Hệ điều hành là gì ? Các loại hệ điều hành và thành phần của nó

Hệ điều hành là gì ?

Hệ điều hành tiếng anh là Operating system (OS) là phần mềm hệ thống quản lý phần cứng máy tính, tài nguyên hệ thống và cung cấp dịch vụ phổ biến cho các chương trình ứng dụng.

Vì sao cần hệ điều hành ?

Hệ điều hành thực hiện nhiệm vụ chia sẻ các tài nguyên hệ thống để sử dụng hiệu quả và  phân bổ tài nguyên của bộ xử lý, lưu trữ hàng loạt, in ấn và các tài nguyên khác.

Cái gì điều khiển máy tính ?

Đối với các phần cứng như đầu vào và đầu ra và cấp phát 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 phần cứng thực thi trực tiếp nhưng hệ điều hành có vai trò điều phối và cấp phát các tài nguyên phần cứng. Hệ điều hành được thấy trên nhiều thiết bị không chỉ máy tính, từ điện thoại di động, máy chơi video game đến máy chủ web và các siêu máy tính.

Hệ điều hành máy tính để bàn và máy tính ( máy tính cá thể – PC ) chiếm lợi thế là Microsoft Windows với thị trường khoảng chừng 82,74 %. macOS của Apple Inc ở vị trí thứ hai ( 13,23 % ) và những hệ điều hành họ Linux được xếp chung ở vị trí thứ ba ( 1,57 % ) .Trong nghành di động ( gồm có cả điện thoại cảm ứng mưu trí và máy tính bảng ), thị trường của Google Android chiếm tới 70 % trong năm 2017. Theo tài liệu quý 3 năm 2018, thị trường của Android trên điện thoại thông minh mưu trí chiếm lợi thế với 87,5 % và tăng trưởng 10,3 % mỗi năm, tiếp theo là Apple’s iOS với 12,1 % nhưng thị trường có khuynh hướng giảm 5,2 % mỗi năm, trong khi những hệ điều hành khác chỉ còn 0,3 % .Các hệ điều hành họ Linux chiếm lợi thế trong những nghành nghề dịch vụ sever và siêu máy tính, ngoài những còn những nhánh chuyên biệt khác của hệ điều hành này, như mạng lưới hệ thống nhúng và thực thi thời hạn thực, được sử dụng cho nhiều ứng dụng .

Phân loại hệ điều hành

Đơn trách nhiệm và đa nhiệm

Một hệ điều hành đơn nhiệm 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 hệ điều hành thực hiện bằng cách chia sẻ thời gian, trong đó thời gian sử dụng bộ xử lý được chia thành nhiều luồng.

Các luồng này được xen kẽ lặp lại và được quản trị bởi một mạng lưới hệ thống con có trách nhiệm lập lịch tác vụ của hệ điều hành. Trong đa nhiệm ưu tiên, hệ điều hành sẽ chia thời hạn sử dụng CPU và dành một khoảng chừng nhất định cho mỗi chương trình .Các hệ điều hành giống Unix, như Solaris và Linux, AmigaOS Hỗ trợ đa nhiệm ưu tiên. Đa nhiệm hợp tác, CPU được chia thành những luồng để phân chia thời hạn sử dụng cho những luồng. Các phiên bản 16 bit của Microsoft Windows đã sử dụng đa nhiệm hợp tác. Các phiên bản 32 bit của cả Windows NT và Win9x đều sử dụng đa nhiệm ưu tiên .

Người dùng đơn và đa người dùng

Hệ điều hành một người dùng không có chức năng phân biệt người dùng về mặt sử dụng tài nguyên phần cứng (định nghĩa này khác với nhiều acc đăng nhập trên một máy), nhưng có thể cho phép nhiều chương trình chạy song song.

Hệ điều hành nhiều người dùng mở rộng khái niệm cơ bản về đa tác vụ với các phương thức xác định các tiến trình và tài nguyên, như không gian đĩa, cho nhiều người dùng và hệ thống cho phép nhiều người dùng tương tác với hệ thống cùng một lúc (ví dụ: nhiều người dùng trong cùng một mạng LAN sử dụng chung 1 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 như là một máy tính duy nhất. Sự phát triển của các máy tính nối mạng có thể được liên kết và giao tiếp với nhau đã tạo ra điện toán phân tán (Cloud computing). Tính toán phân tán được thực hiện trên nhiều máy. Khi các máy tính trong một nhóm hợp tác giải quyết một vấn đề, chúng tạo thành một hệ thống phân tán.

Templated

Trong một hệ điều hành, toàn cảnh điện toán phân tán và điện toán đám mây, templating đề cập đến việc tạo một hình ảnh máy ảo duy nhất như một hệ điều hành khách, sau đó lưu nó làm công cụ cho nhiều máy ảo đang chạy. Kỹ thuật này được sử dụng cả trong ảo hóa, quản trị điện toán đám mây và phổ cập trong những TT sever lớn .

Hệ thống nhúng là gì ?

Hệ điều hành nhúng được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống máy tính nhúng. Chúng được thiết kế để hoạt động trên các máy nhỏ như máy PDA với ít tài nguyên hơn. Nó có thể hoạt động với một số lượng tài nguyên hạn chế. Chúng được thiết kế 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 một hệ điều hành có trách nhiệm điều khiển và tinh chỉnh những phần cứng của máy tính hoạt động giải trí cùng nhau. Tất cả ứng dụng người dùng cần phải đi qua hệ điều hành để sử dụng bất kể phần cứng nào, dù đơn thuần như chuột hay bàn phím hay phức tạp như Internet .

Lõi Kernel hệ điều hành là gì ?

