Kiến trúc phân tầng của hệ điều hành .

1.Chức năng, vị trí của Hệ điều hành trong hệ thống :
- Hệ điều hành là phần mềm hệ thống đặc biệt có khả năng tự động đưa hệ thống máy tính vào trạng thái hoạt động. Nếu trên hệ thống máy tính không có Hệ điều hành thì nó chỉ là các linh kiện điện và điện tử được kết nối với nhau theo một kiến trúc nào đó mà không sử dụng được. Nhưng nếu trên hệ thống máy tính có một Hệ điều hành thì nó trở thành hệ thống tính toán, xử lý và tổ chức lưu trữ thông tin (dữ liệu).
- Hệ điều hành cung cấp một tập lệnh với giao diện thuận lợi để người sử dụng khai thác hệ thống máy tính có hiệu quả.
- Hệ điều hành quản lý toàn bộ tài nguyên của hệ thống (hệ thống tệp, các thiết bị vào ra, các thành phần khác của hệ thống…).

2. Phân tầng hệ thống
Hệ thống máy tính có thể được phân thành 6 tầng như sau:
- Sơ đồ phân tầng hệ thống
Tầng ứng dụng (Applications)
Tầng các tiện ích (các bộ biên dịch (Compiler), các bộ soạn thảo (Editor), các bộ thông dịch (Interpreter),…)
Tầng Hệ điều hành
Tầng ngôn ngữ máy
Tầng các vi chương trình
Tầng các thiết bị vật lý
- Tầng vật lý (tầng 0): Chứa các thiết bị vật lý bao gồm các vỉ mạch, chíp, nguồn điện, mạch điện v..v. Tầng này làm nhiệm vụ vận chuyển tín hiệu (dữ liệu) vào ra hệ thống.
- Tầng các vi chương trình (tầng 01) : Chứa các vi chương trình sơ khai điều khiển trực tiếp các thành phần vật lý ở tầng 0 và tạo giao diện với tầng trên (tầng 2). Các vi chương trình thường chứa trong ROM, thực chất đây là bộ dịch, nhận các lệnh máy và thực hiện chúng tuần tự theo từng bước.
- Tầng ngôn ngữ máy (tầng 2) : Ngôn ngữ máy thường có 50-300 lệnh máy, số lệnh máy phụ thuộc vào các kiến trúc máy tính. Các lệnh máy chủ yếu dùng để di chuyển dữ liệu, thực hiện các phép toán số học, logic và so sánh giá trị.
- Tầng Hệ điều hành (tầng 3) : Chức năng của Hệ điều hành là che kín sự phức tạpcủa tầng dưới, tổ chức thực hiện chương trình và cung cấp tập lệnh và giao diện để người sử dụng khai thác hệ thống.
- Tầng các tiện ích (tầng 4) : Tầng này chứa các tiện ích hỗ trợ người sử dụng khai thác hệ thống có hiệu quả. Trên tầng này chứa các lệnh thông dịch, các bộ biên dịch, các bộ thông dịch và lớp các chương trình ứng dụng độc lập, các chương trình này không phải là một phần của hệ điều hành mặc dầu vậy chúng được các hẵng máy tính sử dụng (như các tiện ích)
- Tầng các chương trình ứng dụng (tầng 5) : Tầng này bao gồm các chương trình do ngườI sử dụng viết để giải quyết các vấn đề cụ thể của mình, ví dụ như: xử lý số liệu kế toán, thương mại, các tính toán kỹ thuật và khoa học, các trò chơi v..v.

3. Phân loại hệ điều hành
Phân loại theo tính năng: Để phân loại theo tính năng chúng ta xét mọt số khái niệm sau:
Đơn chương: Hệ thống hỗ trợ chỉ một người sử dụng tại mỗi thời điểm
Đa chương: Hệ thống hỗ trợ niều nười sử dụng tại mỗi thời điểm
Đơn nhiệm: Hệ thống chỉ hỡ trợ thực hiện chương trình tại mỗi thời điểm
Đa nhiệm: Tại mỗi thời điểm hệ thóng hỗ trợ thực hiện niều chương trình
Từ các khái niệm trên chúng ta phân ra phân lại cho hệ điều hành
+ Hệ điều hành đơn chương/đơn nhiệm
+ Hệ điều hành đơn chương/đa nhiệm
+ Hệ điều hành đa chương/đa nhiệm

4. Các thiết bị vào/ra
Một trong những chức năng của hệ điều hành là điều quản lý toàn bộ hệ thống các thiết bị vào ra của máy tính. Hệ điều hành nhận bắt các lệnh từ người sử dụng, chuyển các lệnh đến các thiết bị, đón bắt các ngắt và xử lý một số lỗi. Hệ điều hành còn cung cấp giao diện đơn giản dễ sử dụng giữa các thiết bị đầu cuối và hệ thống. Hầu hết các ứng dụng đều có nhu cầu chuyển dữ liệu vào hệ thống để xử lý đồng thời chiết xuất thông tin đã xử lý ra ngoài hệ thống nhờ hệ thống các thiết bị vào/ra. Như vậy các thiết bị vào/ra là phương tiện để thực hiện chuyển dữ liệu vào/ra của hệ thống máy tính.
Phân loại thiết bị vào/ra : Để phân loại các thiết bị vào/ra người ta dựa vào khuôn dạng dữ liệu mà thiết bị thực hiện vào/ra với hệ thống. Các thiết bị vào/ra có thể chia thành hai loại chủ yếu: Các thiết bị khối và các thiết bị ký tự.
Các thiết bị khối: Các thiết bị khối là các thiết bị tực hiện vào/ra hệ thống theo từng khối dữ liệu, mỗi khối có kích thước cố định, có địa chỉ. Kích thước các khối như nhau nếu cùng một thiết bị, ngược lại các thiết bị khác nhau thì chúng có thể thực hiện vào/ra theo khối dữ liệu có kích thước khác nhau. Nói chung mỗi khối thường có kích thước từ 128-1024 bytes. Các thiết bị khối đọc/ghi dữ liệu theo khối vì vậy trong quá trình xử lý có thể thực hiện tìm kiếm, lựa chọn. Ví dụ: đĩa từ, card mạng (NIC)...
Các thiết bị ký tự: Các thiết bị là các thiết bị thực hiện vào/ra với hệ thống theo từng dãy ký tự gối nhau. Các dãy ký tự không được địa chỉ hóa vì vậy khi xử lý không thể tìm kiếm hoặc lựa chọn. Ví dụ: Màn hình, máy in...
Tuy nhiên sự phân loại này chưa hoàn chỉnh, một vài thiết bị theo sự phân loại này không xác định được, ví dụ như đồng hồ, bàn phím, chuột...