIX bắt đầu ra đời và phát triển. Tác giả của hệ điều hành này là Ken Thomson và Dennis Ritchie.
- Nãm 1975, UNIX trở thành một ihương phẩm. 12 - Tháng 10 năm 1980, hệ điều hành DOS (MS - DOS và PC - DOS) cùng hat đẩu ra đòi. - Tháng 8 năm 1981, MS - DOS 1.0 và PC - DOS 1. - Tháng 3 năm ] 982, phiên ban MS - DOS 1.25 và PC - DOS 1.
- Tháng 3 năm 1983, ra đời MS - DOS 2.0 và PC - DOS 2. - Tháng 5 nãm 1983, ra đời MS - DOS 2. - Tháng 10 năm 1983, ra đời MS - DOS 2.11 và PC - DOS 2. - Tháng 8 năm 1984, ra đời MS - DOS 3.
- Tháng 3 năm 1985, ra đời MS - DOS 3.1 và PC - DOS 3. - Tháng 1 i nãm 1985, xuất hiện Microsoft Windows với giao diện đồ hoạ chạy trên nền của DOS. - Tháng 12 Hãm 1985, ra đời MS - DOS 3.2 và PC - DOS 3. - Nám 1987, Microsoft Windows ra đời phiên bản 2 nhưng cũng chưa gây được sự quan lâm đôi với người sử dụng.
Cũng trong năm 1987, MS - DOS 3.3 và PC - DOS 3.3 được ra đời. Cùng thời gian này, Microsoft và IBM xây dựng hệ diéu hành o s/2. - Nãm 1988, ra đời PC - DOS 4.0 và MS - DOS 4.0 cho phép hỗ trợ các ổ đĩa có dung lượng lcn tới 2 GB. - Năm 1990, ra đời Windows 3.0 do Bill Gates sáng tạo ra Microsoft đã thực sự gây được sự chú ý của mọi người vì khả năng đa nhiệm của nó.
- Năm 1991, ra đòi MS - DOS 5.0 và PC - DOS 5. Cũng trong năm này, người ta thấy xuất hiện một hệ điểu hành có tên Linux. - Năm 1992, xuất hiện Windows 3. - Năm 1993, ra đời MS - DOS 6.
- Nãm 1994, Linus Torvalds chính thức cho ra mắt Linux 1.0, cùng thời gian nàv là sự ra đời của PC - DOS 6. - Năm 1995, ra đừì Linux Kernel vl. Đặc biệt là sự xuất hiện cúa hệ diếu hành Windows 95, Windows NT. - Nãm 1996, ra đời Windows 95 OSR2 và Linux 2.0 được ra mắt.
- Năm 1998, ra đời Windows 98 ra đời với các tính nãng vượt trội, cho phép hỗ trợ cổng USB và quản lý các đĩa logic lớn hơn 2. - Năm 1999, ra đời Linux 2. 13 - Năm 2000, ra đời Windows 2000 ra đời với tham vọng thay thế cho cả Windows 9X và WindowsNT.0 ra mất và cũng trong năm này là sự ra đời của Windows XP. Hãng Microsoft cũng tung ra thị trường phiên bản Windows Server 2003.
Dự kiến nãm 2004, Microsoft sẽ cho ra mắt hệ điều hành Windows 64 bit. CÁC BỘ PHẬN C ơ BẢN CỦA HỆ ĐIỂU HÀNH 1. Các thành phần của hệ thống 1. Quản lý tiến trình Một chương trình sẽ không thực hiện được gì cả nếu như nó không được CPU thi hành.
Một tiến trình là một chương trình đang được thi hành, nhưng ý nghĩa của nó còn rộng hơn. Một công việc theo lô là một tiến trình; một chương trình người dùng chia sẻ thời gian là một tiến trình; một công việc của hệ thống như soopling xuất ra máy in cũng là một tiến trình. Một tiến trình phải sử dụng tài nguyên như thời gian sử dụng CPU, bộ nhớ, lập tin. các thiết bị nhập/xuất để hoàn tất công việc của nó.
Các tài nguyên này được cung cap khi tiến trình được tạo hay trong quá trình thi hành. Khi tiến trình được tạo, nỏ sử dụng rất nhiều tài nguyên vật lý và luận lý cũng như một số khởi tạo dữ liệu nhập. Ví dụ, kháo sát tiến trình hiển thị trạng thái của tập tin lẽn màn hình. Đầu vào của tiến trình là tên tập tin, và tiến trình sẽ thực hiện những chỉ Ihị thích hợp, thực hiện lời gọi hệ thống để nhận được những thông tin mong muốn và hiển thị nó lên màn hình.
Khi tiến trình kết thúc, hệ điều hành sê tái tạo lại các tài nguyên có thể được dùng lại. Một tiến trình là hoạt động (active) hoàn toàn - ngược lại với một tập tin trên đĩa là thụ động (passive) - vói một bộ đếm chương trình cho biết lệnh kế tiếp được thi hành. Việc thi hành được thực hiện theo cơ chế tuần tự, CPU sẽ thi hành từ lệnh đầu đến lệnh cuối. Một tiến trình được coi là một đơn vị làm việc của hệ thống.
Một hệ thông có thế có nhiều tiến trình cùng lúc, trong đó một số tiến trình là của hệ điều hành, một số tiến trình !ù cua người sử dụng và các tiến trình này có thể diễn ra đồng Ihời. Vai trò của hệ điều hành trong việc quản lý tiến trinh là: 14 - Tạo và hủy các tiến trình của người sử dụng và của hệ Ihống. - Dừng và thực hiện lại một tiến trình. - Cung cấp cơ chế đổng bộ tiến trình.
- Cung cấp cách thông tin giữa các tiến trình. - Cung cấp cơ chế kiểm soát liến trình 1. Quản lý bộ nhớ chính Trong hệ .thống máy tính hiện đại, bộ nhớ chính là trung tám của các thao lác, xử lý.