Lõi hệ điều hành liên kết ứng dụng ứng dụng với phần cứng của máy tính .Với sự trợ giúp của ứng dụng tinh chỉnh và điều khiển và trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị ( driver ), kernel ( lõi ) cung ứng mức độ trấn áp cơ bản nhất so với tổng thể những thiết bị phần cứng của máy tính. Nó quản trị truy vấn bộ nhớ cho những chương trình trên RAM, nó xác lập chương trình nào có quyền truy vấn vào tài nguyên phần cứng nào, nó thiết lập hoặc đặt lại trạng thái hoạt động giải trí của CPU để hoạt động giải trí tối ưu mọi lúc và tổ chức triển khai tài liệu để tàng trữ tập tin trên những phương tiện đi lại như đĩa, băng, bộ nhớ flash, v.v.

Thực thi chương trình

Hệ điều hành cung cấp giao diện giữa chương trình ứng dụng và phần cứng máy tính, để chương trình ứng dụng chỉ hoàn toàn có thể tương tác với phần cứng bằng cách tuân theo những quy tắc và tiến trình được lập trình của hệ điều hành .Hệ điều hành cũng là một tập hợp những dịch vụ giúp đơn giản hóa việc tăng trưởng và thực thi những chương trình ứng dụng. Thực thi một chương trình ứng dụng tương quan đến việc tạo ra một tiến trình bởi nhân hệ điều hành cấp phép khoảng trống bộ nhớ và những tài nguyên khác, thiết lập mức độ ưu tiên cho chương trình trong những mạng lưới hệ thống đa tác vụ, tải mã nhị phân chương trình vào bộ nhớ và mở màn thực thi chương trình ứng dụng sau đó tương tác với người dùng và những thiết bị phần cứng .

Ngắt của hệ điều hành là gì ?

Ngắt là TT của hệ điều hành, chúng cung ứng một cách hiệu suất cao để hệ điều hành tương tác và phản ứng với môi trường tự nhiên. ( Phương án thay thế sửa chữa – hệ điều hành “ xem ” những nguồn nguồn vào khác nhau là những sự kiện nhu yếu hành vi – hoàn toàn có thể được tìm thấy trong những mạng lưới hệ thống cũ có ngăn xếp rất nhỏ 50 hoặc 60 byte nhưng không thông dụng trong những mạng lưới hệ thống tân tiến có ngăn xếp lớn ) .Lập trình dựa trên ngắt được tương hỗ trực tiếp bởi hầu hết những CPU văn minh. Các ngắt cung ứng cho máy tính một cách tự động hóa lưu toàn cảnh ĐK cục bộ và chạy mã đơn cử để cung ứng với những sự kiện. Ngay cả những máy tính rất cơ bản cũng tương hỗ ngắt phần cứng và được cho phép lập trình viên chỉ định mã hoàn toàn có thể chạy khi sự kiện đó diễn ra .Khi nhận được một ngắt, phần cứng của máy tính sẽ tự động hóa tạm dừng bất kể chương trình nào đang chạy, lưu trạng thái của nó và chạy mã máy tính được link trước đó với ngắt ; điều này tương tự như với việc đặt dấu trang vào một cuốn sách để đáp lại một cuộc gọi điện thoại cảm ứng. Trong những hệ điều hành tân tiến, những ngắt được giải quyết và xử lý bởi kernel của hệ điều hành. Ngắt hoàn toàn có thể đến từ phần cứng của máy tính hoặc chương trình đang chạy .Khi một thiết bị phần cứng kích hoạt ngắt, nhân của hệ điều hành quyết định hành động cách xử lý sự kiện này, thường bằng cách chạy 1 số ít mã giải quyết và xử lý. Lượng mã được chạy tùy thuộc vào mức độ ưu tiên của ngắt ( ví dụ : một người thường phản ứng với báo động phát hiện khói trước khi vấn đáp điện thoại thông minh ) .Việc giải quyết và xử lý những ngắt phần cứng là một trách nhiệm thường được giao cho trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị, hoàn toàn có thể là một phần của lõi kernel hệ điều hành, một phần của chương trình khác hoặc cả hai. Trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị sau đó hoàn toàn có thể chuyển tiếp thông tin đến một chương trình đang chạy bằng nhiều cách khác nhau .Một chương trình cũng hoàn toàn có thể kích hoạt một ngắt cho hệ điều hành. Ví dụ, nếu một chương trình muốn truy vấn phần cứng, nó hoàn toàn có thể làm gián đoạn kernel của hệ điều hành, điều này khiến cho tinh chỉnh và điều khiển được chuyển trở lại kernel. Nhân sau đó giải quyết và xử lý nhu yếu. Nếu một chương trình muốn có thêm tài nguyên ( hoặc muốn vô hiệu tài nguyên ) như bộ nhớ, thì nó sẽ kích hoạt ngắt để báo cho kernel .

