Operating system là gì? Thành phần và các chức năng của Operating system?

Vinh Phạm

1435

22-09-2022

Operating system là gì?

Operating System là hệ điều hành, có nhiệm vụ quản lý các phần cứng và phần mềm của máy tính. Trong đó, phần cứng bao gồm CPU, RAM, ROM, các thiết bị nhập như chuột, bàn phím,... và các thiết bị xuất như loa, máy in,... Phần mềm bao gồm các chương trình, ứng dụng có trong máy tính và cả các trình duyệt website.

Các thành phần chính của Operating system

Một Operating system bao gồm các thành phần chính: 

• Kernel cung cấp các điều khiển ở mức cơ bản đối với các thiết bị phần cứng của máy tính. Chức năng chính của chúng là đọc, ghi dữ liệu bộ nhớ, tiến hành xử lý các lệnh thực hiện đồng thời xác định cách dữ liệu được nhận và gửi thông qua các thiết bị khác. Hơn nữa, Kernel cũng xác định được cách diễn giải những dữ liệu nhận được từ mạng.
• API- giao diện lập trình ứng dụng cho phép các lập trình viên phát triển ứng dụng có thể viết mã module. 
• Giao diện người dùng (User Interface) cho phép hệ thống tương tác với người sử dụng bằng một command line hoặc các graphical icons và một desktop. 

Chức năng chính của Operating system

Operating System có khá nhiều chức năng khác nhau tuy nhiên có hai chức năng chính mà bạn cần lưu ý: 

• Quản lý chia sẻ tài nguyên bởi trên một hệ thống máy tính sẽ bị giới hạn rất nhiều tài nguyên như CPU, bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi,... Tuy nhiên, có rất nhiều yêu cầu về việc cung cấp tài nguyên từ nhiều chương trình trong hệ thống đa nhiệm. Vì vậy, các tài nguyên hiện có cần phải được hệ điều hành phân phối một cách nhanh chóng.
• Operating System giúp kiểm soát các chương trình đang chạy ở trên hệ thống: Mục đích chính của nó là hạn chế xảy ra các lỗi như trường hợp mà người dùng sử dụng không đúng cách. 

Bên cạnh hai chức năng chính ở trên, Operating System cũng có một số chức năng khác có thể kể đến như: 

• Quản lý quá trình (Process Management)
• Quản lý bộ nhớ (Memory Management) 
• Quản lý ổ cứng (Storage Management) 
• Quản lý bộ nhớ ngoài (USB, HDD) 
• Operating System giúp người dùng tiếp cận một cách nhanh chóng và tiện lợi hơn. 

Hoạt động của Operating system

Hoạt động của Operating System được chia thành 3 hoạt động chính là Quản lý tiến trình, Luồng và quản lý đồng bộ và Cơ chế lập lịch. 

• Hoạt động quản lý tiến trình: Một tiến trình là một chương trình đang ở trong trạng thái thực thi và nó diễn ra một cách tuần tự. Các chương trình luân phiên hoạt động để “đánh lừa” người dùng rằng chúng đang hoạt động song song. Khi một chương trình nào đó được nạp vào bộ nhớ và trở thành một tiến trình, chương trình sẽ được chia thành 4 phần chính là Stack- Heap- Data- Text. Trong đó: 
• Stack là nơi chứa dữ liệu tạm thời, sử dụng trong một thời gian ngắn hoặc chỉ sử dụng một lần. 
• Heap là vùng bộ nhớ được cấp phát động cho một tiến trình trong thời gian thực thi. 
• Data chứa các biến global dùng chung ở cấp toàn bộ chương trình và biến Static dùng chung ở cấp Struct. 
• Text bao gồm các hoạt động hiện tại được biểu thị bằng giá trị của Program Counter, trong đó, nội dung của các thanh ghi trên vi xử lý.

Một tiến trình có thể có một trong năm trạng thái tại một thời điểm là Start- Ready- Running- Wait- Terminated. Hệ điều hành sẽ sử dụng cấu trúc dữ liệu có tên là Process Control Block để lưu dữ liệu hoạt động của các tiến trình. Mỗi PCB lại được xác định bởi một số nguyên dương gọi là Process ID và gồm các thông tin như sau:

• Process ID
• State
• Pointer
• Priority
• Program Counter
• CPU Registers
• I/O Information 
• Accounting Information

- Cơ chế lập lịch là nhiệm vụ của bộ xử lý, loại bỏ các tiến trình đang chạy khỏi CPU đồng thời lựa chọn danh sách tiến trình khác trên cơ sở một chiến lược cụ thể. 

