Thấy bài này hay, post cho mọi người cùng đọc, đỡ mất công kiếm :)

Hệ điều hành

Hệ điều hành là một chương trình chạy trên máy tính, dùng để điều hành, quản lý các thiết bị phần cứng và các tài nguyên phần mềm trên máy tính.
Hệ điều hành đóng vai trò trung gian trong việc giao tiếp giữa người sử dụng và phần cứng máy tính, cung cấp một môi trường cho phép người sử dụng phát triển và thực hiện các ứng dụng của họ một cách dễ dàng.

Giới thiệu
Các máy tính ban dầu không có hệ điều hành. Người điều hành sẽ tải và chạy chương trình một cách thủ công. Khi chương trình được thiết kế để tải và chạy chương trình khác, nó đã thay thế công việc của con người.
Thuật ngữ "hệ điều hành" được dùng gần đây chỉ tới một phần mềm cần thiết để người dùng quản lý hệ thống và chạy các phần mềm ứng dụng khác trên hệ thống. Nó không chỉ có nghĩa là "phần lõi" tương tác trực tiếp với phần cứng mà còn cả các thư viện cần thiết để các chương trình quản lý và điều chỉnh hệ thống.
Không có sự phân biệt rõ ràng giữa phần mềm ứng dụng và hệ điều hành. Tuy nhiên, đôi khi vấn đề này cũng được tranh cãi. Thí dụ trường hợp Bộ Tư pháp Mỹ và Microsoft tranh cãi Internet Explorer có phải là một phần của Windows không.
Cấp thấp nhất của hệ điều hành là phần lõi (còn gọi là nhân), lớp phần mềm đầu tiên được tải vào hệ thống khi khởi động. Các phần mềm được tải tiếp theo phụ thuộc vào nó sẽ cung cấp các dịch vụ cốt lõi cho hệ thống. Những dịch vụ phổ biến là truy xuất đĩa, quản lý bộ nhớ, định thời, và truy xuất tới thiết bị phần cứng. Có nhiều tranh cãi về những thành phần nào tạo nên phần lõi, như hệ thống tập tin có được đưa vào phần lõi không.

Chức năng chính yếu của hệ điều hành

Theo nguyên tắc, hệ điều hành cần thỏa mãn hai chức năng chính yếu sau:

Quản lý chia sẻ tài nguyên
Tài nguyên của hệ thống (CPU, bộ nhớ, thiết bị ngoại vi, ...) vốn rất giới hạn, nhưng trong các hệ thống đa nhiệm, nhiều người sử dụng có thể đồng thời yêu cầu nhiều tài nguyên. Để thỏa mãn yêu cầu sử dụng chỉ với tài nguyên hữu hạn và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, hệ điều hành cần phải có cơ chế và chiến lược thích hợp để quản lý việc phân phối tài nguyên.
Ngoài yêu cầu dùng chung tài nguyên để tiết kiệm chi phí, người sử dụng còn cần phải chia sẻ thông tin (tài nguyên phần mềm) lẫn nhau, khi đó hệ điều hành cần đảm bảo việc truy xuất đến các tài nguyên này là hợp lệ, không xảy ra tranh chấp, mất đồng nhất...

Giả lập một máy tính mở rộng
Hệ điều hành làm ẩn đi các chi tiết phần cứng, người sử dụng được cung cấp một giao diện đơn giản, dễ hiểu, dễ sử dụng và không phụ thuộc vào thiết bị phần cứng cụ thể.
Thực tế, ta có thể xem Hệ điều hành như là một hệ thống bao gồm nhiều máy tính trừu tượng xếp thành nhiều lớp chồng lên nhau, máy tính mức dưới phục vụ cho máy tính mức trên. Lớp trên cùng là giao diện trực quan nhất để chúng ta điều khiển.
Ngoài ra có thể chia chức năng của Hệ điều hành theo bốn chức năng sau : Quản lý quá trình (process management) Quản lý bộ nhớ (memory management) Quản lý hệ thống lưu trữ (storage management) Giao tiếp với người dùng (user interaction)

Nhiệm vụ của hệ điều hành
Điều khiển và quản lý trực tiếp các phần cứng như bo mạch chủ, bo mạch đồ họa và bo mạch âm thanh,...
Thực hiện một số thao tác cơ bản trong máy tính như các thao tác đọc, viết tập tin, quản lý hệ thống tập tin (file system) và các kho dữ liệu.
Cung ứng một hệ thống giao diện sơ khai cho các ứng dụng thường là thông qua một hệ thống thư viện các hàm chuẩn để điều hành các phần cứng mà từ đó các ứng dụng có thể gọi tới.
Cung ứng một hệ thống lệnh cơ bản để điều hành máy. Các lệnh này gọi là lệnh hệ thống (system command).
Ngoài ra hệ điều hành, trong vài trường hợp, cũng cung cấp các dịch vụ cơ bản cho các phần mềm ứng dụng thông thường như chương trình duyệt Web, chương trình soạn thảo văn bản....

Các thành phần của hệ điều hành

Hệ thống quản lý tiến trình
Hệ thống quản lý bộ nhớ
Hệ thống quản lý nhập xuất
Hệ thống quản lý tập tin
Hệ thống bảo vệ
Hệ thống dịch lệnh
Quản lý mạng

Phân loại hệ điều hành

Dưới góc độ loại máy tính
Hệ điều hành dành cho máy MainFrame
Hệ điều hành dành cho máy Server
Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU
Hệ điều hành dành cho máy tính cá nhân (PC)
Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng)
Hệ điều hành dành cho máy chuyên biệt
Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard)

Thông thường dưới góc độ người sử dụng và số chương trình được sử dụng cùng lúc hệ điều hành được chia làm 3 loại:
Hệ điều hành đơn nhiệm một người dùng
Hệ điều hành đa nhiệm một người dùng
Hệ điều hành đa nhiệm nhiều người dùng
Chi tiết xem thêm sách giáo khoa tin học 10 trang 63

Dưới góc độ người dùng (truy xuất tài nguyên cùng lúc)
Một người dùng
Nhiều người dùng
Mạng ngang hàng
Mạng có máy chủ: LAN, WAN, ...