Chế độ chạy của hệ điều hành

Các thiết lập độc quyền cho kiến trúc vi giải quyết và xử lý x86 có sẵn trong chính sách bảo vệ. Hệ điều hành xác lập quy trình nào chạy trong mỗi chính sách .Bộ vi giải quyết và xử lý văn minh ( CPU hoặc MPU ) tương hỗ nhiều chính sách hoạt động giải trí. CPU có năng lực phân phối tối thiểu hai chính sách : chính sách người dùng và chính sách giám sát ( Supervisor ). Khi hoạt động giải trí ở chính sách giám sát được cho phép truy vấn không hạn chế vào toàn bộ những tài nguyên máy, gồm có tổng thể những hướng dẫn MPU .Hoạt động ở chính sách người dùng đặt số lượng giới hạn cho việc sử dụng lệnh và thường không được cho phép truy vấn trực tiếp vào tài nguyên máy. CPU cũng hoàn toàn có thể có những chính sách khác tương tự như chính sách người dùng, ví dụ điển hình như chính sách ảo để mô phỏng những loại bộ giải quyết và xử lý cũ hơn, như bộ giải quyết và xử lý 16 bit trên bộ giải quyết và xử lý 32 bit hoặc bộ giải quyết và xử lý 32 bit trên bộ giải quyết và xử lý 64 bit .Khi bật nguồn hoặc reset, mạng lưới hệ thống khởi đầu ở chính sách giám sát. Khi một kernel hệ điều hành đã được tải và khởi đầu, ranh giới giữa chính sách người dùng và chính sách giám sát ( còn được gọi là chính sách kernel ) hoàn toàn có thể được thiết lập .Chế độ giám sát được sử dụng bởi kernel cho những tác vụ cấp thấp cần truy vấn không hạn chế vào phần cứng, ví dụ điển hình như trấn áp cách truy vấn bộ nhớ và tiếp xúc với những thiết bị như ổ đĩa và thiết bị hiển thị video .Chế độ người dùng, ngược lại, được sử dụng cho hầu hết mọi thứ khác. Các chương trình ứng dụng, ví dụ điển hình như bộ giải quyết và xử lý văn bản và trình quản trị cơ sở tài liệu, hoạt động giải trí trong chính sách người dùng và chỉ hoàn toàn có thể truy vấn tài nguyên máy bằng cách chuyển quyền tinh chỉnh và điều khiển sang kernel, một quy trình gây ra quy đổi sang chính sách giám sát .Thông thường, việc chuyển tinh chỉnh và điều khiển sang kernel bằng cách triển khai một lệnh ngắt. Việc ngắt ứng dụng khiến bộ vi giải quyết và xử lý chuyển từ chính sách người dùng sang chính sách giám sát và mở màn thực thi mã được cho phép kernel trấn áp .Trong chính sách người dùng, những chương trình thường có quyền truy vấn vào một tập hợp những lệnh vi giải quyết và xử lý bị hạn chế và thường không hề thực thi bất kể lệnh nào có năng lực gây gián đoạn cho hoạt động giải trí của mạng lưới hệ thống. Trong chính sách giám sát, những hạn chế thực thi lệnh thường được vô hiệu, được cho phép truy vấn không hạn chế vào toàn bộ những tài nguyên máy .Thuật ngữ “ tài nguyên chính sách người dùng ” thường dùng để chỉ một hoặc nhiều thanh ghi CPU, chứa thông tin mà chương trình đang chạy không được phép đổi khác. Nỗ lực đổi khác những tài nguyên này thường gây ra sự quy đổi sang chính sách giám sát, trong đó hệ điều hành hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý hoạt động giải trí phạm pháp mà chương trình đang cố gắng nỗ lực, ví dụ, bằng cách buộc chấm hết ( “ giết chết ” ) chương trình .

Quản lý bộ nhớ

Lõi hệ điều hành đa nhiệm phải chịu nghĩa vụ và trách nhiệm quản trị bộ nhớ mạng lưới hệ thống đang được những chương trình sử dụng. Điều này bảo vệ rằng một chương trình không can thiệp vào bộ nhớ đã được sử dụng bởi một chương trình khác. Mỗi chương trình phải có quyền truy vấn độc lập vào phần bộ nhớ mình được cấp phép .Quản lý bộ nhớ hợp tác, được sử dụng bởi nhiều hệ điều hành khởi đầu, giả định rằng tổng thể những chương trình sử dụng trình quản trị bộ nhớ của nhân hệ điều hành một cách tự nguyện và không vượt quá bộ nhớ được phân chia của chúng .Hệ thống quản trị bộ nhớ này hầu hết không còn sử dụng nữa, vì những chương trình thường chứa những lỗi hoàn toàn có thể khiến chúng vượt quá bộ nhớ được phân chia. Nếu một chương trình gặp lỗi, nó hoàn toàn có thể khiến bộ nhớ được sử dụng bởi một hoặc nhiều chương trình khác bị tác động ảnh hưởng hoặc ghi đè .Các chương trình hoặc vi-rút ô nhiễm hoàn toàn có thể cố ý đổi khác bộ nhớ của chương trình khác hoặc hoàn toàn có thể tác động ảnh hưởng đến hoạt động giải trí của chính hệ điều hành. Với quản trị bộ nhớ hợp tác, chỉ cần một chương trình hoạt động giải trí sai đủ để làm sập cả mạng lưới hệ thống .Bảo vệ bộ nhớ cho phép lõi hệ điều hành số lượng giới hạn quyền truy vấn vào bộ nhớ của máy tính. Có nhiều chiêu thức bảo vệ bộ nhớ khác nhau, gồm có phân đoạn bộ nhớ và phân trang. Tất cả những giải pháp đều nhu yếu một số ít mức tương hỗ phần cứng, không giống nhau trong toàn bộ những máy tính .Trong cả phân đoạn và phân trang, những thanh ghi chính sách được bảo vệ nhất định chỉ định cho CPU địa chỉ bộ nhớ nào sẽ được cho phép chương trình đang chạy truy vấn. Nỗ lực truy vấn những địa chỉ khác kích hoạt một ngắt làm cho CPU vào lại chính sách giám sát, chuyển quyền tinh chỉnh và điều khiển về lõi .Đây được gọi là vi phạm phân đoạn hoặc viết tắt là Seg-V và vì rất khó để xác lập hành vi cho hoạt động giải trí đó và nó thường là tín hiệu của chương trình giải quyết và xử lý sai, nên lõi hệ điều hành thường dùng đến việc chấm hết chương trình vi phạm và báo cáo lỗi .Các phiên bản Windows 3.1 đến ME có một số ít mức bảo vệ bộ nhớ, nhưng những chương trình hoàn toàn có thể thuận tiện tránh được. Một lỗi bảo vệ chung sẽ được tạo ra, cho thấy đã xảy ra vi phạm bộ nhớ ; tuy nhiên, mạng lưới hệ thống thường sẽ bị sập

Bộ nhớ ảo là gì ?

