VAI TRÒ CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH

Không phải tất cả các máy tính đều có hệ điều hành . Máy tính điều khiển lò vi sóng trong bếp của bạn là một ví dụ không cần đến hệ điều hành.Nó chỉ có các nhiệm vụ cài sẵn, nhập vào trực tiếp và đơn giản ( với các phím số và nút ) không cần thay đổi phần cứng để điều khiển. Đối với máy tính cũng như vậy thì mà không dùng hệ điều hành chỉ làm cho chi phí phát triển và sản xuất phần cứng cao hơn và làm cho thiết bị phức tạp thêm mà không cần thiết. Thay vào đó, máy tính trong lò vi sóng chỉ cần chạy chương trình đơn giản và không thay đổi .
Đối với các thiết bị khác, hệ điều hành được dùng để:
• Phục vụ những mục đích khác nhau
• Tương tác với người sử dụng theo những cách phức tạp hơn
• Theo kịp nhu cầu thay đổi theo thời gian.

Tất cả các máy tính để bàn đều có hệ điều hành. Hệ điều hành phổ biến là gia đình hệ điều hành Window được phát triển bởi hãng Microsoft, hệ điều hành Macintosh phát triển bởi Apple và gia đình hệ điều hành UNIX( được phát triển bởi các cá nhân, tập đoàn và cộng tác viên). Có hàng trăm hệ điều hành phù hợp với các ứng dụng có mục đích đặc biệt bao gồm chuyên môn hoá cho máy tính lớn, robot, sản xuất , hệ thống kiểm soát thời gian thực...

Hệ điều hành làm những gì?

Ở mức độ đơn giản nhất, hệ điều hành làm hai việc:

1.Nó quản lý tài nguyên phần cứng và phần mềm của hệ thống. Trong máy tính cá nhân, những tài nguyên này bao gồm bộ xử lý, bộ nhớ, khoảng trống trên đĩa,...( trong điện thoại di động chúng bao gồm phím số, màn hình, sổ địa chỉ, quay số điện thoại, pin và kết nối mạng.)

2.Nó cung cấp cách ổn định và phù hợp cho các ứng dụng xử lý phần cứng mà không cần biết tất cả các chi tiết của phần cứng.
Nhiệm vụ thứ nhất, quản lý tài nguyên phần cứng và phần mềm, là rất quan trọng , các chương trình khác nhau và cách nhập dữ liệu khác nhau cạnh tranh để có được sự điều khiển của CPU và đưa ra những yêu cầu về bộ nhớ, lưu trữ và dải thông hệ thống vào ra ( I/O ) vì những mục đích riêng . Với những công việc trên, hệ điều hành đóng vai trò như những bậc cha mẹ tốt đảm bảo mỗi ứng dụng có được tài nguyên cần thiết trong khi vẫn chạy các ứng dụng khác, cũng như khéo léo sử dụng các khả năng hạn chế của hệ thống ở mức tốt nhất cho tất cả người sử dụng và những ứng dụng.
Nhiệm vụ thứ hai , cung cấp giao diện ứng dụng thích hợp , là đặc biệt quan trọng nếu có nhiều hơn một loại máy tính sử dụng hệ điều hành hoặc nếu phần cứng tạo nên máy tính thay đổi. Một hệ giao chương trình ứng dụng (API) thích hợp cho phép nhà phát triển phần mềm viết ứng dụng trên một máy tính và có độ tương thích cao để chạy trên máy tính khác cùng loại, thậm chí nếu dung lượng bộ nhớ hay dung lượng lưu trữ của hai máy khác nhau.

Hệ điều hành có 6 nhiệm vụ cơ bản:
• Quản lý bộ xử lý
• Quản lý bộ nhớ
• Quản lý thiết bị
• Quản lý lưu trữ
• Giao diện ứng dụng
• Giao diện người sử dụng

Quản lý bộ xử lý:
Quản lý bộ xử lý liên quan đến hai vấn đề chính:
• Đảm bảo rằng mỗi quá trình và ứng dụng nhận được đủ thời gian của bộ xử lý để thực hiệc các chức năng phù hợp.
• Sử dụng bao nhiêu chu kì lệnh bộ vi xử lý cho công việc thực sự là thích hợp.

Lưu trữ bộ nhớ và quản lý
Khi một hệ điều hành quản lý bộ nhớ của máy tính, có hai nhiệm vụ lớn cần thực hiện:
1. Mỗi Process phải có đủ bộ nhớ để thực hiện và nó không thể chạy sang không gian bộ nhớ của một Process khác cũng như một quy trình khác chạy sang nó.
2. Các kiểu bộ nhớ khác nhau trong hệ thống phải được sử dụng phù hợp để mỗi Process có thể chạy hiệu quả.

