Bạn đang quan tâm đến ✅Hệ điều hành là gì ? Các loại hệ điều hành và thành phần của nó phải không? Nào hãy cùng VCCIDATA đón xem bài viết này ngay sau đây nhé, vì nó vô cùng thú vị và hay đấy!
XEM VIDEO ✅Hệ điều hành là gì ? Các loại hệ điều hành và thành phần của nó tại đây.
hệ điều hành là gì?
hệ điều hành trong tiếng Anh là OS (os) là phần mềm hệ thống quản lý phần cứng của máy tính, tài nguyên hệ thống và cung cấp các dịch vụ thông thường cho các chương trình ứng dụng.
Bạn đang xem: Hệ điều hành đơn nhiệm là gì
tại sao bạn cần một hệ điều hành?
Hệ điều hành thực hiện nhiệm vụ chia sẻ tài nguyên hệ thống để sử dụng và phân bổ hiệu quả tài nguyên bộ xử lý, bộ nhớ chung, in ấn và các tài nguyên khác.
máy tính kiểm soát những gì?
đối với phần cứng, chẳng hạn như đầu vào, đầu ra và phân bổ bộ nhớ, hệ điều hành đóng vai trò trung gian giữa các chương trình và phần cứng máy tính , mặc dù mã nguồn ứng dụng thường được thực thi trực tiếp bởi phần cứng , nhưng hệ điều hành chịu trách nhiệm điều phối và phân bổ tài nguyên phần cứng. Hệ điều hành được tìm thấy trên nhiều thiết bị, không chỉ máy tính, từ điện thoại di động và bảng điều khiển trò chơi đến máy chủ web và siêu máy tính.
Hệ điều hành thống trị cho máy tính để bàn và máy tính xách tay (máy tính cá nhân – PC) là Microsoft Windows, với thị phần khoảng 82,74%. apple inc macos ở vị trí thứ hai (13,23%) và hệ điều hành họ linux ở vị trí thứ ba (1,57%).
Trong lĩnh vực di động (bao gồm điện thoại thông minh và máy tính bảng), thị phần của Google Android chiếm 70% trong năm 2017. Dựa trên dữ liệu quý 3 năm 2018, thị phần điện thoại thông minh của Android chiếm ưu thế với 87% .5% và tăng trưởng 10,3% mỗi năm, tiếp theo là apple ios với 12,1%, nhưng thị phần có xu hướng giảm 5,2% mỗi năm, trong khi các hệ điều hành khác chỉ 0,3%.
Các hệ điều hành thuộc họ Linux chiếm ưu thế trong lĩnh vực máy chủ và siêu máy tính, trong khi các nhánh chuyên biệt khác của hệ điều hành này, chẳng hạn như hệ thống nhúng và thực thi thời gian thực, được sử dụng cho nhiều ứng dụng.
phân loại hệ điều hành
Đơn và đa nhiệm
Một hệ điều hành đơn lẻ chỉ có thể chạy một chương trình tại một thời điểm trong khi hệ điều hành đa nhiệm cho phép nhiều chương trình chạy đồng thời. điều này được thực hiện bởi hệ điều hành bằng cách sử dụng chia sẻ thời gian, trong đó thời gian sử dụng bộ xử lý được chia thành nhiều luồng.
Các luồng này được đan xen lẫn nhau và được quản lý bởi một hệ thống con chịu trách nhiệm lên lịch cho các tác vụ của hệ điều hành. Trong đa nhiệm phủ đầu, hệ điều hành phân chia thời gian sử dụng CPU và dành một lượng thời gian nhất định cho mỗi chương trình.
Các hệ điều hành giống Unix, chẳng hạn như Solaris và Linux, bạn bè hỗ trợ tính năng đa nhiệm ưu tiên. đa nhiệm hợp tác, cpu được chia thành các luồng để phân bổ thời gian sử dụng giữa các luồng. Phiên bản 16-bit của Microsoft Windows sử dụng đa nhiệm hợp tác. Phiên bản 32-bit của windows nt và win9x sử dụng tính năng đa nhiệm ưu tiên.
một người dùng và nhiều người dùng
hệ điều hành một người dùng không có tính năng phân biệt người dùng về việc sử dụng tài nguyên phần cứng (định nghĩa này khác với nhiều lần đăng nhập trên một máy), nhưng nó có thể cho phép nhiều chương trình chạy trong song song.
hệ điều hành nhiều người dùng mở rộng khái niệm cơ bản về đa nhiệm với các phương pháp xác định quy trình và tài nguyên, chẳng hạn như dung lượng đĩa, cho nhiều người dùng và hệ thống cho phép nhiều người dùng tương tác với hệ thống đồng thời (ví dụ: nhiều người dùng trên cùng một mạng lan chia sẻ cùng một ổ cứng và hệ điều hành).
hệ điều hành phân tán là gì?
một hệ điều hành phân tán quản lý một nhóm các máy tính riêng biệt và kết hợp chúng thành một máy tính duy nhất. sự phát triển của các máy tính nối mạng có thể kết nối và giao tiếp với nhau đã tạo ra điện toán phân tán (điện toán đám mây). tính toán phân tán được thực hiện trên nhiều máy. Khi các máy tính trong một nhóm hợp tác để giải quyết một vấn đề, chúng sẽ tạo thành một hệ thống phân tán.
mẫu
Trong ngữ cảnh hệ điều hành, điện toán phân tán và điện toán đám mây, tạo khuôn mẫu đề cập đến việc tạo một hình ảnh máy ảo duy nhất làm hệ điều hành khách và sau đó lưu nó làm công cụ cho nhiều máy ảo khi thực thi. kỹ thuật này được sử dụng cả trong ảo hóa, quản lý đám mây và phổ biến ở các trung tâm máy chủ lớn.
hệ thống tích hợp là gì?