Nhiều hệ điều hành hoàn toàn có thể “ lừa ” những 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 .Việc sử dụng địa chỉ bộ nhớ ảo ( như phân trang hoặc phân đoạn ) có nghĩa là kernel hoàn toàn có thể chọn bộ nhớ mà mỗi chương trình hoàn toàn có thể sử dụng tại bất kể thời gian nào, được cho phép hệ điều hành sử dụng cùng một vị trí bộ nhớ cho nhiều tác vụ .Nếu một chương trình nỗ lực truy vấn bộ nhớ không nằm trong khoanh vùng phạm vi bộ nhớ hoàn toàn có thể truy vấn hiện tại của nó, kernel sẽ bị gián đoạn theo cách tựa như như chương trình vượt quá bộ nhớ được phân chia. Trong UNIX loại ngắt này được gọi là lỗi trang .Khi kernel phát hiện ra lỗi trang, nó thường kiểm soát và điều chỉnh khoanh vùng phạm vi bộ nhớ ảo của chương trình đã kích hoạt, cấp cho nó quyền truy vấn vào bộ nhớ được nhu yếu. Điều này mang lại cho lõi Kernel quyền tùy ý chọn nơi tàng trữ bộ nhớ của một ứng dụng đơn cử hoặc thậm chí còn liệu nó có thực sự được phân chia hay không .Trong những hệ điều hành tân tiến, bộ nhớ được truy vấn ít tiếp tục hơn hoàn toàn có thể được tàng trữ trong thời điểm tạm thời trên đĩa hoặc phương tiện đi lại khác để cung ứng khoảng trống cho những chương trình khác sử dụng. Điều này được gọi là hoán đổi, vì một vùng bộ nhớ hoàn toàn có thể được sử dụng bởi nhiều chương trình và những gì vùng nhớ chứa hoàn toàn có thể được hoán đổi hoặc trao đổi theo nhu yếu .“ Bộ nhớ ảo ” cung ứng cho người lập trình hoặc người dùng giả lập rằng có một lượng RAM lớn hơn nhiều trong máy tính so với thực tiễn .

Hệ điều hành đa nhiệm là gì ?

Đa nhiệm đề cập đến việc chạy nhiều chương trình máy tính độc lập trên cùng một máy tính ; nó đang thực thi nhiều trách nhiệm cùng một lúc. Vì hầu hết những máy tính hoàn toàn có thể thực thi một hoặc nhiều việc cùng một lúc, điều này thường được thực thi trải qua san sẻ thời hạn, điều đó có nghĩa là mỗi chương trình sử dụng một phần thời hạn của máy tính để thực thi .Lõi kernel hệ điều hành chứa một chương trình lập lịch xác lập thời hạn mỗi tiến trình triển khai và trong đó tinh chỉnh và điều khiển thực thi theo thứ tự sẽ được chuyển đến những chương trình. Điều khiển được chuyển đến kernel, được cho phép chương trình truy vấn vào CPU và bộ nhớ. Sau đó, điều khiển và tinh chỉnh được trả về kernel trải qua một số ít chính sách, để chương trình khác hoàn toàn có thể được phép sử dụng CPU. Cái gọi là chuyển điều khiển và tinh chỉnh giữa kernel và ứng dụng này được gọi là quy đổi ngữ cảnh .Một chính sách bắt đầu chi phối việc phân chia thời hạn cho những chương trình được gọi là đa nhiệm hợp tác. Trong chính sách này, khi điều khiển và tinh chỉnh được chuyển đến một chương trình bởi kernel, nó hoàn toàn có thể thực thi bao lâu tùy thích sau đó trả lại quyền tinh chỉnh và điều khiển cho kernel. Điều này có nghĩa là một chương trình ô nhiễm hoặc gặp trục trặc hoàn toàn có thể ngăn ngừa bất kể chương trình nào khác sử dụng CPU, và nó hoàn toàn có thể treo hàng loạt mạng lưới hệ thống nếu nó chạy một vòng lặp vô hạn .Các hệ điều hành tân tiến lan rộng ra những khái niệm về quyền ưu tiên ứng dụng cho trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị và kernel, do đó hệ điều hành cũng có quyền trấn áp ưu tiên so với thời hạn chạy .Cơ chế đa nhiệm ưu tiên là bảo vệ rằng toàn bộ những chương trình đều được phân phối thời hạn liên tục trên CPU. Vì vậy toàn bộ những chương trình đang chạy phải được số lượng giới hạn trong khoảng chừng thời hạn chúng được phép sử dụng CPU mà không bị gián đoạn. Để thực thi điều này, lõi kernel hệ điều hành sử dụng một ngắt thời hạn. Bộ định thời được quản trị bởi lõi kernel sẽ kích hoạt quay trở lại chính sách giám sát sau khi hết thời hạn đã chỉ định. ( Xem những phần trên về Ngắt. )Trên một số ít hệ điều hành đơn người dùng, đa nhiệm hợp tác hoàn toàn có thể tương thích, vì máy tính cá thể thường chạy một số lượng nhỏ những chương trình được thử nghiệm tốt. Windows NT là phiên bản tiên phong của Microsoft Windows thực thi đa nhiệm được ưu tiên, nhưng nó không đến được thị trường người dùng đại trà phổ thông cho đến khi Windows XP phát hành ( Windows NT được nhắm đến những chuyên viên ) .

Truy cập ổ cứng và mạng lưới hệ thống tập tin ( định dạng ổ cứng )

Hệ thống tệp được cho phép người dùng và chương trình sắp xếp những tệp trên máy tính trải qua việc sử dụng những thư mục .Truy cập tài liệu được tàng trữ trên ổ cứng là tính năng lõi của toàn bộ những hệ điều hành. Máy tính tàng trữ tài liệu trên những đĩa bằng những tệp được cấu trúc theo những cách đơn cử để cho phép truy vấn nhanh hơn, độ an toàn và đáng tin cậy cao hơn và để sử dụng tốt hơn khoảng trống có sẵn của ổ cứng .

Cụ thể trong đó các tệp được lưu trữ trên ổ cứng được gọi là hệ thống tệp và cho phép các tệp có tên và thuộc tính. Nó cũng cho phép chúng được lưu trữ trong một hệ thống phân cấp các thư mục hoặc thư mục được sắp xếp trong cây thư mục .

