Tài liệu môn học Hệ điều hành (operating systems) - Chương 2: Nguyên lý hoạt động của máy tính

MỤC LỤC 1 MỤC LỤC MỤC LỤC..........................................................................................................................................1 Chương 2 - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH .......................................................2 1. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH ........................................................................ 2 1.1. CPU (Central Processing Unit)................................................................................................. 2 1.2. Bộ nhớ....................................................................................................................................... 2 1.3. Các thiết bị ngoại vi .................................................................................................................. 3 1.4. Software (programs) ................................................................................................................. 5 2. HỆ ĐIỀU HÀNH ............................................................................................................................. 6 2.1. Khái niệm.................................................................................................................................. 6 2.2. Chức năng của Hệ điều hành .................................................................................................... 6 2.3. Các phần mềm tiện ích đi kèm Hệ Điều Hành.......................................................................... 6 2.4. Phân loại Hệ Điều Hành ........................................................................................................... 7 3. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ........................................................................................................... 7 3.1. Tập tin ....................................................................................................................................... 7 3.2. Thư mục .................................................................................................................................... 7 3.3. Đường dẫn................................................................................................................................. 7 Đại học Y Dược Tp. HCM – Bộ môn Tin học Tháng 10/2008 Chương 2: Nguyên lý hoạt động của máy tính 2 Chương 2 - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH 1. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH Máy tính bao gồm các thiết bị nhập (Input Devices). Dữ liệu được đưa vào bộ nhớ máy tính thông qua thiết bị này, CPU chịu trách nhiệm xử lý thông tin lưu trữ trong bộ nhớ, kết quả xử lý được kết xuất ra các thiết bị xuất (Output Devices) hoặc các thiết bị lưu trữ (Storage Devices) trong máy tính. Minh họa tiến trình xử lý của máy tính theo lượt đồ sau đây: Microprocessor Memory Input Devices Storage Devices Output Devices Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy tính 1.1. CPU (Central Processing Unit) Các máy tính xử lý dữ liệu thông qua các mạch tích hợp (ICs), còn gọi là microchip hay simple chip. Các chip này được thiết kế sẳn các thao tác như: các thao tác luận lý, số học, và các thao tác nhập/xuất (Input/Output). CPU gồm hai thành phần: 1. Đơn vị xử lý số học/luận lý-là các mạch điện dùng để xử lý các phép toán số học hoặc luận lý trên các dữ liệu thích hợp. 2. Đơn vị điều khiển. Bao gồm các mạch điện tương ứng với các hoạt động của máy tính. 1.2. Bộ nhớ Bộ nhớ là nơi lưu trữ dữ liệu, tập lệnh để máy tính đọc xử lý và là nơi lưu trữ thông tin máy tính. Có hai loại bộ nhớ: ROM và RAM. 1.2.1. 1.2.2. ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ chứa các chương trình và dữ liệu cố định như các chương trình điều khiển thiết bị, các chương trình này đã được viết sẳn và ghi vào trong từng thiết bị cụ thể. Chính vì thế, bộ nhớ ROM chỉ cho phép đọc dữ liệu. RAM (Random Access Memory) Bộ nhớ RAM lưu trữ dữ liệu và các chương trình đang thực thi. Khi mở một ứng dụng hoặc một tài liệu bất kỳ, nội dung của chương trình hoặc tài liệu được đặt trong RAM. Nếu sự cố Đại học Y Dược Tp. HCM – Bộ môn Tin học Tháng 10/2008 Chương 2: Nguyên lý hoạt động của máy tính 3 xảy ra (mất điện, treo máy) thì dữ liệu sẽ bị mất. Vì thế, khi đang soạn thảo hay làm việc gì cần lưu trữ dữ liệu thì phải thường xuyên lưu để tránh trường hợp mất dữ liệu. 1.3. Các thiết bị ngoại vi 1.3.1. Thiết bị nhập (Input Devices) Là các thiết bị tương tác trực tiếp với người sử dụng, cho phép người sử dụng nhập dữ liệu vào máy tính. Bao gồm: Hình 2. Bàn phím (KeyBoard) Hình 3. Chuột (Mouse) Hình 4. Microphone Hình 5. Máy scan (Scanner) Đại học Y Dược Tp. HCM – Bộ môn Tin học Tháng 10/2008 4 1.3.2. Thiết bị xuất (Ouput Devices) Là thiết bị xuất dữ liệu sau khi CPU xử lý. Bao gồm: 1. Màn hình (Screens) a. Monitor b. CRT (Cathode Ray Tube) – dùng cho các máy tính full – size. c. LCD (Liquid Crystal Display) – dùngc cho các máy lap top và các màn hình phẳng. Hình 6. Máy xách tay với màn hình tinh thể lỏng (Laptop) d. VGA (Video Graphics Array) – dùng phổ biến cho các monitor màu. 2. Máy in (Print) a. Máy in kim (Impact Printer – dot matrix): In bằng cách đập giấy vào dãy ruy băng đã thắm mực. b. Máy in phun (Inkjet Printer): sử dụng vòi phun mực vào trang giấy. c. Máy in Laser: chuyển dữ liệu trong máy tính thành tia sáng dưới dạng images. Hình 7. Scanner (máy in) 3. Loa (Speaker) Hình 8. Speaker (Loa) 1.3.3. Thiết bị lưu trữ (Storage Devies) Là thiết bị lưu trữ thông tin máy tính. Bao gồm: 1. Đĩa mềm (Floppy disk): - Dung lượng đĩa tối đa là 1.44MB. - Driver đĩa mềm qui định là ổ A, B. - Ưu điểm: dễ mang chuyển dữ liệu - Khuyết điểm: dung lượng lưu trữ thấp, dễ lây nhiễm virus, dễ hư hỏng, tốc độ xử lý thấp. 2. Đĩa cứng (Hard disk): Đại học Y Dược Tp. HCM – Bộ môn Tin học Tháng 10/2008 5 - Dung lượng đĩa rất lớn từ 2GB-80GB. Tốc độ quay từ 5400-7200 rpm. - Driver đĩa cứng qui định là ổ C (chứa hệ điều hành), D (chứa dữ liệu). - Ưu điểm: Tốc độ xử lý nhanh, dung lượng lớn, là nơi lưu trữ dữ liệu lâu dài. - Khuyết điểm: khó mang chuyển dữ liệu. 3. CD (Compad disk): - Dung lượng đĩa phổ biến từ 650MB-750MB. - Tốc độ đọc từ 32x đến 52x (1x=150 KBps). - Nếu đĩa cứng chia thành 2 driver C,D, thì đĩa CD Rom sẽ nhận driver là ổ E. - Ưu điểm: Dung lượng lớn, tốc độ xửa lý nhanh, dễ mang chuyển dữ liệu. - Khuyết điểm: Khó khăn trong lưu trữ dữ liệu vào CD, dễ hư hỏng. 4. Bút ghi (Removable disk): - Cấu trúc bút ghi giống như đĩa cứng, nhưng dung lượng thấp hơn, tiện ích của bút ghi là có thể di chuyển từ máy này sang máy khác (sử dụng cổng USB). - Dung lượng đĩa thông dụng từ 32MB-512MB. 1.4. Software (programs) Để máy tính hoạt động, ngoài những thành phần kể trên (còn gọi là Hardware), máy tính còn phải có phần mềm (Software) để điều khiển các thiết bị này hoạt động. Software là chương trình chứa tập lệnh điều khiển máy tính thực hiện thao tác nào đó (thông qua tương tác của người sử dụng). Software được chia thành bốn loại: 1.4.1. 1.4.2. 1.4.3. 1.4.4. BIOS (Base Input/Output System) Là chương trình đã cài đặt sẳn trong từng thiết bị. Mỗi thiết bị thường có một bộ phận gọi là BIOS. Chương trình chứa trong BIOS sẽ được máy tính đọc lên khi thiết bị hoạt động. System Software Là những chương trình điều khiển thiết bị máy tính và các tương tác giữa CPU và các thiết bị khác. Chương trình phổ biến nhất đó là hệ điều hành (Operating System). Hardware Drivers Thông thường mỗi thiết bị như: Mainboard, Sound card, Network Cark,.. đều có chương trình nhận dạng thiết bị theo từng hệ điều hành khác nhau (win95, win98, win2000, winXP,), chương trình này được ghi vào CD gọi là CD Drivers kèm theo khi mua thiết bị. Applications Software Là những chương trình đưa ra các chỉ dẫn (lệnh) bảo máy tính thực hiện thao tác nào đó, thông thường thao tác này sẽ tạo ra kết quả gọi chung là thông tin. Một số Application software thông dụng: 1. Trình soạn thảo (Word processors): NotePad, Microsoft Word, Wordperfect. 