Hệ điều hành là gì? Chức năng của hệ điều hành máy tính
Nhắc tới "hệ điều hành" chúng ta đều nghĩ ngay tới Microsoft Window hoặc Apple MacOS . Tuy nhiên, thực sự bạn đã biết hệ điều hành là gì chưa, chúng được sử dụng cho mục đích gì, làm được những việc gì? Để hiểu rõ hơn, hãy cùng Bizfly Cloud tham khảo nội dung dưới đây nhé.
Hệ điều hành là gì?
Hệ điều hành (OS; operating system) là phần mềm cho phép người dùng chạy các ứng dụng khác trên một thiết bị máy tính, thiết bị di động thông qua phần cứng như CPU, RAM, ROM, màn hình... Mặc dù ứng dụng phần mềm có thể giao tiếp trực tiếp với phần cứng, tuy nhiên phần lớn các ứng dụng luôn được viết cho một hệ điều hành, cho phép chúng tận dụng các common libraries mà không phải lo lắng về các chi tiết phần cứng cụ thể.
Hệ điều hành quản lý tài nguyên phần cứng của máy tính, bao gồm:
- Các thiết bị đầu vào như bàn phím và chuột
- Các thiết bị đầu ra như màn hình hiển thị, máy in và máy quét
- Các thiết bị mạng như modem, bộ định tuyến và kết nối mạng
- Các thiết bị lưu trữ như ổ đĩa trong và ngoài
Hệ điều hành cũng cung cấp các dịch vụ để tạo thuận lợi cho việc thực hiện và quản lý hiệu quả và phân bổ bộ nhớ cho bất kỳ chương trình ứng dụng phần mềm được cài đặt bổ sung nào.
>> Tham khảo thêm: Hướng dẫn cài đặt hệ điều hành Microsoft Windows trên máy tính mới nhất
Thành phần của hệ điều hành
Một số hệ điều hành mã nguồn mở được phát triển vào những năm 1950, khi các máy tính chỉ có thể thực hiện một chương trình tại một thời điểm. Cuối thập niên này, các máy tính bao gồm nhiều chương trình phần mềm, đôi khi được gọi là các libraries, được liên kết với nhau để tạo ra sự khởi đầu của các hệ điều hành ngày nay.
Hệ điều hành bao gồm nhiều thành phần và tính năng khác nhau, tùy thuộc vào từng OS mà thiết bị đang sử dụng. Tuy nhiên, ba thành phần dễ dàng xác định nhất có thể kể đến bao gồm như:
- Kernel: Kernel cung cấp các điều khiển mức cơ bản trên tất cả các thiết bị phần cứng máy tính. Các vai trò chính bao gồm: đọc dữ liệu từ bộ nhớ và ghi dữ liệu vào bộ nhớ, xử lý các lệnh thực hiện, xác định cách dữ liệu được nhận và gửi bởi các thiết bị như màn hình, bàn phím, chuột và xác định cách diễn giải dữ liệu nhận được từ mạng.
- Giao diện người dùng: User Interface cho phép việc tương tác với người dùng thông qua các graphical icons và một desktop hoặc thông qua một command line.
- Giao diện lập trình ứng dụng: Application Programming Interfaces cho phép các application developers viết modular code.
Ví dụ về hệ điều hành bao gồm: Android, iOS, MacOS, Microsoft Windows và Linux.
Phân loại hệ điều hành hiện nay
Hiện nay, hệ điều hành sẽ được phân ra làm các loại cụ thể sau đây:
1. Hệ điều hành hàng loạt
Hệ điều hành hàng loạt là loại hệ điều hành không tương tác trực tiếp với người dùng. Thay vào đó, các công việc (jobs) được chuẩn bị sẵn và gửi đến hệ thống xử lý hàng loạt. Các hệ điều hành hàng loạt thường sử dụng trong các công việc xử lý dữ liệu lớn, nơi mà các công việc có thể được lên lịch để thực hiện tuần tự.
2. Hệ điều hành chia sẻ thời gian
Hệ điều hành chia sẻ thời gian cho phép nhiều người dùng truy cập vào hệ thống máy tính đồng thời bằng cách chia sẻ thời gian CPU. Mỗi người dùng có một phiên làm việc riêng, và hệ thống sẽ chuyển đổi giữa các phiên này một cách nhanh chóng để người dùng cảm thấy như mình là người duy nhất sử dụng máy.