Các hệ điều hành khởi đầu thường tương hỗ một loại ổ cứng duy nhất và chỉ một loại mạng lưới hệ thống tệp. Các mạng lưới hệ thống tệp khởi đầu bị số lượng giới hạn về năng lực, vận tốc và loại tên tệp và cấu trúc thư mục mà chúng hoàn toàn có thể sử dụng. Những hạn chế này thường số lượng giới hạn những hệ điều hành khiến cho chúng rất khó tương hỗ nhiều hơn một mạng lưới hệ thống tệp .Mặc dù nhiều hệ điều hành đơn thuần hơn tương hỗ một loạt những tùy chọn để truy vấn những mạng lưới hệ thống tàng trữ, những hệ điều hành như UNIX và Linux tương hỗ một công nghệ tiên tiến được gọi là mạng lưới hệ thống tệp ảo hoặc VFS .Hệ điều hành như UNIX tương hỗ một loạt những thiết bị tàng trữ, bất kể phong cách thiết kế hay mạng lưới hệ thống tệp của chúng, được cho phép chúng được truy vấn trải qua giao diện lập trình ứng dụng chung ( API ). Điều này khiến những chương trình không cần biết mạng lưới hệ thống tệp của thiết bị nó đang truy vấn .VFS được cho phép hệ điều hành cung cấp cho những chương trình quyền truy vấn vào số lượng thiết bị không số lượng giới hạn với vô số mạng lưới hệ thống tệp được thiết lập trên chúng, trải qua việc sử dụng trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị và trình tinh chỉnh và điều khiển mạng lưới hệ thống tập tin .Một thiết bị tàng trữ được liên kết, như ổ cứng, được truy vấn trải qua trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị. Trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị hiểu ngôn từ của ổ đĩa và hoàn toàn có thể dịch ngôn từ đó sang ngôn từ tiêu chuẩn được sử dụng bởi hệ điều hành để truy vấn toàn bộ những ổ đĩa .Khi lõi kernel có trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị tương thích, nó hoàn toàn có thể truy vấn nội dung của ổ đĩa ở định dạng thô, hoàn toàn có thể chứa một hoặc nhiều mạng lưới hệ thống tệp. Trình tinh chỉnh và điều khiển mạng lưới hệ thống tệp được sử dụng để dịch những lệnh truy vấn từng mạng lưới hệ thống tệp đơn cử vào một nhóm lệnh tiêu chuẩn mà hệ điều hành hoàn toàn có thể sử dụng để thao tác với tổng thể những mạng lưới hệ thống tệp .Các chương trình sau đó hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý những mạng lưới hệ thống tệp này trên cơ sở tên tệp và thư mục / thư mục, được chứa trong cấu trúc phân cấp. Nó hoàn toàn có thể tạo, xóa, mở và đóng tệp, cũng như tích lũy thông tin khác nhau về chúng, gồm có quyền truy vấn, kích cỡ, khoảng trống trống và ngày tạo và sửa đổi .Sự độc lạ giữa những mạng lưới hệ thống tệp làm cho việc tương hỗ tổng thể những mạng lưới hệ thống tệp khó khăn vất vả. Các ký tự được phép trong tên tệp, sự hiện hữu của những loại thuộc tính tệp khác nhau làm cho việc thực thi một giao diện duy nhất cho mọi mạng lưới hệ thống tệp là một trách nhiệm khó khăn vất vả .Các hệ điều hành có xu thế khuyến nghị sử dụng những mạng lưới hệ thống tệp được phong cách thiết kế riêng cho chúng ; ví dụ : NTFS trong Windows và ext3 và ReiserFS trong Linux. Tuy nhiên, trên trong thực tiễn, trình điều khiển và tinh chỉnh của bên thứ ba thường có sẵn để tương hỗ cho những mạng lưới hệ thống tệp được sử dụng thoáng rộng nhất trong hầu hết những hệ điều hành ( ví dụ : NTFS có sẵn trong Linux trải qua NTFS-3gvà ext2 / 3 và ReiserFS có sẵn trong Windows trải qua ứng dụng của bên thứ ba ) .Trong Windows, mỗi mạng lưới hệ thống tệp thường bị số lượng giới hạn trong ứng dụng so với một số ít phương tiện đi lại nhất định ; ví dụ : CD phải sử dụng ISO 9660 hoặc UDF và kể từ Windows Vista, NTFS là mạng lưới hệ thống tệp duy nhất mà hệ điều hành hoàn toàn có thể được thiết lập trên đó .Có thể thiết lập Linux lên nhiều loại mạng lưới hệ thống tệp. Không giống như những hệ điều hành khác, Linux và UNIX được cho phép mọi mạng lưới hệ thống tệp được sử dụng thiết lập và bất kể phương tiện đi lại tàng trữ, mặc dầu đó là ổ cứng, đĩa ( CD, DVD … ), ổ flash USB hay thậm chí còn chứa trong một tập tin nằm trên một mạng lưới hệ thống tập tin khác

Trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị là gì ?