Hệ điều hành nhúng được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống máy tính nhúng. chúng được thiết kế để chạy trên các máy nhỏ như pdas với ít tài nguyên hơn . nó có thể hoạt động với một lượng tài nguyên hạn chế. chúng được thiết kế để rất nhỏ gọn và cực kỳ hiệu quả. windows ce và minix 3 là một số ví dụ về hệ điều hành nhúng.
các thành phần của hệ điều hành
nhiệm vụ chính của hệ điều hành
các thành phần của hệ điều hành điều khiển phần cứng của máy tính hoạt động cùng nhau. tất cả phần mềm của người dùng phải thông qua hệ điều hành để sử dụng bất kỳ phần cứng nào, cho dù nó đơn giản như chuột hoặc bàn phím hay phức tạp như internet.
hạt nhân của hệ điều hành là gì?
hạt nhân của hệ điều hành kết nối phần mềm ứng dụng với phần cứng của máy tính.
Với sự trợ giúp của phần mềm trình điều khiển và trình điều khiển thiết bị, hạt nhân (kernel) cung cấp mức kiểm soát cơ bản nhất đối với tất cả các thiết bị phần cứng trong máy tính. quản lý quyền truy cập bộ nhớ cho các chương trình trong ram, xác định chương trình nào có quyền truy cập vào tài nguyên phần cứng nào, đặt hoặc đặt lại trạng thái hoạt động của cpu để luôn hoạt động tối ưu và tổ chức dữ liệu để lưu trữ các tệp trên phương tiện như đĩa, băng, bộ nhớ flash , v.v.
chạy chương trình
Hệ điều hành cung cấp giao diện giữa chương trình ứng dụng và phần cứng của máy tính, do đó, chương trình ứng dụng chỉ có thể tương tác với phần cứng bằng cách tuân theo các quy tắc và quy trình được lập trình của hệ điều hành.
Hệ điều hành cũng là một tập hợp các dịch vụ giúp đơn giản hóa việc phát triển và thực thi các chương trình ứng dụng. thực thi một chương trình ứng dụng liên quan đến việc tạo một quy trình thông qua nhân hệ điều hành để phân bổ không gian bộ nhớ và các tài nguyên khác, đặt mức độ ưu tiên của chương trình trên các hệ thống đa nhiệm, tải các tệp nhị phân của chương trình vào bộ nhớ và bắt đầu thực thi các chương trình ứng dụng sau đó tương tác với người dùng và thiết bị phần cứng.
hệ điều hành ngừng hoạt động là gì?
Ngắt là yếu tố cơ bản đối với hệ điều hành, chúng cung cấp một cách hiệu quả để hệ điều hành tương tác và phản ứng với môi trường. (thay thế: hệ điều hành “xem” các nguồn đầu vào khác nhau là các sự kiện yêu cầu hành động; có thể được tìm thấy trên các hệ thống cũ hơn với ngăn xếp 50 hoặc 60 byte rất nhỏ, nhưng hiếm trên các hệ thống hiện đại có ngăn xếp lớn).
Hầu hết các CPU hiện đại đều hỗ trợ trực tiếp lập lịch dựa trên ngắt. Ngắt cung cấp một cách để máy tính tự động lưu cục bộ ngữ cảnh ghi nhật ký và thực thi mã cụ thể để phản hồi các sự kiện. ngay cả những máy tính cơ bản nhất cũng hỗ trợ ngắt phần cứng và cho phép lập trình viên chỉ định mã có thể được thực thi khi sự kiện đó xảy ra.
khi nhận được một ngắt, phần cứng của máy tính sẽ tự động dừng mọi chương trình đang chạy, lưu trạng thái của chúng và thực thi mã máy tính trước đó được liên kết với ngắt; điều này tương tự như việc đánh dấu trang trong sách để trả lời một cuộc gọi điện thoại. trong các hệ điều hành hiện đại, các ngắt được xử lý bởi nhân hệ điều hành. ngắt có thể đến từ phần cứng của máy tính hoặc do các chương trình đang chạy.
Khi thiết bị phần cứng kích hoạt ngắt, hạt nhân hệ điều hành sẽ quyết định cách xử lý sự kiện, thường bằng cách thực thi một số mã trình xử lý. số lượng mã được thực thi phụ thuộc vào mức độ ưu tiên của ngắt (ví dụ: một người thường phản ứng với cảnh báo phát hiện khói trước khi trả lời điện thoại).
Xử lý ngắt phần cứng là nhiệm vụ thường được giao cho trình điều khiển thiết bị, có thể là một phần của hạt nhân hệ điều hành, một phần của chương trình khác hoặc cả hai. trình điều khiển thiết bị có thể gửi thông tin đến một chương trình đang chạy theo một số cách.
Một chương trình cũng có thể kích hoạt ngắt cho hệ điều hành. ví dụ, nếu một chương trình muốn truy cập vào phần cứng, nó có thể làm gián đoạn nhân hệ điều hành, khiến quyền điều khiển quay trở lại nhân. sau đó hạt nhân xử lý yêu cầu. nếu một chương trình muốn nhiều tài nguyên hơn (hoặc muốn loại bỏ chúng) như bộ nhớ, nó sẽ kích hoạt ngắt để thông báo cho hạt nhân.
chế độ hệ điều hành
Cấu hình đặc quyền cho kiến trúc bộ vi xử lý x86 khả dụng ở chế độ được bảo vệ. hệ điều hành xác định quy trình nào chạy ở mỗi chế độ.