2. Trình tính toán (SpreadSheets): Microsoft Excel, Lotus. 3. Quản lý CSDL (Database): Microsoft Access, Dbase. 4. Trình quản lý tập tin (File Management): My Computer, Windows Explorer. 5. Các ứng dụng khác: Dictionaries, Encyclopedias, Tax Prepapers, Paint. Đại học Y Dược Tp. HCM – Bộ môn Tin học Tháng 10/2008 6 2. HỆ ĐIỀU HÀNH 2.1. Khái niệm Chương trình điểu khiển các thiết bị của máy tính, là chương trình đặc biệt quản lý các tài nguyên máy tính. Chỉ dẫn cách thức máy tính đọc (và hiển thị), lưu trữ, và thực thi các chương trình ứng dụng, và cách chuyển dữ liệu. Hệ điều hành được nạp sẳn vào trong bộ nhớ khi bật máy (boot máy). Các phần mềm ứng dụng phải thông qua hệ điều hành mới tương tác được với thiết bị máy tính (Hardware). APPLICATION SOFTWARE OPERATING SYSTEM HARDWARE 2.2. Chức năng của Hệ điều hành 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.2.5. Điều khiển thiết bị ngoại vi Hệ điều hành hỗ trợ các giải pháp sao cho các chương trình (mỗi chương trình gồm nhiều tiến trình) sử dụng các thiết bị ngoại ngoại vi tối ưu nhất, không gây ra tình trạng deadlock (treo máy). Hệ điều hành cung cấp các giao diện hỗ trợ người sử dụng tương tác với các thiết bị ngoại vi. Lưu trữ dữ liệu Dữ liệu được lưu trữ dưới dạng tập tin (File) theo cấu trúc cây thư mục (Folder). Một số hệ điều hành còn có chế độ bảo mật đối với tập tin. Quản lý bộ nhớ Hệ điều hành phân bố nơi lưu trữ chương trình đang chạy trong bộ nhớ RAM. Hệ điều hành phân bố nơi lưu trữ dữ liệu nhận vào từ các thiết bị lưu trữ. Hệ điều hành phân bố vùng nhớ lưu trữ các chương trình (gồm nhiều tiến trình/tác vụ) trong bộ nhớ RAM. Hệ điều hành chịu trách nhiệm cấp phát bộ nhớ cho các chương trình vừa mới thi hành, thu hồi vùng nhớ đối với các chương trình đã hoàn thành, đảm bảo sự an toàn cho các chương trình đang thi hành bằng cách duy trì thông tin đối với vùng nhớ con trong sử dụng. Quản lý CPU Hệ điều hành hỗ trợ các giải pháp phân phối các chương trình sử dụng CPU sao cho hợp lý nhất, người dùng truy xuất nhanh nhất, tránh các trường hợp lỗi xảy ra như Deadlock (treo máy) Chuẩn giao tiếp giữa người sử dụng và máy tính Các phiên bản hệ điều hành khác nhau cùng đều phải có chuẩn giao tiếp chung để người sử dụng dễ thao tác. 2.3. Các phần mềm tiện ích đi kèm Hệ Điều Hành Các phần mềm tiện ích đi kèm hệ điều hành nhằm mục đích hỗ trợ người sử dụng. Bao gồm các chương trình soạn thảo văn bản, quản lý tập tin, quản lý CSDL, Đại học Y Dược Tp. HCM – Bộ môn Tin học Tháng 10/2008 7 2.4. Phân loại Hệ Điều Hành Có rất nhiều phiên bản hệ điều hành nhưng xét về mặt tính năng chung ta chỉ phân thành hai loại cơ bản như sau: 2.4.1. 2.4.2. Hệ điều hành đơn chương Tại một thời điểm chỉ có một chương trình được thi hành. Tiêu biểu là hệ điều hành DOS (Disk Operating System). Hệ điều hành đa nhiệm Tại một thời điểm có thể có nhiều chương trình cùng được thi hành. Các hệ điều hành tiêu biểu: Các phiên bản hệ điều hành Windows, UNIX, LINUX. 3. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3.1. Tập tin Là đơn vị lưu trữ cơ sở trong hệ điều hành, có thể thực thi trên bất kỳ máy tính nào, có thể được thay đổi (thêm, xóa, sửa,..) hoặc gửi ra các thiết bị ngoại vị (màn hình, máy in, loa,), hoặc gửi đi qua các chương trình gửi mail. 3.2. Thư mục Là ngăn chứa dành cho các chương trình hoặc tập tin. Trong một Folder có thể chứa nhiều chương trình và tập tin khác nhau (về tên tập tin hay chương trình). 3.3. Đường dẫn Là đường đi xuất phát từ thư mục gốc đến các thư mục con. Đại học Y Dược Tp. HCM – Bộ môn Tin học Tháng 10/2008