3. Hệ điều hành phân tán
Hệ điều hành phân tán quản lý một nhóm các máy tính mạng (networked computers) và khiến chúng hoạt động như một hệ thống duy nhất. Người dùng có thể truy cập tài nguyên từ bất kỳ máy tính nào trong hệ thống mà không cần biết vị trí của nó.
4. Hệ điều hành mạng
Hệ điều hành mạng cung cấp các dịch vụ để máy tính có thể kết nối và giao tiếp với nhau qua mạng. Nó cho phép chia sẻ tài nguyên như file, máy in, và các thiết bị khác trong mạng. Hệ điều hành này thường hỗ trợ kết nối và chia sẻ tài nguyên thông qua mạng.
5. Hệ điều hành thời gian thực
Hệ điều hành thời gian thực được thiết kế để phục vụ các ứng dụng yêu cầu đáp ứng nhanh chóng và đáng tin cậy. Các ứng dụng này thường gặp trong các hệ thống điều khiển công nghiệp, hệ thống nhúng và các thiết bị y tế.
6. Hệ điều hành một người dùng
Hệ điều hành một người dùng chỉ cho phép một người dùng truy cập và làm việc trên hệ thống tại một thời điểm. Đây là loại hệ điều hành phổ biến trong các máy tính cá nhân. Loại này được đánh giá cao nhờ thiết kế đơn giản, dễ sử dụng và chỉ hỗ trợ một người dùng trong một thời điểm.
7. Hệ điều hành đa người dùng
Hệ điều hành đa người dùng cho phép nhiều người dùng truy cập vào hệ thống máy tính cùng lúc và sử dụng tài nguyên của hệ thống. Ưu điểm của hệ điều hành này hỗ trợ nhiều người dùng đồng thời, quản lý tài nguyên hiệu quả để phục vụ nhiều phiên làm việc.
8. Hệ điều hành nhúng
Hệ điều hành nhúng được thiết kế để chạy trên các thiết bị chuyên dụng có yêu cầu cụ thể về hiệu suất và độ tin cậy. Những hệ điều hành này thường có kích thước nhỏ gọn và được tối ưu hóa cho các ứng dụng đặc biệt.
9. Hệ điều hành cụm
Hệ điều hành cụm quản lý một nhóm các máy tính liên kết với nhau để hoạt động như một hệ thống duy nhất. Mục tiêu chính của loại hệ điều hành này là cung cấp tính khả dụng cao và cải thiện hiệu suất bằng cách phân phối tải công việc giữa các máy tính trong cụm.
Tính năng của hệ điều hành
Một hệ điều hành (Operating system) là một chương trình hoạt động như một giao diện giữa phần mềm và phần cứng máy tính.
Nó là một tập hợp các chương trình chuyên dụng được tích hợp được sử dụng để quản lý tài nguyên tổng thể và hoạt động của máy tính.
Nó là một phần mềm chuyên dụng kiểm soát và giám sát việc thực hiện tất cả các chương trình khác nằm trong máy tính, bao gồm các chương trình ứng dụng và phần mềm hệ thống khác.
Hệ điều hành làm được những gì?
- Làm cho hệ thống máy tính trở nên thuận tiện khi sử dụng, giúp sử dụng hiệu quả hơn.
- Ẩn các chi tiết của tài nguyên phần cứng từ các người dùng.
- Cung cấp cho người dùng một giao diện thuận tiện để sử dụng hệ thống máy tính.
- Hoạt động như một trung gian giữa phần cứng và người dùng phần cứng, giúp người dùng dễ dàng truy cập và sử dụng các tài nguyên khác.
- Quản lý tài nguyên của hệ thống máy tính.
- Theo dõi ai đang sử dụng tài nguyên nào, cấp yêu cầu tài nguyên và dàn xếp các yêu cầu xung đột từ các chương trình và người dùng khác nhau.
- Cung cấp tài nguyên chia sẻ hiệu quả và công bằng giữa người dùng và chương trình.
Chức năng chính của hệ điều hành
Memory Management - Theo dõi bộ nhớ chính, tức là phần nào đang được sử dụng bởi ai, phần nào không được sử dụng,... và phân bổ bộ nhớ khi một quá trình hoặc chương trình yêu cầu nó.
Processor Management - Phân bổ bộ xử lý (CPU) cho một quy trình và xử lý processor khi không còn cần thiết nữa.
Device Management - Theo dõi tất cả các thiết bị, được gọi là I/O controller quyết định quá trình nào nhận được thiết bị, khi nào và trong bao nhiêu thời gian.
File Management- Phân bổ các nguồn lực và quyết định ai nhận được các nguồn tài nguyên.