Bộ xử lý hiện đại (cpu hoặc mpu) hỗ trợ nhiều chế độ hoạt động. cpu có khả năng cung cấp ít nhất hai chế độ: chế độ người dùng và chế độ người giám sát. khi hoạt động ở chế độ người giám sát, nó cho phép truy cập không hạn chế vào tất cả các tài nguyên của máy, bao gồm tất cả các hướng dẫn mpu.
Hoạt động ở chế độ người dùng đặt ra các giới hạn đối với việc sử dụng các lệnh và thường không cho phép truy cập trực tiếp vào tài nguyên máy. CPU cũng có thể có các chế độ khác tương tự như chế độ người dùng, chẳng hạn như chế độ ảo để mô phỏng các loại bộ xử lý cũ hơn, chẳng hạn như bộ xử lý 16 bit trên bộ xử lý 32 bit hoặc bộ xử lý 32 bit trên bộ xử lý 64 bit.
Khi bật nguồn hoặc khởi động lại, hệ thống sẽ khởi động vào chế độ giám sát. khi hạt nhân của hệ điều hành đã được tải và khởi động, ranh giới giữa chế độ người dùng và chế độ người giám sát (còn được gọi là chế độ hạt nhân) có thể được thiết lập.
Chế độ màn hình được hạt nhân sử dụng cho các tác vụ cấp thấp yêu cầu quyền truy cập không hạn chế vào phần cứng, chẳng hạn như kiểm soát cách bộ nhớ được truy cập và giao tiếp với các thiết bị như ổ đĩa và thiết bị. video được hiển thị.
Mặt khác, chế độ người dùng được sử dụng cho hầu hết mọi thứ khác. các chương trình ứng dụng, chẳng hạn như bộ xử lý văn bản và trình quản lý cơ sở dữ liệu, chạy ở chế độ người dùng và chỉ có thể truy cập tài nguyên máy bằng cách chuyển quyền điều khiển cho hạt nhân, một quá trình khiến nó chuyển sang chế độ giám sát.
Thông thường, quyền điều khiển được chuyển tới hạt nhân bằng cách thực hiện một ngắt. phần mềm bị gián đoạn khiến bộ xử lý chuyển từ chế độ người dùng sang chế độ giám sát và bắt đầu thực thi mã cho phép nó kiểm soát hạt nhân.
Ở chế độ người dùng, các chương trình thường có quyền truy cập vào một nhóm hướng dẫn hạn chế của bộ vi xử lý và thường không thể thực hiện bất kỳ hướng dẫn nào có thể làm gián đoạn hoạt động của hệ thống. ở chế độ giám sát, các hạn chế thực thi lệnh thường được loại bỏ, cho phép truy cập không hạn chế vào tất cả các tài nguyên máy.
Thuật ngữ “tài nguyên chế độ người dùng” thường đề cập đến một hoặc nhiều thanh ghi cpu, chứa thông tin không được thay đổi bởi chương trình đang chạy. nỗ lực thay đổi các tài nguyên này thường gây ra chuyển đổi sang chế độ giám sát, trong đó hệ điều hành có thể xử lý hoạt động bất hợp pháp do chương trình cố gắng, chẳng hạn như buộc chương trình phải chấm dứt (“bị giết”).
quản lý bộ nhớ
Hạt nhân của hệ điều hành đa nhiệm chịu trách nhiệm quản lý bộ nhớ hệ thống được các chương trình sử dụng. điều này đảm bảo rằng một chương trình không can thiệp vào bộ nhớ đã được chương trình khác sử dụng. mỗi chương trình phải có quyền truy cập độc lập vào bộ nhớ được cấp phát của nó.
Xem thêm: Tại sao phải nghĩ
quản lý bộ nhớ hợp tác, được sử dụng bởi nhiều hệ điều hành đầu tiên, giả định rằng tất cả các chương trình sử dụng trình quản lý bộ nhớ nhân của hệ điều hành một cách tự nguyện và không vượt quá phân bổ bộ nhớ của chúng.
Hệ thống quản lý bộ nhớ này hiếm khi được sử dụng nữa, vì các chương trình thường chứa các lỗi có thể khiến chúng vượt quá bộ nhớ được cấp phát. nếu một chương trình gặp sự cố, nó có thể khiến bộ nhớ được sử dụng bởi một hoặc nhiều chương trình bị ảnh hưởng hoặc bị ghi đè.
Các chương trình hoặc vi rút độc hại có thể cố ý thay đổi bộ nhớ của các chương trình khác hoặc có thể ảnh hưởng đến hoạt động của chính hệ điều hành. với tính năng quản lý bộ nhớ hợp tác, chỉ cần một chương trình hoạt động sai là đủ để làm hỏng toàn bộ hệ thống.
bảo vệ bộ nhớ cho phép nhân hệ điều hành giới hạn quyền truy cập vào bộ nhớ của máy tính. Có nhiều phương pháp bảo vệ bộ nhớ, bao gồm phân đoạn bộ nhớ và phân trang. tất cả các phương pháp đều yêu cầu một số mức hỗ trợ phần cứng, điều này không giống nhau trên tất cả các máy tính.
Trong cả phân đoạn và phân trang, một số thanh ghi ở chế độ bảo vệ chỉ định cho cpu mà địa chỉ bộ nhớ mà chương trình đang chạy sẽ cho phép truy cập. cố gắng truy cập các địa chỉ khác sẽ kích hoạt ngắt khiến cpu chuyển sang chế độ giám sát, chuyển quyền điều khiển trở lại hạt nhân.