Vai trò của mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiểnMột trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị là ứng dụng được tăng trưởng để cho phép tương tác với những thiết bị phần cứng. Thông thường, điều này tạo thành một giao diện để tiếp xúc với thiết bị phần cứng, trải qua bus máy tính hoặc mạng lưới hệ thống liên lạc đơn cử mà phần cứng được liên kết, phân phối những giao diện thiết yếu cho hoạt động giải trí của mạng lưới hệ thống hoặc chương trình ứng dụng .Đây là một chương trình máy tính dành cho phần cứng chuyên biệt và một hệ điều hành đơn cử được cho phép một chương trình ứng dụng chạy dưới nhân hệ điều hành tương tác với thiết bị phần cứng .Mục tiêu phong cách thiết kế chính của trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị là sự khác nhau giữa những thiết phần cứng ( ngay cả trong cùng một loại thiết bị ). Các phong cách thiết kế phần cứng mới hơn được phát hành bởi những đơn vị sản xuất phân phối hiệu suất đáng an toàn và đáng tin cậy hơn hoặc tốt hơn nhưng những phong cách thiết kế mới hơn này thường có phương pháp tiếp xúc khác với thế hệ trước .Hệ điều hành không hề biết cách tinh chỉnh và điều khiển mọi thiết bị, cả hiện tại và trong tương lai. Để xử lý yếu tố này, về cơ bản, những hệ điều hành tạo chính sách trấn áp và nhận dạng mọi loại thiết bị. Sau đó, công dụng của trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị là dịch những thao tác của hệ điều hành này thành những thao tác đơn cử với thiết bị phần cứng .Về triết lý, một thiết bị mới, được điều khiển và tinh chỉnh theo cách mới, sẽ hoạt động giải trí đúng chuẩn nếu có trình điều khiển và tinh chỉnh tương thích. Trình tinh chỉnh và điều khiển mới này bảo vệ rằng thiết bị hoạt động giải trí như thông thường theo nhu yếu của hệ điều hành .Trong những phiên bản Windows trước Vista và những phiên bản Linux trước 2.6, toàn bộ những thực thi với trình điều khiển và tinh chỉnh đều theo chính sách hợp tác, nghĩa là nếu một trình điều khiển và tinh chỉnh đi vào một vòng lặp vô hạn thì nó sẽ ngừng hoạt động mạng lưới hệ thống .Các phiên bản mới hơn của những hệ điều hành tích hợp tính năng ưu tiên kernel ( tựa như như cách hệ điều hành phân chia thời hạn sử dụng CPU cho những chương trình ), trong đó kernel tự tách khỏi trình tinh chỉnh và điều khiển để thực thi những tác vụ khác cho đến khi nhận được phản hồi từ trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị hoặc triển khai trách nhiệm khác .

Mạng

Hiện nay hầu hết những hệ điều hành đều tương hỗ nhiều giao thức mạng, phần cứng và ứng dụng để sử dụng chúng. Điều này có nghĩa là những máy tính chạy hệ điều hành không giống nhau hoàn toàn có thể tham gia vào một mạng chung để san sẻ những tài nguyên như tệp, máy in và máy quét … Sử dụng liên kết có dây hoặc không dây .Mạng về cơ bản hoàn toàn có thể được cho phép hệ điều hành truy vấn vào tài nguyên của máy tính khác từ xa để sử dụng những tính năng tựa như. Điều này gồm có mọi thứ từ tiếp xúc đơn thuần, đến sử dụng những mạng lưới hệ thống tệp được nối mạng hoặc thậm chí còn san sẻ phần cứng đồ họa hoặc âm thanh của máy tính khác .Một số dịch vụ mạng được cho phép tài nguyên của máy tính được truy vấn trực tiếp ví dụ điển hình như SSH được cho phép người dùng nối mạng truy vấn trực tiếp vào giao diện dòng lệnh của máy tính .Mạng máy khách / sever được cho phép một chương trình trên máy tính ( được gọi là máy khách ) liên kết qua mạng với máy tính khác ( được gọi là sever ). Máy chủ cung ứng những dịch vụ khác nhau cho những máy tính khách .Các dịch vụ này thường được cung ứng trải qua những cổng hoặc những điểm truy vấn được đánh số trên địa chỉ IP của sever. Mỗi cổng thường được link với một chương trình đang chạy, chịu nghĩa vụ và trách nhiệm giải quyết và xử lý những nhu yếu tới cổng đó. Một ‘ daemon ’, là một chương trình người dùng, hoàn toàn có thể lần lượt truy vấn tài nguyên phần cứng của máy tính đó bằng cách chuyển nhu yếu đến kernel hệ điều hành .Nhiều hệ điều hành cũng tương hỗ một hoặc nhiều giao thức mạng mở hoặc dành riêng cho nhà sản xuất, ví dụ SNA trên những mạng lưới hệ thống IBM, DECnet trên những mạng lưới hệ thống từ Digital Equipment Corporation và những giao thức dành riêng cho Microsoft ( SMB ) trên Windows .Các giao thức đơn cử cho những tác vụ cũng hoàn toàn có thể được tương hỗ như NFS để truy vấn tệp. Các giao thức như ESound hoặc esd hoàn toàn có thể thuận tiện được lan rộng ra qua mạng để cung ứng âm thanh từ những ứng dụng cục bộ, trên phần cứng âm thanh của mạng lưới hệ thống từ xa .

Bảo mật của hệ điều hành là gì ?