Security - Ngăn chặn truy cập trái phép vào các chương trình và dữ liệu bằng mật khẩu và các kỹ thuật tương tự khác.
Job Accounting - Theo dõi thời gian và tài nguyên được sử dụng bởi nhiều công việc và/hoặc người dùng khác nhau.
Control Over System Performance - Ghi lại sự chậm trễ giữa yêu cầu dịch vụ và hệ thống.
Interaction with the Operators - Tương tác có thể diễn ra thông qua giao diện điều khiển của máy tính dưới dạng hướng dẫn. Hệ điều hành thực hiện hành động tương ứng và thông báo cho hoạt động bằng màn hình hiển thị.
Error-detecting Aids - Đưa ra các dumps, traces, error messages và các phương pháp gỡ rối và phát hiện lỗi.
Coordination Between Other Software and Users (Phối hợp giữa các phần mềm và người dùng) - Phối hợp và phân công các compilers, interpreters, assemblers và các phần mềm khác cho những người dùng khác nhau của các hệ thống máy tính.
Các hệ điều hành phổ biến dành cho máy tính
Dưới đây là một số hệ điều hành phổ biến nhất hiện nay, được nhiều người dùng trên khắp thế giới ưa chuộng sử dụng, cũng như có mặt trong hầu hết các thiết bị máy tính, điện thoại.
1. Hệ điều hành Windows
Windows đã và đang là hệ điều hành được nhiều người sử dụng nhất từ trước đến nay. Windows đã được phát hành lần đầu tiên vào năm 1980 bởi Microsoft và đã trải qua rất nhiều phiên bản khác nhau. Phiên bản mới nhất hiện nay là Windows 11 (ra mắt năm 2021) được cài đặt sẵn trên hầu hết các máy tính.
- Ưu điểm: Đơn giản, yêu cầu cấu hình thấp và vận hành mượt mà trên mọi thiết bị máy tính. Giao diện tương thích với mọi thiết bị, dễ tương tác và đáp ứng được nhu cầu sử dụng của nhiều người dùng.
- Nhược điểm: Không phải miễn phí, người dùng cần mua bản quyền để sử dụng.
2. Hệ điều hành MacOS
Trước đây, hệ điều hành macOS còn có tên gọi là OS X, được phát triển bởi Apple và cài đặt sẵn trên các thiết bị máy tính của Apple.
- Ưu điểm: Giao diện đẹp, tốc độ nhanh, mượt mà, được người dùng đánh giá là ổn định, ít lag.
- Nhược điểm: Khá kén thiết bị, nhiều thiết bị không tương thích chạy trên phần mềm dẫn đến ít người dùng hơn.
3. Hệ điều hành Linux
Hệ điều hành Linux hỗ trợ nền tảng mã nguồn mở miễn phí, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận với mọi tính năng. Hầu hết các thiết bị có cấu hình yếu cũng có thể chạy trên Linux do không yêu cầu quá cao về mặt cấu hình.
- Ưu điểm: Chạy nhanh, mượt mà, linh hoạt trên hầu hết các thiết bị và server máy tính thông dụng. Đây cũng là phần mềm bảo mật cao, tránh được nhiều nguy cơ xâm hại, dính độc, virus.
- Nhược điểm: Độ phổ biến không cao, ít người dùng.
Hệ điều hành máy tính nào có độ bảo mật tốt nhất?
Việc xác định hệ điều hành nào có độ bảo mật tốt nhất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cách sử dụng, môi trường hoạt động, và yêu cầu cụ thể của người dùng. Dưới đây là một số hệ điều hành nổi bật với độ bảo mật cao:
- Linux (distro bảo mật): Các bản phân phối Linux như Debian, Ubuntu với cấu hình bảo mật cao, hoặc các bản phân phối chuyên biệt như Kali Linux, Parrot Security OS cung cấp nhiều công cụ và tính năng bảo mật.
- MacOS: Apple liên tục cải thiện bảo mật cho macOS với các tính năng như Gatekeeper, XProtect và System Integrity Protection (SIP). Tuy nhiên, tính bảo mật cũng phụ thuộc vào cách người dùng quản lý hệ thống.
- Windows (phiên bản bảo mật cao): Windows 10 và Windows 11 với các tính năng như Windows Defender, BitLocker, và các chính sách bảo mật của doanh nghiệp có thể cung cấp mức độ bảo mật tốt nếu được cấu hình đúng.