<3 dùng đến việc chấm dứt chương trình vi phạm và báo cáo lỗi.
Các phiên bản windows 3.1 đối với tôi có một số cấp độ bảo vệ bộ nhớ, nhưng các chương trình có thể dễ dàng vượt qua nó. một lỗi bảo vệ chung sẽ được tạo ra, cho thấy rằng một vi phạm bộ nhớ đã xảy ra; tuy nhiên, hệ thống sẽ thường xuyên bị lỗi
bộ nhớ ảo là gì?
Nhiều hệ điều hành có thể “lừa” các chương trình sử dụng bộ nhớ nằm rải rác trên đĩa cứng và RAM như thể nó là một bộ nhớ liên tục, được gọi là bộ nhớ ảo.
Sử dụng địa chỉ bộ nhớ ảo (chẳng hạn như phân trang hoặc phân đoạn) có nghĩa là hạt nhân có thể chọn bộ nhớ mà mỗi chương trình có thể sử dụng vào bất kỳ thời điểm nào, cho phép hệ điều hành sử dụng cùng một vị trí bộ nhớ cho nhiều tác vụ.
Nếu một chương trình cố gắng truy cập bộ nhớ không nằm trong phạm vi bộ nhớ hiện có thể truy cập của nó, hạt nhân sẽ hủy bỏ theo cách tương tự như cách chương trình vượt quá bộ nhớ được cấp phát của nó. trên unix, loại ngắt này được gọi là lỗi trang.
Khi hạt nhân phát hiện lỗi trang, nó thường điều chỉnh phạm vi bộ nhớ ảo của chương trình đã kích hoạt, cấp cho nó quyền truy cập vào bộ nhớ được yêu cầu. điều này cho phép hạt nhân toàn quyền lựa chọn nơi lưu trữ bộ nhớ của một ứng dụng cụ thể hoặc thậm chí thực sự được cấp phát.
Trên các hệ điều hành hiện đại, bộ nhớ được truy cập ít thường xuyên hơn có thể được lưu trữ tạm thời trên đĩa hoặc phương tiện khác để cung cấp dung lượng cho các chương trình khác. điều này được gọi là hoán đổi, vì một vùng bộ nhớ có thể được sử dụng bởi nhiều chương trình và những gì vùng chứa có thể được hoán đổi hoặc hoán đổi theo yêu cầu.
“bộ nhớ ảo” cung cấp cho các lập trình viên hoặc người dùng mô phỏng rằng có một lượng ram trong máy tính lớn hơn nhiều so với thực tế.
hệ điều hành đa nhiệm là gì?
đa nhiệm đề cập đến việc thực thi một số chương trình máy tính độc lập trên cùng một máy tính; bạn đang làm nhiều nhiệm vụ cùng một lúc. Vì hầu hết các máy tính có thể làm một hoặc nhiều việc cùng một lúc nên việc này thường được thực hiện thông qua chia sẻ thời gian, nghĩa là mỗi chương trình sử dụng một phần thời gian của máy tính để chạy bài kiểm tra.
Hạt nhân của hệ điều hành chứa một bộ lập lịch xác định thời gian diễn ra của mỗi quá trình và nơi điều khiển thực thi được chuyển cho các chương trình. quyền điều khiển được chuyển cho hạt nhân, điều này cho phép chương trình truy cập vào cpu và bộ nhớ. điều khiển sau đó được trả lại cho hạt nhân thông qua một số cơ chế để các chương trình khác có thể sử dụng cpu. sự chuyển giao quyền kiểm soát được cho là giữa hạt nhân và ứng dụng được gọi là chuyển đổi ngữ cảnh.
Một cơ chế ban đầu điều chỉnh việc phân bổ thời gian cho các chương trình được gọi là đa nhiệm hợp tác. trong cơ chế này, khi hạt nhân chuyển quyền điều khiển cho một chương trình, nó có thể chạy nó bao lâu tùy ý và sau đó trả lại quyền điều khiển cho hạt nhân. điều này có nghĩa là một chương trình độc hại hoặc bị trục trặc có thể ngăn bất kỳ chương trình nào khác sử dụng cpu và có thể làm hỏng toàn bộ hệ thống nếu nó chạy một vòng lặp vô hạn.
Các hệ điều hành hiện đại mở rộng khái niệm về mức độ ưu tiên của ứng dụng cho trình điều khiển thiết bị và hạt nhân, do đó hệ điều hành cũng có quyền kiểm soát ưu tiên đối với thời gian chạy.
đa nhiệm ưu tiên là để đảm bảo rằng tất cả các chương trình đều có thời gian cpu thường xuyên. do đó, tất cả các chương trình đang chạy nên được giới hạn trong thời gian chúng được phép sử dụng cpu mà không bị gián đoạn. Để thực hiện điều này, hạt nhân hệ điều hành sử dụng ngắt bộ định thời. bộ định thời do hạt nhân quản lý sẽ kích hoạt việc quay trở lại chế độ giám sát sau khi thời gian được chỉ định trôi qua. (xem các phần trước về ngắt).
Trên một số hệ điều hành dành cho một người dùng, đa nhiệm hợp tác có thể phù hợp, vì các máy tính cá nhân thường chạy một số lượng nhỏ các chương trình đã được kiểm tra kỹ lưỡng. windows nt là phiên bản đầu tiên của microsoft windows triển khai đa nhiệm ưu tiên, nhưng nó đã không tiếp cận được thị trường người dùng nói chung cho đến khi windows xp được phát hành (windows nt hướng đến các chuyên gia).
truy cập ổ cứng và hệ thống tệp (định dạng ổ cứng)
một hệ thống tệp cho phép người dùng và chương trình sắp xếp các tệp trên máy tính thông qua việc sử dụng các thư mục.
