0.2 Cấu trúc hệ điều hành  (Page 8/12)

Nhiều hệ điều hành được cung cấp với các chương trình giải quyết các vấn đề giao tiếp thông thường hay thực hiện các thao tác phổ biến. Những chương trình như thế gồm các trình duyệt Web, bộ xử lý văn bản và bộ định dạng văn bản, hệ cơ sở dữ liệu, trình biên dịch, các gói phần mềm đồ họa và phân tích thống kê, trò chơi,..Những chương trình này được gọi là các tiện ích hệ thống hay chương trình ứng dụng.

Hầu hết người dùng nhìn hệ điều hành như các chương trình hệ thống hơn các lời gọi hệ thống thực sự. Nghĩ về việc sử dụng một PC. Khi máy tính của chúng ta chạy hệ điều hành Microsoft Windows, chúng ta có thể thấy một trình thông dịch dòng lệnh MS-DOS hay giao diện cửa sổ và trình đơn đồ họa. Cả hai sử dụng cùng một tập lời gọi hệ thống như lời gọi hệ thống trông rất khác và hoạt động trong các cách khác nhau. Do đó, tầm nhìn của chúng ta về thực chất có thể bị tách rời với cấu trúc hệ thống thực sự. Vì thế, thiết kế một giao diện tiện dụng và thân thiện không là một chức năng trực tiếp của hệ điều hành. Trong giáo trình này chúng ta sẽ tập trung các vấn đề cơ bản của việc cung cấp dịch vụ đầy đủ cho các chương trình người dùng. Từ quan điểm hệ điều hành, chúng ta không phân biệt sự khác nhau giữa các chương trình người dùng và các chương trình hệ thống.

Cấu trúc hệ thống

Một hệ thống lớn và phức tạp như một hệ điều hành hiện đại phải được xây dựng cẩn thận nếu nó thực hiện chức năng hợp lý và được hiệu chỉnh dễ dàng. Một phương pháp thông thường là chia tác vụ thành các thành phần nhỏ hơn là có một hệ thống nguyên khối. Mỗi modules này nên là một thành phần hoàn toàn xác định với nhập, xuất, chức năng được định nghĩa cẩn thận. Trong phần này chúng ta sẽ thảo luận về cách thức mà các thành phần được nối kết và trộn lẫn trong một nhân.

Cấu trúc đơn giản

Hình II‑2-Cấu trúc phân tầng của MS-DOS

Nhiều hệ thống thương mại không có kiến trúc rõ ràng. Thường các hệ điều hành như thế được bắt đầu như các hệ thống nhỏ, đơn giản và có giới hạn. Sau đó chúng lớn lên ngoài giới hạn mã ban đầu của chúng.

MS-DOS là một thí dụ cho hệ thống dạng này. Ban đầu, nó được thiết kế và thực hiện bởi một vài người mà họ không tưởng rằng chúng sẽ trở nên quá phổ biến. Nó được viết để cung cấp các khả năng nhiều nhất trong không gian ít nhất (vì bị giới hạn bởi phần cứng mà nó đang chạy) vì nó không được phân chia thành các modules một cách cẩn thận. Hình II.2, hiển thị cấu trúc của nó.

UNIX là một hệ điều hành khác mà ban đầu nó bị giới hạn bởi chức năng phần cứng. Nó chứa hai phần có thể tách rời nhau: nhân và các chương trình hệ thống. Nhân lại được chia thành một loạt các giao diện và trình điều khiển thiết bị mà chúng được thêm vào và mở rộng qua nhiều năm khi UNIX được cải tiến. Chúng ta có thể hiển thị hệ điều hành UNIX truyền thống khi nó được phân tầng như hình II.3. Mọi thứ bên dưới giao diện lời gọi hệ thống và bên trên phần cứng vật lý là nhân. Nhân cung cấp hệ thống tập tin, bộ định thời CPU, quản lý bộ nhớ và các chức năng khác của hệ điều hành thông qua lời gọi hệ thống. Có rất nhiều chức năng được nối kết trong cấp thứ nhất. Điều này làm cho UNIX khó có thể nâng cấp khi những thay đổi trong phần một ảnh hưởng bất lợi cho những phần khác.