Các hệ điều hành dành phổ biến cho thiết bị di động
1. Hệ điều hành Android
Vốn được phát triển bởi Android Inc., hệ điều hành Android sau đó đã được Google mua lại vào năm 2005. Đây được xem là nền tảng điện thoại thông minh phổ biến nhất hiện nay, chiếm 87.7% thị phần trên toàn cầu (2017). Con số này hiện đã giảm xuống do sự ảnh hưởng lớn của iOS từ Apple và một phần nhỏ của Windows Phone, tuy nhiên Android vẫn dẫn đầu thị phần.
Các dòng smartphone sử dụng hệ điều hành Android bao gồm Samsung, Oppo, Xiaomi, Huawei,...
- Ưu điểm: Hệ điều hành mở với kho ứng dụng khổng lồ, khả năng tùy biến cao, dễ dàng đặt lại thiết bị trong trường hợp quên mật khẩu.
- Nhược điểm: Độ bảo mật cao nhưng nếu so sánh với iOS thì không bằng.
2. Hệ điều hành Windows Phone
Windows Phone là phần mềm được phát hành bởi Microsoft vào năm 2010. Đây là hệ điều hành dành cho điện thoại thông minh của Microsoft, thay thế cho nền tảng Windows Mobile. Sản phẩm tiêu biểu đi liền với hệ điều hành này là điện thoại Lumia của hãng Nokia.
- Ưu điểm: Nền tảng đóng nhưng chạy mượt mà, ổn định, chi phí rẻ.
- Nhược điểm: Các ứng dụng và app khá nghèo nàn, không tạo ra sự thích thú cho người dùng và bên phát triển.
Sau 7 năm hoạt động, Windows Phone bắt đầu đến thời ký thoái trào vào 10/2017 do không bắt kịp với xu thế thị trường.
3. Hệ điều hành iOS
iOS là phần mềm điện thoại chuyên dụng của Apple. Được ra mắt vào năm 2007, iOS đã tạo ra một cuộc cách mạng lớn về công nghệ phần mềm. Với số lượng thiết bị sử dụng iOS chỉ đứng sau Android, hệ điều này đã và đang chiếm lĩnh gần một nửa thị trường.
- Ưu điểm: Kho ứng dụng đa dạng, bảo mật cao, khả năng tối ưu phần mềm hiệu quả, hiệu năng ổn định mà không đòi hỏi nhiều về cấu hình so với Android, được cập nhật và nâng cấp thường xuyên.
- Nhược điểm: Chỉ dành cho các dòng điện thoại của Apple, kho ứng dụng ít hơn so với Android.
4. Hệ điều hành BlackBerry OS
Hệ điều hành BlackBerry OS chạy trên di động được độc quyền bởi BlackBerry Ltd., phát triển trên những chiếc điện thoại BlackBerry. Đa phần những người chuộng BlackBerry OS đều không cần quá nhiều ứng dụng và chỉ muốn tập trung vào một chiếc thiết bị chuyên để làm việc, ghi chép và nghe gọi là chính. Hệ điều hành này được hỗ trợ MIDP 1.0 và WAP 1.2.
- Ưu điểm: Bảo mật cao. Có khả năng nén dữ liệu xuống còn một nửa kích thước so với ban đầu, giúp tiết kiệm chi phí băng thông. Trình quản lý pin tốt nhất so với những hệ điều hành khác.
- Nhược điểm: Khá nghèo nàn về kho ứng dụng, trình duyệt web khá chậm. Bị hạn chế đối tượng sử dụng ở phân khúc người dùng bình dân.
Một số câu hỏi thường gặp về hệ điều hành
1. Hệ điều hành được phân thành mấy loại?
Hiện nay có 2 loại hệ điều hành chính, đó là hệ điều hành dành cho máy tính và hệ điều hành dành cho điện thoại.
2. Hệ điều hành được lưu trữ tại đâu?
Các hệ điều hành thông dụng hiện nay được lưu trữ ở bộ nhớ ngoài, với bộ nhớ ngoài là bộ nhớ thứ cấp hay ổ cứng gắn bên ngoài nằm trong một thiết bị lưu trữ riêng biệt (ổ đĩa cứng thể rắn, đĩa CD, DVD).
3. Những chức năng cơ bản của hệ điều hành là gì?
Hệ điều hành có 2 chức năng cơ bản, đó là quản lý tài nguyên hệ thống và đảm bảo tài nguyên hệ thống được sử dụng một cách tối ưu, hiệu quả.
Theo Bizfly Cloud tổng hợp
>> Tìm hiểu thêm: Những hệ điều hành sẽ "làm nên chuyện" trong tương lai
