Thảo luận Bài 3

Nguyên lý máy ảo:
Máy ảo là sự phát triển của kiến trúc phân lớp, được giả lập trên nền máy vật lý. Kĩ thuật Điều phối CPU và kĩ thuật Bộ nhớ ảo làm cho người dùng có ảo giác như đang dùng bộ xử lý và bộ nhớ thật.

-Sử dụng các giải thuật điều phối CPU như: đến trước phục vụ trước,ngắn hơn chạy trươc,điều phối theo độ ưu tiên, điều phối theo vòng Robin, điều phối hàng chờ nhiều mức để tối ưu hóa hoạt động của CPU.
-Kĩ thuật bộ nhớ ảo: cho phép thực hiện các chương trình không hoàn toàn nằm đầy đủ trong bộ nhớ, vùng địa chỉ logic liên tục ừ 0->max-1.Các dạng: phân trang(paging), phân đoạn(Segmentation), phân đoạn kết hợp phân trang.

- Ví dụ: Trên nền CPU loại PowerPC, Motorola, Alpha,… có thể giả lập máy tính ảo Intel chạy HĐH Windows và ngược lại. Khi đó, các lệnh của Intel được chuyển đổi sang lệnh vật lý trước khi thực hiện.
- HĐH máy ảo thương mại đầu tiên: VM/370 của IBM.

So sánh máy thường và máy ảo:



Máy tính Không gian thật-Máy tính không gian aỏ



Lợi ích của máy ảo:
-Tính bảo mật cao do các máy ảo độc lập với nhau. Các tài nguyên của máy vật lý được bảo vệ hoàn toàn vì các máy ảo thực tế chỉ là một tập tin của máy vật lý, nếu chúng có bị hư hại (do virus) thì sẽ không ảnh hưởng đến máy vật lý.Ví dụ: nếu chúng ta muốn thử chạy một chương trình lạ(tải từ Internet) thì chúng ta có thể vận hành trên máy ảo.Nếu chẳng may phần mềm đó là phần mềm đôc hại thì cũng chỉ hư hại máy ảo chứ không ảnh hưởng đến máy vật lý.
-Dễ phát triển hệ thống(System Development) mà không sợ làm ảnh hưởng đến công việc toàn hệ máy đang vận hành. Hệ điều hành là chương trình phức tạp, cần liên tục thử nghiệm, tinh chỉnh, hoàn thiện và nâng cấp.Do đó,chúng ta có thể tiến hành phát triển hệ thống trên một máy ảo thay vì làm trên máy thực

1/ Quản lý tiến trình(Process Management): Tiến trình là 1 chương trình đang hoạt động. Một tiến trình cần tài nguyên nhất định, bao gồm thời gian Cpu, bộ nhớ, tập tin và thiết bị nhập / xuất để hoàn thành tác vụ của nó. Ngoài ra, khi tiến trình hoạt động trong hệ thống có thể phát sinh các tiến trình con. Như vậy, nhiệm vụ của hệ điều hành trong quản lý tiến trình là:
- Tạo lập và hủy bỏ các tiến trình
- Tạm dừng và khôi phục lại các tiến trình
- Cung cấp cơ chế để đồng bộ hóa các tiến trình
- Cung cấp các cơ chế để giao tiếp giữa các tiến trình

2/ Quản lý bộ nhớ chính(Main-Memory Management): Bộ nhớ chính là 1 mảng kiểu byte hay kiểu word có kích thước lớn. Mỗi phần tử có địa chỉ riêng. Đó là 1 kho chứa dữ liệu có khả năng truy xuất nhanh được chia sẻ bởi CPU và các thiết bị nhập xuất. Bộ nhớ chính là 1 thiết bị lưu trữ không ổn định.Nội dung của nó bị mất khi hệ thống bị lỗi.Trong quản lý bộ nhớ hệ điều hành có các nhiệm vụ sau:
- Lưu giữ thông tin về các vị trí trong bộ nhớ đã được sử dụng và ai sử dụng.
- Quyết định tiến trình nào được nạp vào bộ nhớ chính, khi bộ nhớ đã có thể dùng được.
- Cấp phát và thu hồi bộ nhớ khi cần thiết.

3/ Quản lý hệ thống nhập/ xuất(I/O Management): Một trong những mục tiêu của hệ điều hành là che dấu những đặc thù của các thiết bị phần cứng đối với người sử dụng thay vào đó là một lớp thân thiện hơn, người sử dụng dể thao tác hơn. Một hệ thống nhập/xuất bao gồm :
- Một hệ thống vùng nhớ đệm
- Giao diện trình điều khiển thiết bị chung.
- Điền khiển các thiết bị phần cứng xác định.

4/ Quản lý tập tin(File Management): Một tập tin là một tập hợp những thông tin lien quan với nhau do người tạo ra nó xác định. Thông thường một tập tin đại diện cho một chương trình và dữ liệu. Dữ liệu của tập tin có thể là số, là ký tự, hay ký số. Tập tin thường có dạng tự do, như tập tin văn bản, nhị phân...(là tập tin chứa dãy các bit). Vai trò của hệ điều hành trong việc quản lý tập tin :
- Tạo và xoá một tập tin.
- Tạo và xoá một thư mục.
- Hỗ trợ các hàm nguyên thủy để thao tác trên tập tin và thư mục.
- Ánh xạ tập tin trên hệ thống lưu trữ phụ.
- Sao lưu dự phòng tập tin trên các thiết bị lưu trữ ổn định.

5/ Hệ thống bảo vệ(Protection System): Hệ thống bảo vệ là một cơ chế kiểm soát quá trình truy xuất của chương trình, tiến trình, hoặc người sử dụng với tài nguyên của hệ thống và của người dùng. Cơ chế này cũng cung cấp cách thức để mô tả lại mức độ kiểm soát:
- Phân biệt giữa người sử dụng được phép hay không được phép truy cập.
- Xác định các điều khiển được áp dụng.
- Cung cấp phương tiện để thực thi.

6/ Mạng(Distributed System): Hệ phân tán là tập hợp các bộ xử lý, chúng không chia sẻ bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi hay đồng hồ.Thay vào đó mỗi bộ vi xử lý có bộ nhớ, đồng hồ riêng.Các bộ vi xử lý trong hệ thống được kết nối với nhau thông qua mạng truyền thông.Hệ thống phân tán cung cấp cho người dùng truy xuất tới các tài nguyên khác nhau mà hệ thống duy trì. Truy xuất tới các tài nguyên chia sẻ cho phép tăng tốc độ tính toán,tăng khả năng sẵn dùng của dữ liệu, tăng mức độ tin cậy.

7/ Thành phần thông dịch lệnh(Command Interpreter): Nhiều lệnh được cung cấp tới hệ điều hành bởi các lệnh điều khiển để giải quyết việc tạo và quẩn lý tiến trình,quẩn lý nhập xuất, quản lý việc lưu trữ phụ, quản lý bộ nhớ chính, truy xuất hệ thống tập tin, bảo vệ và mạng. Trong các hệ thống chia xẻ thời gian một chương trình có thể đọc và thông dịch các lệnh điều khiển được thực hiện một cách tự động. Chương trình này thường được gọi là bộ thông dịch điều khiển card, cơ chế dòng lệnh hoặc Shell. Chức năng của nó rất đơn giản đó là lấy lệnh kế tiếp và thi hành.