Một máy tính được bảo mật thông tin nhờ vào vào 1 số ít công nghệ tiên tiến. Hệ điều hành tân tiến cung ứng quyền truy vấn vào 1 số ít tài nguyên, có sẵn cho ứng dụng chạy trên mạng lưới hệ thống và cho những thiết bị bên ngoài như mạng trải qua kernel .Hệ điều hành phải có năng lực phân biệt giữa những nhu yếu nên được phép giải quyết và xử lý và những nhu yếu khác không được giải quyết và xử lý. Mặc dù 1 số ít mạng lưới hệ thống hoàn toàn có thể chỉ đơn thuần phân biệt giữa “ độc quyền ” và “ không độc quyền ”, những mạng lưới hệ thống thường có chiêu thức dạng nhận dạng người nhu yếu, ví dụ điển hình như tên người dùng. Để thiết lập quy trình xác nhận danh tính .Thông thường tên người dùng phải được phân quyền và mỗi tên người dùng hoàn toàn có thể có mật khẩu. Các giải pháp xác nhận khác, như thẻ từ hoặc tài liệu sinh trắc học, hoàn toàn có thể được sử dụng sửa chữa thay thế .Trong 1 số ít trường hợp, đặc biệt quan trọng là những liên kết từ mạng, tài nguyên hoàn toàn có thể được truy vấn mà không cần xác nhận ( ví dụ điển hình như đọc tệp qua san sẻ mạng ). Cũng được xác lập bởi khái niệm danh tính người nhu yếu là chuyển nhượng ủy quyền ; những dịch vụ và tài nguyên đơn cử mà người nhu yếu hoàn toàn có thể truy vấn sau khi đăng nhập vào mạng lưới hệ thống được gắn với thông tin tài khoản người dùng của người nhu yếu hoặc với những nhóm người dùng được thông số kỹ thuật khác nhau mà người nhu yếu thuộc nhóm đó .Ngoài quy mô được cho phép hoặc không được cho phép bảo mật thông tin, một mạng lưới hệ thống có mức độ bảo mật thông tin cao cũng phân phối những tùy chọn trấn áp. Cho phép theo dõi những nhu yếu truy vấn vào tài nguyên ( ví dụ điển hình như “ ai đã đọc tệp này ? ” ). Bảo mật nội bộ hoặc bảo mật thông tin từ một chương trình đã chạy chỉ hoàn toàn có thể nếu tổng thể những nhu yếu phải được triển khai trải qua những ngắt đến lõi kernel hệ điều hành. Nếu những chương trình hoàn toàn có thể truy vấn trực tiếp vào phần cứng và tài nguyên, chúng không hề được bảo mật thông tin .Bảo mật bên ngoài tương quan đến một nhu yếu từ bên ngoài máy tính, ví dụ điển hình như đăng nhập từ xa hoặc một loại liên kết mạng nào đó. Các nhu yếu bên ngoài thường được chuyển qua trình điều khiển và tinh chỉnh thiết bị đến kernel của hệ điều hành, nơi chúng hoàn toàn có thể được chuyển qua những ứng dụng hoặc được thực thi trực tiếp .Bảo mật hệ điều hành từ lâu đã là một mối chăm sóc vì tài liệu rất nhạy cảm được tàng trữ trên máy tính, cả về thực chất thương mại và quân sự chiến lược. nhà nước Hoa Kỳ, Bộ Quốc phòng ( DoD ) tạo ra những tiêu chuẩn Hệ thống nhìn nhận tính an toàn và đáng tin cậy ( TCSEC ) là một tiêu chuẩn mà bộ nhu yếu cơ bản để nhìn nhận hiệu suất cao của bảo mật an ninh .Điều này trở nên quan trọng so với những đơn vị sản xuất hệ điều hành, do tại TCSEC được sử dụng để nhìn nhận, phân loại và chọn hệ điều hành đáng đáng tin cậy đang được xem xét để giải quyết và xử lý, tàng trữ và truy xuất thông tin nhạy cảm .Các dịch vụ mạng gồm có những dịch vụ như san sẻ tệp, dịch vụ in, email, website và giao thức truyền tệp ( FTP ), hầu hết hoàn toàn có thể bị xâm phạm bảo mật thông tin. Ở tuyến đầu của bảo mật thông tin là những thiết bị phần cứng được gọi là tường lửa hoặc mạng lưới hệ thống phát hiện / ngăn ngừa xâm nhập .Ở Lever hệ điều hành, có 1 số ít ứng dụng tường lửa có sẵn, cũng như những mạng lưới hệ thống phát hiện / ngăn ngừa xâm nhập. Hầu hết những hệ điều hành văn minh gồm có tường lửa ứng dụng, được bật theo mặc định. Một tường lửa ứng dụng hoàn toàn có thể được thông số kỹ thuật để cho phép hoặc khước từ lưu lượng mạng đến từ một dịch vụ hoặc ứng dụng chạy trên hệ điều hành .Giải pháp thay thế sửa chữa là kiểu hộp cát ( sandbox ) cho những hệ điều hành không cung ứng được những nhu yếu bảo mật thông tin. Nó cung ứng chính sách cho hệ điều hành không chạy chương trình người dùng dưới dạng mã gốc, mà thay vào đó, giả lập bộ giải quyết và xử lý hoặc phân phối máy ảo cho chương trình thực thi .Bảo mật nội bộ đặc biệt quan trọng tương thích với những mạng lưới hệ thống nhiều người dùng ; nó được cho phép mỗi người dùng mạng lưới hệ thống có những tệp riêng tư mà người dùng khác không hề truy xuất được. Bảo mật nội bộ cũng rất quan trọng, vì một chương trình có năng lực vượt qua hệ điều hành, gồm có việc bỏ lỡ trấn áp .

Giao diện người dùng là gì ?

Các hệ điều hành máy tính cá thể đều có giao diện người dùng. Giao diện người dùng thường được gọi là shell và thiết yếu để tương hỗ tương tác của con người. Giao diện người dùng biểu lộ cấu trúc thư mục và nhu yếu những dịch vụ từ hệ điều hành, thu thập dữ liệu từ những thiết bị phần cứng đầu vào, như bàn phím, chuột hoặc đầu đọc thẻ và nhu yếu hệ điều hành hiển thị lời nhắc, thông tin trạng thái trên những thiết bị phần cứng đầu ra, như màn hình hiển thị hoặc máy in .Hai hình thức thông dụng nhất của giao diện người dùng trước kia là giao diện dòng lệnh, trong đó những lệnh được gõ từng dòng và giao diện người dùng đồ họa, nơi có môi trường tự nhiên trực quan ( thông dụng nhất là WIMP ) .