Truy cập dữ liệu được lưu trữ trên ổ cứng là tính năng lõi của tất cả các hệ điều hành. Máy tính lưu trữ dữ liệu trên các đĩa bằng các tệp được cấu trúc theo các cách cụ thể để cho phép truy cập nhanh hơn, độ tin cậy cao hơn và để sử dụng tốt hơn không gian có sẵn của ổ cứng.
Cụ thể, nơi lưu trữ các tệp trên ổ cứng được gọi là hệ thống tệp và cho phép các tệp có tên và thuộc tính. nó cũng cho phép bạn lưu trữ chúng trong một hệ thống phân cấp các thư mục hoặc các thư mục được tổ chức trong một cây thư mục.
Các hệ điều hành ban đầu thường chỉ hỗ trợ một loại ổ cứng và chỉ một loại hệ thống tệp. các hệ thống tệp đầu tiên bị giới hạn về dung lượng, tốc độ và các loại tên tệp và cấu trúc thư mục mà chúng có thể sử dụng. những hạn chế này thường hạn chế hệ điều hành, khiến chúng khó hỗ trợ nhiều hệ thống tệp.
Mặc dù nhiều hệ điều hành đơn giản hơn hỗ trợ nhiều tùy chọn để truy cập hệ thống lưu trữ, các hệ điều hành như Unix và Linux hỗ trợ công nghệ được gọi là hệ thống tệp ảo hoặc vfs.
Các hệ điều hành như Unix hỗ trợ nhiều loại thiết bị lưu trữ, bất kể thiết kế hay hệ thống tệp của chúng, cho phép chúng được truy cập thông qua giao diện lập trình ứng dụng (API) chung. điều này có nghĩa là các chương trình không cần biết hệ thống tệp của thiết bị mà chúng đang truy cập.
vfs cho phép hệ điều hành cấp cho các chương trình quyền truy cập vào số lượng thiết bị không giới hạn với vô số hệ thống tệp được cài đặt trên chúng, thông qua việc sử dụng trình điều khiển thiết bị và kiểm soát hệ thống tệp trình điều khiển.
một thiết bị lưu trữ được đính kèm, chẳng hạn như ổ cứng, được truy cập thông qua trình điều khiển thiết bị. trình điều khiển thiết bị hiểu ngôn ngữ của ổ đĩa và có thể dịch nó sang ngôn ngữ tiêu chuẩn mà hệ điều hành sử dụng để truy cập tất cả các ổ đĩa.
Khi hạt nhân kernel có trình điều khiển thiết bị phù hợp, nó có thể truy cập nội dung của ổ đĩa ở định dạng ban đầu, có thể chứa một hoặc nhiều hệ thống tệp. trình điều khiển hệ thống tệp được sử dụng để dịch các lệnh truy cập các hệ thống tệp cụ thể thành một tập hợp các lệnh tiêu chuẩn mà hệ điều hành có thể sử dụng để thao tác với tất cả các hệ thống tệp.
Các chương trình có thể xử lý các hệ thống tệp này dựa trên tên tệp và thư mục / thư mục, được chứa trong một hệ thống phân cấp. có thể tạo, xóa, mở và đóng tệp cũng như thu thập nhiều thông tin khác nhau về chúng, bao gồm quyền truy cập, kích thước, dung lượng trống cũng như ngày tạo và sửa đổi.
Sự khác biệt giữa các hệ thống tệp gây khó khăn cho việc hỗ trợ tất cả các hệ thống tệp. các ký tự được phép trong tên tệp, sự hiện diện của các loại thuộc tính tệp khác nhau khiến việc triển khai một giao diện duy nhất cho mỗi hệ thống tệp là một nhiệm vụ khó khăn.
hệ điều hành có xu hướng đề xuất các hệ thống tệp được thiết kế riêng cho chúng; ví dụ, ntfs trên windows và ext3 và reiserfs trên linux. tuy nhiên, trong thực tế, trình điều khiển của bên thứ ba thường có sẵn để hỗ trợ các hệ thống tệp được sử dụng phổ biến nhất trên hầu hết các hệ điều hành (ví dụ: ntfs có sẵn trên linux thông qua ntfs -3g và ext2 / 3 và reiserfs có sẵn trên linux). trên windows thông qua phần mềm của bên thứ ba).
trên windows, mỗi hệ thống tệp thường bị giới hạn trong ứng dụng đối với một số phương tiện nhất định; ví dụ: cd phải sử dụng iso 9660 hoặc udf và vì windows vista, ntfs là hệ thống tệp duy nhất có thể cài đặt hệ điều hành.
bạn có thể cài đặt linux trên nhiều hệ thống tệp khác nhau. không giống như các hệ điều hành khác, linux và unix cho phép sử dụng bất kỳ hệ thống tệp đã cài đặt nào và bất kể phương tiện lưu trữ nào, có thể là ổ cứng, đĩa (cd, dvd …), ổ USB flash hoặc thậm chí nội dung trong tệp nằm trên hệ thống tệp khác
trình điều khiển thiết bị là gì?
vai trò của hệ thống điều khiển
Trình điều khiển thiết bị là phần mềm được phát triển để cho phép tương tác với các thiết bị phần cứng. điều này thường tạo thành một giao diện để giao tiếp với thiết bị phần cứng, thông qua bus máy tính hoặc hệ thống giao tiếp cụ thể mà phần cứng được kết nối, cung cấp các giao diện cần thiết cho hoạt động của hệ thống hoặc chương trình ứng dụng.