Dưới góc độ hình thức xử lý
Hệ thống xử lý theo lô
Hệ thống xử lý theo lô đa chương
Hệ thống chia sẻ thời gian
Hệ thống song song
Hệ thống phân tán
Hệ thống xử lý thời gian thực

Hàm hệ thống
System Call

Các hệ điều hành hiện đại

Các hệ điều hành được sử dụng ngày nay trên các máy tính đa chức năng (như máy tính cá nhân) chủ yếu gồm hai chủng loại: hệ điều hành họ Unix và hệ điều hành họ Microsoft Windows. Các máy tính mẹ (Mainframe computer) và các hệ thống nhúng dùng nhiều loại hệ điều hành khác nhau, không phải là Unix hay Windows, nhưng cũng tương tự như Unix hay Windows.
Hệ điều hành họ Windows: Các phiên bản được liệt kê tại liên kết Microsoft Windows
Các hệ điều hành khác


Phân loại và thuật ngữ

Khái niệm hệ điều hành được tách thành ba thành phần: giao diện người dùng (bao gồm giao diện đồ họa và/hoặc thông dịch dòng lệnh, còn gọi là "shell"), tiện ích hệ thống cấp thấp, và phần lõi--trái tim của hệ điều hành.
Phần cứng <-> Phần lõi <-> Shell <-> Ứng dụng
| |
+-----------+
1 2 3
Trong một số hệ điều hành, phần lõi và shell nằm tách rời hoàn toàn, do đó cho phép kết hợp nhiều phần lõi và shell với nhau (như hệ điều hành UNIX), trong hệ điều hành khác thì điều này chỉ là khái niệm.


Thí dụ hệ điều hành
AmigaOS
BeOS
Debian
Fedora
FreeBSD
Linux
Mac OS và Mac OS X
MS-DOS và Windows
OS/2
Palm OS
Solaris
Ubuntu
UNIX
Windows Mobile

(http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_%C4%91i%E1%BB%81u_h%C3%A0nh)

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÁC HỆ ĐIỀU HÀNH

IV.1 Thế hệ 1 (1945 - 1955)

Vào khoảng giữa thập niên 1940, Howard Aiken ở Havard và John von Neumann ở Princeton, đã thành công trong việc xây dựng máy tính dùng ống chân không. Những máy này rất lớn với hơn 10000 ống chân không nhưng chậm hơn nhiều so với máy rẻ nhất ngày nay.

Mỗi 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 năng cơ bản. Ngôn ngữ lập trình chưa được biết đến và hệ điều hành cũng chưa nghe đến.

Vào đầu thập niên 1950, phiếu đục lổ ra đời và có thể viết chương trình trên phiếu thay cho dùng bảng điều khiển.

IV.2 Thế hệ 2 (1955 - 1965)

Sự ra đời của thiết bị bán dẫn vào giữa thập niên 1950 làm thay đổi bức tranh tổng thể. Máy tính trở nên đủ tin cậy hơn. Nó được sản xuất và cung cấp cho các khách hàng. Lần đầu tiên 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.

Hệ thống xử lý theo lô ra đời, nó lưu các yêu cầu cần thực hiện lên băng từ, và hệ thống sẽ đọc và thi hành lần lượt. Sau đó, nó sẽ ghi kết quả lên băng từ xuất và cuối cùng người sử dụng sẽ đem băng từ xuất đi in.

Hệ thống xử lý theo lô hoạt động dưới sự điều khiển của một chương trình đặc 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.

IV.3 Thế hệ 3 (1965 - 1980)

Trong 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 nhiều và thao tác điều khiển bắt đầu phức tạp.

Hệ điều hành ra đời nhằm điều phối, kiểm soát hoạt động và giải quyết các yêu cầu tranh chấp thiế bị. Chương trình hệ điều hành dài cả triệu dòng hợp ngữ và do hàng ngàn lập trình viên thực hiện.

Sau đó, hệ điều hành ra đời khái niệm đa chương. CPU không phải chờ thực hiện các thao tác nhập xuất. Bộ nhớ được chia làm nhiều phần, mỗi phần có một công việc (job) khác nhau, khi một công việc chờ thực hiện nhập xuất CPU sẽ xử lý các công việc còn lại. Tuy nhiên khi có nhiều công việc cùng xuất hiện trong bộ nhớ, vấn đề là phải có một cơ chế bảo vệ tránh các công việc ảnh hưởng đến nhau. Hệ điều hành cũng cài đặt thuộc tính spool.

Giai đoạn này cũng đánh dấu sự ra đời của hệ điều hành chia xẻ thời gian như CTSS của MIT. Đồng thời các hệ điều hành lớn ra đời như MULTICS, UNIX và hệ thống các máy mini cũng xuất hiện như DEC PDP-1.

IV.4 Thế hệ 4 (1980 - )

Giai đoạn này đánh dấu sự ra đời của máy tính cá nhân, đặc biệt là hệ thống IBM PC với hệ điều hành MS-DOS và Windows sau này. Bên cạnh đó là sự phát triển mạnh của 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 điều hành mạng và hệ điều hành phân tán.

Bài này dùng tham khảo cho phần thi lý thuyết được đó. thanks bạn nhé.