Quản lí thiết bị

Đường dẫn giữa hệ điều hành và tất cả phần cứng trên Mainboard của máy tính đi qua một chương trình đặc biệt gọi là bộ phận điều khiển hay Driver. Phần lớn chức năng của Driver là chuyển đổi tín hiệu điện của hệ thống phần cứng và ngôn ngữ lập trình cấp cao của hệ điều hành và chương trình ứng dụng. Driver lấy dữ liệu mà hệ điều hành định nghĩa là một file và dịch chúng sang dòng bit được đặt ở một vị trí cụ thể trong thiết bị lưu trữ hay một loạt các xung laze trong máy in.
Do có sự khác biệt lớn trong phần cứng được kiểm soát thông qua các Driver nên cách các chương trình Driver hoạt động cũng khác nhau, nhưng hầu hết được chạy khi thiết bị được yêu cầu và thực hiện các chức năng như các Process khác. Hệ điều hành sẽ thường xuyên chỉ định các khối ưu tiên cho các Driver để tài nguyên phần cứng có thể được sẵn sàng để sử dụng càng nhanh càng tôt.
Một lý do mà Driver tách rời khỏi hệ điều hành đó là để chức năng mới có thể được thêm vào Driver và do đó thêm chức năng cho hệ thống phần cứng mà không yêu cầu hệ điều hành phải thay đổi, biên tập lại và thực hiện lại. Thông qua sự phát triển của thiết bị Driver phần cứng mới, sự phát triển thường có được nhờ các nhà sản xuất phần cứng tương ứng hơn là của nhà cung cấp hệ điều hành, nên khả năng của thiết bị đầu cuối của toàn hệ thống cắm thêm có thể được nâng cao đáng kể.
Quản lý hệ thống vào ra là vấn đề quản lý hàng đợi và bộ đệm , điều kiện lưu trữ đặc biệt đưa dòng những Bit ra khỏi thiết bị, có thể là bàn phím hay cổng nối tiếp, giữ những Bit này gửi chúng đến CPU với tốc độ đủ để CPU có thể nhận ra. Chức năng này đặc biệt quan trọng khi một số Process đang chạy và chiếm thời gian của bộ xử lý để nhận biết những tín hiệu từ thiết bị I/O. Hệ điều hành sẽ chỉ dẫn bộ đệm tiếp tục lấy dữ liệu vào từ thiết bị nhưng ngừng việc gửi dữ liệu đến CPU trong khi quy trình sử dụng dữ liệu vào bị treo. Sau đó, khi Proces cần dữ liệu vào được kích hoạt một lần nữa, hệ điều hành sẽ điều khiển bộ đệm gửi dữ liệu. Quy trình này cho phép bàn phím hoặc một bộ điều giải xử lý người sử dụng bên trong hoặc máy tính với tốc độ cao thậm chí nếu có thời gian khi bộ xử lý không sử dụng dữ liệu vào từ những nguồn này.

Giao diện ứng dụng.

Trong khi các Driver đưa ra cách để ứng dụng tận dụng hệ thống phần cứng phụ mà không phải biết mọi chi tiết về hoạt động của phần cứng thì Giao diện lập trình ứng dụng (application program interfaces - API) cho phép nhà lập trình ứng dụng sử dụng chức năng của máy tính và hệ điều hành mà không phải kiểm tra tất cả chi tiết trong hoạt động của CPU. Hãy cùng xem ví dụ tạo ra file đĩa cứng cho các dữ liệu để thấy tại sao điều này lại quan trọng.

Giao diện người sử dụng.

Trong khi API cung cấp một phương thức thích hợp cho các ứng dụng sử dụng tài nguyên của hệ thống máy tính, giao diện người sử dụng ( UI – User Interface ) cung cấp cấu trúc cho tương tác giữa người sử dụng và máy tính. Trong thập kỉ trước, hầu hết sự phát triển trong giao diện người sử dụng thuộc lĩnh vực giao diện người dùng đồ hoạ (GUI – Graphic User Interface ) với hai mẫu là Macintosh của Apple và Windows của Microsoft đã thu hút sự chú ý của người tiêu dùng và chiếm phần lớn thị phần. Hệ điều hành Linux nguồn mở phổ biến cũng hỗ trợ cho giao diện người dùng đồ hoạ.

Cám ơn bài viết của bạn. Bài viết rất hay và hữu ích.

Máy tính mà không có HĐH thì chẳng khác gì cục sắt .Tất cả các máy tính để bàn đều có hệ điều hành. Hệ điều hành phổ biến là gia đình hệ điều hành Window được phát triển bởi hãng Microsoft, hệ điều hành Macintosh phát triển bởi Apple và gia đình hệ điều hành UNIX( được phát triển bởi các cá nhân, tập đoàn và cộng tác viên). Có hàng trăm hệ điều hành phù hợp với các ứng dụng có mục đích đặc biệt bao gồm chuyên môn hoá cho máy tính lớn, robot, sản xuất , hệ thống kiểm soát thời gian thực...