Đây là chương trình máy tính dành cho phần cứng cụ thể và hệ điều hành cho phép chương trình ứng dụng chạy trong nhân của hệ điều hành tương tác với thiết bị phần cứng.
Mục tiêu thiết kế chính của trình điều khiển thiết bị là thay đổi giữa các thiết bị phần cứng (ngay cả trong cùng một loại thiết bị). Các thiết kế phần cứng mới hơn do các nhà sản xuất phát hành mang lại hiệu suất đáng tin cậy hơn hoặc tốt hơn, nhưng những thiết kế mới hơn này thường có cách giao tiếp khác với thế hệ trước.
hệ điều hành không thể biết cách kiểm soát tất cả các thiết bị, cả hiện tại và trong tương lai. Để giải quyết vấn đề này, hệ điều hành về cơ bản tạo ra các cơ chế để kiểm soát và xác định bất kỳ loại thiết bị nào. thì vai trò của trình điều khiển thiết bị là chuyển các hoạt động của hệ điều hành này thành các hoạt động của thiết bị phần cứng cụ thể.
Về lý thuyết, một thiết bị mới, được điều khiển theo cách mới, sẽ hoạt động tốt nếu bạn có trình điều khiển phù hợp. trình điều khiển mới này đảm bảo rằng thiết bị hoạt động đúng như yêu cầu của hệ điều hành.
Trên các phiên bản Windows trước Vista và các phiên bản Linux trước 2.6, việc thực thi tất cả các trình điều khiển là hợp tác, nghĩa là, nếu trình điều khiển đi vào một vòng lặp vô hạn, hệ thống sẽ đóng băng.
>
Các phiên bản hệ điều hành mới hơn kết hợp ưu tiên hạt nhân (tương tự như cách hệ điều hành phân bổ thời gian cpu cho các chương trình), trong đó hạt nhân tách khỏi trình điều khiển để thực hiện các tác vụ khác cho đến khi nhận được phản hồi từ trình điều khiển thiết bị hoặc thực hiện một tác vụ khác .
mạng
Hiện tại, hầu hết các hệ điều hành hỗ trợ nhiều giao thức mạng, phần cứng và ứng dụng khác nhau để sử dụng chúng. Điều này có nghĩa là các máy tính chạy các hệ điều hành khác nhau có thể tham gia vào một mạng chung để chia sẻ tài nguyên như tệp, máy in và máy quét, v.v. bằng kết nối có dây hoặc không dây.
Xem ngay: Tín ngưỡng thờ thành hoàng làng là gì
Về cơ bản, mạng có thể cho phép hệ điều hành truy cập từ xa vào tài nguyên của máy tính khác để sử dụng các chức năng tương tự. điều này bao gồm mọi thứ, từ giao tiếp đơn giản đến sử dụng hệ thống tệp mạng hoặc thậm chí chia sẻ phần cứng âm thanh hoặc đồ họa của máy tính khác.
Một số dịch vụ mạng cho phép truy cập trực tiếp vào tài nguyên của máy tính, chẳng hạn như ssh, cho phép người dùng mạng truy cập trực tiếp vào giao diện dòng lệnh của máy tính.
Mạng máy khách / máy chủ cho phép chương trình trên một máy tính (được gọi là máy khách) kết nối qua mạng với máy tính khác (được gọi là máy chủ). máy chủ cung cấp các dịch vụ khác nhau cho các máy khách.
Các dịch vụ này thường được cung cấp thông qua các cổng hoặc điểm truy cập được đánh số theo địa chỉ IP của máy chủ. mỗi cổng thường được liên kết với một chương trình đang chạy chịu trách nhiệm xử lý các yêu cầu đến cổng đó. ‘daemon’, là một chương trình người dùng, có thể lần lượt truy cập vào tài nguyên phần cứng của máy tính đó bằng cách chuyển các yêu cầu tới nhân hệ điều hành.
nhiều hệ điều hành cũng hỗ trợ một hoặc nhiều giao thức mạng mở hoặc theo nhà cung cấp cụ thể, ví dụ: snap trên hệ thống ibm, decnet trên hệ thống của tập đoàn thiết bị kỹ thuật số và giao thức dành riêng cho ibm, microsoft (smb) trên windows.
cũng có thể hỗ trợ các giao thức dành riêng cho tác vụ như nfs để truy cập tệp. các giao thức như esound hoặc esd có thể dễ dàng mở rộng qua mạng để cung cấp âm thanh từ các ứng dụng cục bộ, trên phần cứng âm thanh của hệ thống từ xa.
bảo mật hệ điều hành là gì?
Một máy tính an toàn dựa trên nhiều công nghệ khác nhau. hệ điều hành hiện đại cung cấp quyền truy cập vào một số tài nguyên, có sẵn cho phần mềm chạy trên hệ thống và các thiết bị bên ngoài như mạng thông qua hạt nhân.
Hệ điều hành phải có khả năng phân biệt giữa các yêu cầu được phép xử lý và các yêu cầu không được xử lý. mặc dù một số hệ thống có thể phân biệt đơn giản giữa “đặc quyền” và “không đặc quyền”, các hệ thống thường có phương pháp xác định người yêu cầu, chẳng hạn như tên người dùng. để định cấu hình xác minh danh tính.
Thông thường tên người dùng phải được ủy quyền và mỗi tên người dùng có thể có một mật khẩu. thay vào đó, có thể sử dụng các phương pháp xác thực khác, chẳng hạn như thẻ từ hoặc sinh trắc học.