- Luồng và xử lý đồng bộ: Luồng là một quy trình thực hiện thông qua mã tiến trình và trong một tiến trình có thể bao gồm nhiều luồng được thực hiện song song. Luồng thường được áp dụng trong máy chủ network hoặc các máy chủ web nhằm đáp ứng thực thi song song trên cùng một hệ thống có sử dụng chung bộ nhớ. 

Mục tiêu và nhiệm vụ của Operating system

Operating System có mục tiêu và nhiệm vụ chính: 

• Thực hiện các thao tác cơ bản như đọc, viết, quản lý kho dữ liệu cùng với hệ thống các tập tin. 
• Hỗ trợ điều khiển cũng như quản lý phần cứng nhằm đạt được hiệu quả tốt nhất. 
• Cung cấp các hệ thống lệnh cơ bản để điều hành hoạt động của máy tính. 
• Cung ứng các hệ giao diện cơ bản nhằm hỗ trợ tối đa cho ứng dụng và phần mềm. 
• Hỗ trợ hệ thống máy tính trong quá trình sử dụng được hiệu quả và thuận tiện hơn. 
• Ẩn đi các chi tiết tài nguyên từ phần cứng của người sử dụng. 
• Cung cấp hệ giao diện trên máy tính dễ sử dụng cho người dùng. 
• Operating system hoạt động như một phần trung gian ở giữa phần cứng của người dùng. Từ đó giúp cho người dùng truy cập vào các tài nguyên khác và sử dụng nó một cách hiệu quả hơn. 
• Giúp quản lý tài nguyên của hệ thống máy tính hiệu quả. 
• Theo dõi những người đang sử dụng tài nguyên và cấp yêu cầu đồng thời dàn xếp các yêu cầu xung đột từ các chương trình cùng người dùng khác nhau.
• Cung cấp và chia sẻ tài nguyên một cách hiệu quả, công bằng giữa chương trình và người sử dụng. 

Một số hệ điều hành máy tính phổ biến

Hiện nay, có 4 hệ điều hành phổ biến nhất, được nhiều cá nhân và doanh nghiệp sử dụng, bao gồm: MacOS, Linux, Windows và Android. 

• Hệ điều hành MacOS là phiên bản được nâng cấp từ OS X được Apple phát hành trước đó. Toàn bộ các thiết bị do hãng Apple sản xuất đều được cài đặt sẵn hệ điều hành này. Ưu điểm của MacOS là mang đến một giao diện bắt mắt, cài đặt sẵn trên tất cả các thiết bị máy tính của Apple và hoàn toàn không tốn chi phí. Tuy nhiên do số người dùng của MacOS hiện nay khá ít nên có một số phần mềm chưa được phát hành để phục vụ hoạt động của hệ điều hành này. 
• Hệ điều hành Linux là một hệ điều hành mở mà bạn có thể thao tác hoặc sửa đổi bất cứ điều gì trên hệ điều hành đó. Nó được cung cấp hoàn toàn miễn phí và bạn không cần mua bản quyền mà vẫn có thể tùy ý thay đổi hoặc phân phối chúng. Giao diện của Linux còn khá cổ điển và tính bảo mật không cao nên số lượng người dùng còn hạn chế. 
• Hệ điều hành Windows được Microsoft phát hành lần đầu vào năm 1980 và trải qua khá nhiều phiên bản. Đến nay, công ty đã cho ra mắt phiên bản Windows 11 và Windows cũng là hệ điều hành được sử dụng phổ biến hàng đầu thế giới. Nó có tính ổn định cao, dễ dùng, đáp ứng các yêu cầu công việc và giải trí. Nhược điểm của Windows là có trả phí bản quyền để được sử dụng. 
• Hệ điều hành Android được phát triển bởi Android Inc và sau đó, vào năm 2005 đã được Google mua lại. Tỷ lệ sử dụng hệ điều hành Android chiếm tới 87,7% thị phần theo số liệu thống kê năm 2017. Nó có kho ứng dụng khổng lồ, khả năng tùy biến cao và dễ dàng đặt lại mật khẩu nếu bị quên. Thế nhưng bạn cần cân nhắc về vấn đề bảo mật của Android nếu muốn sử dụng chúng vào công việc quan trọng. 

Kết

Bài viết đã chia sẻ cho bạn những kiến thức cơ bản về OS là gì, chức năng và nhiệm vụ cụ thể của nó. Việc hiểu rõ về ưu nhược điểm của các hệ điều hành giúp bạn sử dụng chúng hiệu quả và thông minh hơn. Hy vọng những chia sẻ trên sẽ mang đến cho bạn nhiều thông tin hữu ích về OS từ đó lựa chọn được hệ điều hành phù hợp nhất.