Giao diện người dùng đồ họa

Hầu hết những mạng lưới hệ thống máy tính văn minh đều tương hỗ giao diện người dùng đồ họa ( GUI ). Trong 1 số ít mạng lưới hệ thống máy tính, ví dụ điển hình như những phiên bản Mac OS cổ xưa, GUI được tích hợp vào kernel .Mặc dù về mặt kỹ thuật, giao diện người dùng đồ họa không phải là dịch vụ của hệ điều hành, việc phối hợp vào lõi kernel hệ điều hành hoàn toàn có thể được cho phép GUI phản ứng nhanh hơn bằng cách giảm số lượng quy đổi ngữ cảnh thiết yếu để GUI triển khai những công dụng đầu ra .Các hệ điều hành khác hoàn toàn có thể tách giao diện đồ họa khỏi lõi kernel hệ điều hành. Trong những năm 1980 UNIX, VMS và nhiều hệ điều hành được thiết kế xây dựng theo cách này. Linux và macOS cũng được kiến thiết xây dựng theo cách này .Các bản phát hành lúc bấy giờ của Microsoft Windows như Windows Vista tiến hành một mạng lưới hệ thống con đồ họa cho giao diện người dùng ; tuy nhiên, những phiên bản giữa Windows NT 4.0 và Windows Server 2003 được tích hợp vào lõi kernel .Nhiều hệ điều hành máy tính được cho phép người dùng thiết lập hoặc tạo bất kể giao diện người dùng nào họ muốn. Các giao diện Window X tích hợp với GNOME hoặc KDE Plasma 5 là một nổi bật trên những hệ điều hành Unix như mạng lưới hệ thống ( BSD, Linux, Solaris ) .Một số giao diện ( theme ) Windows đã được phát hành cho Microsoft Windows, phân phối những lựa chọn sửa chữa thay thế cho giao diện Windows đi kèm, nhưng bản thân giao diện đồ họa không hề tách rời khỏi Windows .Nhiều GUI dựa trên Unix đã sống sót theo thời hạn, hầu hết có nguồn gốc từ X11. Sự cạnh tranh đối đầu giữa những nhà sản xuất Unix ( HP, IBM, Sun ) khác nhau đã dẫn đến sự phân mảnh, mặc dầu nỗ lực chuẩn hóa vào những năm 1990 của COSE và CDE thất bại vì nhiều nguyên do, và sau cuối bị lu mờ bởi Gnome và K .Giao diện người dùng đồ họa tăng trưởng theo thời hạn. Ví dụ : Windows đã sửa đổi giao diện người dùng của mình mỗi khi một phiên bản Windows chính được phát hành và GUI Mac OS đã đổi khác đáng kể với sự ra đời của Mac OS X vào năm 1999 .

Hệ điều hành thời hạn thực

Hệ điều hành thời hạn thực ( RTOS ) là một hệ điều hành dành cho những ứng dụng có thời hạn cố định và thắt chặt ( đo lường và thống kê thời hạn thực ). Các ứng dụng này gồm có 1 số ít mạng lưới hệ thống nhúng nhỏ, bộ tinh chỉnh và điều khiển động cơ ôtô, robot công nghiệp, tàu thiên hà, tinh chỉnh và điều khiển công nghiệp và 1 số ít mạng lưới hệ thống máy tính quy mô lớn .Một ví dụ bắt đầu về hệ điều hành thời hạn thực quy mô lớn là TT giải quyết và xử lý thanh toán giao dịch được tăng trưởng bởi American Airlines và IBM cho Hệ thống đặt chỗ hàng không Sabre .Các mạng lưới hệ thống nhúng có thời hạn cố định và thắt chặt sử dụng hệ điều hành thời hạn thực như VxWorks, PikeOS, eCos, QNX, MontaVista Linux và RTLinux. Windows CE là một hệ điều hành thời hạn thực san sẻ những API tựa như với Windows trên máy tính để bàn nhưng không san sẻ cơ sở mã nguồn. Hệ điều hành Symbian cũng có nhân RTOS ( EKA2 ) mở màn với phiên bản 8.0 b .Một số mạng lưới hệ thống nhúng sử dụng những hệ điều hành như Palm OS, BSD và Linux, mặc dầu những hệ điều hành này không tương hỗ giám sát thời hạn thực .

Phát triển hệ điều hành như một sở trường thích nghi

Trong 1 số ít trường hợp, người dùng hoàn toàn có thể tự tăng trưởng hệ điều hành theo ý thích sử dụng trên một thiết bị điện toán “ homebrew ”, ví dụ, một máy tính bảng đơn thuần được phân phối bởi bộ vi giải quyết và xử lý 6502. Hoặc hoàn toàn có thể dành cho một kiến ​ ​ trúc đã được sử dụng thoáng rộng .Phát triển hệ điều hành với những tính năng trọn vẹn mới, hoặc hoàn toàn có thể khởi đầu bằng cách quy mô hóa một hệ điều hành hiện có. Trong cả hai trường hợp, người dùng thường tăng trưởng cho riêng họ hoặc hoàn toàn có thể là một nhóm nhỏ và nhiều lúc của những cá thể có cùng sở trường thích nghi .Ví dụ về một hệ điều hành tự tăng trưởng cá thể như Syllable và TempleOS .

Sự phong phú của hệ điều hành và tính linh động

Phần mềm ứng dụng thường được viết để sử dụng trên một hệ điều hành đơn cử và nhiều lúc ngay cả so với phần cứng đơn cử. Khi chuyển ứng dụng chạy trên HĐH khác, công dụng mà ứng dụng đó nhu yếu hoàn toàn có thể được hệ điều hành đó triển khai khác ( tên của những tính năng, ý nghĩa của những đối số, v.v. ) nhu yếu ứng dụng phải được kiểm soát và điều chỉnh hoặc đổi khác .Unix là hệ điều hành tiên phong không được viết bằng ngôn từ assembly, khiến nó rất dễ thích hợp với những mạng lưới hệ thống khác với mạng lưới hệ thống bắt đầu của nó .

Chi phí cho việc hỗ trợ đa dạng hệ điều hành có thể tránh được bằng cách viết các ứng dụng dựa trên các nền tảng phần mềm như Java hoặc Qt .

Một cách tiếp cận khác cho những nhà sản xuất hệ điều hành là vận dụng những tiêu chuẩn. Ví dụ, những lớp trừu tượng POSIX và OS cung ứng những điểm tương đương giúp giảm ngân sách quy đổi .Nguồn : tổng hợp + WikipediaXem thêm :

Source: http://wp.ftn61.com
Category: Tin Tức