Trong một số trường hợp, đặc biệt là các kết nối từ mạng, các tài nguyên có thể được truy cập mà không cần xác thực (chẳng hạn như đọc tệp thông qua chia sẻ mạng). cũng được định nghĩa bởi khái niệm danh tính người nộp đơn là ủy quyền; các dịch vụ và tài nguyên cụ thể mà người yêu cầu có thể truy cập sau khi đăng nhập vào hệ thống được liên kết với tài khoản người dùng của người yêu cầu hoặc các nhóm người dùng được định cấu hình khác nhau mà người yêu cầu thuộc về.
Ngoài việc bật hoặc tắt bảo mật, hệ thống có mức bảo mật cao cũng cung cấp các tùy chọn kiểm soát. cho phép theo dõi các yêu cầu truy cập tài nguyên (chẳng hạn như “ai đã đọc tệp này?”). bảo mật nội bộ hoặc bảo mật của một chương trình đã chạy chỉ có thể thực hiện được nếu tất cả các yêu cầu phải được thực hiện thông qua các ngắt trong nhân của nhân hệ điều hành. nếu các chương trình có quyền truy cập trực tiếp vào phần cứng và tài nguyên, chúng sẽ không thể được bảo vệ.
bảo mật bên ngoài liên quan đến yêu cầu bên ngoài đối với máy tính, chẳng hạn như đăng nhập từ xa hoặc một số loại kết nối mạng. các yêu cầu bên ngoài thường được định tuyến thông qua trình điều khiển thiết bị tới nhân hệ điều hành, nơi chúng có thể được định tuyến thông qua các ứng dụng hoặc thực thi trực tiếp.
Bảo mật hệ điều hành từ lâu đã trở thành mối quan tâm vì dữ liệu nhạy cảm cao, cả về bản chất thương mại và quân sự, được lưu trữ trên máy tính. chính phủ chúng tôi Tại Hoa Kỳ, Bộ Quốc phòng (DOD) đã tạo ra tiêu chuẩn Hệ thống đánh giá độ tin cậy (TCSEC), đây là tiêu chuẩn thiết lập các yêu cầu cơ bản để đánh giá hiệu quả bảo mật.
Điều này trở nên quan trọng đối với các nhà cung cấp hệ điều hành vì tcsec được sử dụng để đánh giá, phân loại và chọn hệ điều hành đáng tin cậy đang được xem xét để xử lý, lưu trữ và truy cập thông tin nhạy cảm.
các dịch vụ mạng bao gồm các dịch vụ như chia sẻ tệp, dịch vụ in, email, trang web và giao thức truyền tệp (ftp), hầu hết các dịch vụ này đều có thể bị vi phạm bảo mật. Về mặt bảo mật là các thiết bị phần cứng được gọi là tường lửa hoặc hệ thống phát hiện / ngăn chặn xâm nhập.
Ở cấp hệ điều hành, có nhiều phần mềm tường lửa khác nhau cũng như các hệ thống phát hiện / ngăn chặn xâm nhập. hầu hết các hệ điều hành hiện đại đều có tường lửa phần mềm, được bật theo mặc định. Tường lửa phần mềm có thể được định cấu hình để cho phép hoặc từ chối lưu lượng mạng từ một dịch vụ hoặc ứng dụng đang chạy trên hệ điều hành.
Giải pháp thay thế là hộp cát cho các hệ điều hành không đáp ứng các yêu cầu bảo mật. cung cấp một cơ chế để hệ điều hành không chạy các chương trình của người dùng dưới dạng mã gốc mà thay vào đó mô phỏng một bộ xử lý hoặc cung cấp một máy ảo để chương trình chạy trên đó.
bảo mật nội bộ đặc biệt thích hợp cho các hệ thống nhiều người dùng; cho phép mỗi người dùng của hệ thống có các tệp riêng tư mà người dùng khác không thể truy cập. bảo mật nội bộ cũng rất quan trọng, vì một chương trình có khả năng vượt qua hệ điều hành, bao gồm cả việc bỏ qua các kiểm soát.
giao diện người dùng là gì?
Tất cả các hệ điều hành máy tính cá nhân đều có giao diện người dùng. giao diện người dùng thường được gọi là shell và được yêu cầu để hỗ trợ sự tương tác của con người. giao diện người dùng hiển thị cấu trúc thư mục và yêu cầu các dịch vụ từ hệ điều hành, thu thập dữ liệu từ các thiết bị phần cứng đầu vào như bàn phím, chuột hoặc đầu đọc thẻ và yêu cầu hệ điều hành hiển thị nó. thiết bị, chẳng hạn như màn hình hoặc máy in.
Trước đây, hai dạng giao diện người dùng phổ biến nhất là giao diện dòng lệnh, nơi các lệnh được nhập từng dòng và giao diện người dùng đồ họa, nơi sử dụng môi trường trực quan (thường thú vị).
giao diện người dùng đồ họa
Hầu hết các hệ thống máy tính hiện đại đều hỗ trợ giao diện người dùng đồ họa (GUI). Trên một số hệ thống máy tính, chẳng hạn như các phiên bản Mac OS cổ điển, giao diện người dùng đồ họa được tích hợp sẵn trong nhân.
Mặc dù về mặt kỹ thuật, giao diện người dùng đồ họa không phải là dịch vụ của hệ điều hành, việc kết hợp vào lõi kernel hệ điều hành có thể cho phép GUI phản ứng nhanh hơn bằng cách giảm số lượng chuyển đổi ngữ cảnh cần thiết để GUI thực hiện các chức năng đầu ra.
Các hệ điều hành khác có thể tách giao diện đồ họa hạt nhân khỏi nhân hệ điều hành. trong những năm 1980 unix, vms và nhiều hệ điều hành được xây dựng theo cách này. linux và macos cũng được xây dựng theo cách này.
Các phiên bản hiện tại của Microsoft Windows, chẳng hạn như Windows Vista, triển khai hệ thống con đồ họa cho giao diện người dùng; tuy nhiên, các phiên bản giữa windows nt 4.0 và windows server 2003 được tích hợp sẵn trong nhân hạt nhân.
nhiều hệ điều hành máy tính cho phép người dùng cài đặt hoặc tạo bất kỳ giao diện người dùng nào họ muốn. giao diện windows x kết hợp với gnome hoặc kde plasma 5 là giao diện điển hình trên hệ điều hành unix như system (bsd, linux, solaris).
Một số chủ đề windows (chủ đề) đã được phát hành cho microsoft windows, cung cấp các lựa chọn thay thế cho giao diện windows đi kèm, nhưng bản thân giao diện đồ họa không thể tách rời khỏi windows.
Nhiều GUI dựa trên Unix đã tồn tại theo thời gian, hầu hết có nguồn gốc từ X11. Sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp Unix (HP, IBM, Sun) khác nhau đã dẫn đến sự phân mảnh, mặc dù nỗ lực chuẩn hóa vào những năm 1990 của COSE và CDE thất bại vì nhiều lý do, và cuối cùng bị lu mờ bởi Gnome và K .
Giao diện người dùng đồ họa phát triển theo thời gian. ví dụ: windows thay đổi giao diện người dùng mỗi khi phiên bản windows chính được phát hành và giao diện người dùng đồ họa mac os thay đổi đáng kể với việc phát hành mac os x vào năm 1999.
hệ điều hành thời gian thực
hệ điều hành thời gian thực (rtos) là hệ điều hành dành cho các ứng dụng thời gian cố định (tính toán thời gian thực). Các ứng dụng này bao gồm nhiều hệ thống nhúng nhỏ khác nhau, bộ điều khiển động cơ ô tô, rô bốt công nghiệp, tàu vũ trụ, điều khiển công nghiệp và một số hệ thống máy tính quy mô lớn.
Một ví dụ ban đầu về hệ điều hành thời gian thực quy mô lớn là trung tâm xử lý giao dịch do American Airlines và IBM phát triển cho hệ thống đặt chỗ của hãng hàng không Sabre.
hệ thống nhúng có thời hạn cố định sử dụng hệ điều hành thời gian thực như vxworks, pikeos, echoes, qnx, montavista linux và rtlinux. Windows CE là hệ điều hành thời gian thực chia sẻ cùng một API với Windows trên máy tính để bàn, nhưng không chia sẻ cơ sở mã nguồn. hệ điều hành symbian cũng có nhân rtos (eka2) bắt đầu từ phiên bản 8.0b.
một số hệ thống nhúng sử dụng các hệ điều hành như palm os, bsd và linux, mặc dù các hệ điều hành này không hỗ trợ tính toán thời gian thực.
Phát triển hệ điều hành như một sở thích
Trong một số trường hợp, người dùng có thể phát triển hệ điều hành của riêng họ để sử dụng trên thiết bị máy tính “tự chế”, chẳng hạn như máy tính bảng đơn giản chạy bằng bộ vi xử lý. 6502 logic, hoặc có thể cho một kiến trúc đã được sử dụng rộng rãi.
bằng cách phát triển hệ điều hành với các tính năng hoàn toàn mới hoặc bạn có thể bắt đầu bằng cách tạo mô hình hệ điều hành hiện có. Trong cả hai trường hợp, người dùng thường tự phát triển hoặc có thể là một nhóm nhỏ và đôi khi là những cá nhân có cùng sở thích.
ví dụ về hệ điều hành cá nhân tự phát triển như âm tiết và đền thờ.
tính đa dạng và tính linh hoạt của hệ điều hành
Phần mềm ứng dụng thường được viết để sử dụng trên một hệ điều hành cụ thể và đôi khi thậm chí cho cả phần cứng cụ thể. khi chuyển một ứng dụng để chạy trên một hệ điều hành khác, chức năng mà ứng dụng đó yêu cầu có thể được hệ điều hành đó thực hiện theo cách khác (tên hàm, ý nghĩa đối số, v.v.) chỉnh sửa hoặc thay đổi.
unix là hệ điều hành đầu tiên không được viết bằng hợp ngữ, điều này làm cho nó rất tương thích với các hệ thống khác với hệ điều hành gốc.
Có thể tránh được chi phí hỗ trợ nhiều hệ điều hành bằng cách viết ứng dụng dựa trên nền tảng phần mềm như java hoặc qt.
Một cách tiếp cận khác dành cho các nhà cung cấp hệ điều hành là áp dụng các tiêu chuẩn. ví dụ: các lớp trừu tượng posix và os cung cấp các điểm tương đồng để giảm chi phí chuyển đổi.
nguồn: tổng hợp + wikipedia
xem thêm:
Xem ngay: Tại sao cô bé bị thâm đen
- rom là gì? bộ nhớ chỉ đọc là gì – sách trắng điện tử
- pppoe? – tài liệu công nghệ kỹ thuật số
Vậy là đến đây bài viết về ✅Hệ điều hành là gì ? Các loại hệ điều hành và thành phần của nó đã dừng lại rồi. Hy vọng bạn luôn theo dõi và đọc những bài viết hay của chúng tôi trên website VCCIDATA.COM.VN
Chúc các bạn luôn gặt hái nhiều thành công trong cuộc sống!
