Hệ điều hành là một thuật ngữ chúng ta được nghe thấy rất nhiều khi nhắc đến các thiết bị điện tử như điện thoại, máy tính… Vậy hệ điều hành thực chất là gì và hệ điều hành có chức năng gì?

Hệ điều hành là gì?

Hệ điều hành (Operating System – OS) có nghĩa là một phần mềm nền tảng cho phép vận hành các ứng dụng khác trên một thiết bị điện tử bất kỳ. Thông qua hệ điều hành, người dùng có thể điều hành, quản lý các thiết bị phần cứng và tài nguyên phần mềm.

Toàn bộ quá trình giao tiếp giữa người và máy tính đều được thực hiện thông qua bước đệm trung gian là hệ điều hành. Nó cung cấp môi trường cho phép người sử dụng phát triển và thực hiện ứng dụng của họ một cách dễ dàng.

Là yếu tố quan trọng với máy tính, hệ điều hành có cấu tạo khá phức tạp với nhiều thành phần khác nhau.

Tuy nhiên, 3 thành phần quan trọng nhất của hệ điều hành vẫn là Kernel, User Interface và Application Programming Interfaces.

Kernel cung cấp những điều khiển cơ bản trên cấu hình phần cứng máy tính, từ đó đảm nhiệm các vai trò gồm: đọc – ghi dữ liệu, xử lý các lệnh, xác định dữ liệu được nhận và gửi bởi các thiết bị khác, đồng thời diễn giải dữ liệu nhận từ mạng.
User Interface (Giao diện người dùng) đảm bảo quá trình tương tác giữa người dùng với máy tính thông qua Desktop, Graphical Icons hay Command Line.
Application Programming Interfaces (Giao diện lập trình ứng dụng) cho phép các ứng dụng phát triển sử dụng Modular Code.

Chức năng của hệ điều hành

Những hệ điều hành đầu tiên được sáng lập vào khoảng năm 1950, khi các máy tính chỉ có thể vận hành một ứng dụng nhất định. Sau một thời gian dài phát triển và cải tiến, hệ điều hành đã trở thành mạng lưới liên kết ứng dụng đảm nhiệm những chức năng quan trọng đối với các thiết bị điện tử, đặc biệt là máy tính.

Một hệ điều hành phải đảm bảo được 2 chức năng như sau:

Quản lý chia sẻ tài nguyên

Tài nguyên của hệ thống (CPU, bộ nhớ, thiết bị ngoại vi,…) vốn rất giới hạn, nhưng trong các hệ thống đa nhiệm, nhiều người sử dụng có thể đồng thời yêu cầu nhiều tài nguyên. Để thỏa mãn yêu cầu sử dụng chỉ với tài nguyên hữu hạn và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, hệ điều hành cần phải có cơ chế và chiến lược thích hợp để quản lý việc phân phối tài nguyên.

Ngoài yêu cầu dùng chung tài nguyên để tiết kiệm chi phí, người sử dụng còn cần phải chia sẻ thông tin (tài nguyên phần mềm) lẫn nhau. Khi đó hệ điều hành cần đảm bảo việc truy xuất đến các tài nguyên này là hợp lệ, không xảy ra tranh chấp, mất đồng nhất,…

Giả lập một máy tính mở rộng

Hệ điều hành làm ẩn đi các chi tiết phần cứng, người sử dụng được cung cấp một giao diện đơn giản, dễ hiểu, dễ sử dụng và không phụ thuộc vào thiết bị phần cứng cụ thể.

Thực tế, ta có thể xem hệ điều hành như là một hệ thống bao gồm nhiều máy tính trừu tượng xếp thành nhiều lớp chồng lên nhau, máy tính mức dưới phục vụ cho máy tính mức trên. Lớp trên cùng là giao diện trực quan nhất để điều khiển.

Ngoài ra có thể chia chức năng của hệ điều hành theo bốn chức năng sau:

  • Quản lý quá trình (process management)
  • Quản lý bộ nhớ (memory management)
  • Quản lý hệ thống lưu trữ
  • Giao tiếp với người dùng (user interaction)

Nhiệm vụ của hệ điều hành

Điều khiển và quản lý trực tiếp các phần cứng như bo mạch chủ, bo mạch đồ họa và bo mạch âm thanh,…
Thực hiện một số thao tác cơ bản trong máy tính như các thao tác đọc, viết tập tin, quản lý hệ thống tập tin (file system) và các kho dữ liệu.

Cung ứng một hệ thống giao diện sơ khai cho các ứng dụng thường là thông qua một hệ thống thư viện các hàm chuẩn để điều hành các phần cứng mà từ đó các ứng dụng có thể gọi tới.

Cung ứng một hệ thống lệnh cơ bản để điều hành máy. Các lệnh này gọi là lệnh hệ thống (system command).
Ngoài ra hệ điều hành, trong vài trường hợp, cũng cung cấp các dịch vụ cơ bản cho các phần mềm ứng dụng thông thường như trình duyệt Web, chương trình soạn thảo văn bản….

Phân loại hệ điều hành

Hệ điều hành có thể chia phân loại dựa trên nhiều góc độ

Dưới góc độ loại máy tính

  • Hệ điều hành dành cho máy MainFrame
  • Hệ điều hành dành cho máy Server
  • Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU
  • Hệ điều hành dành cho máy tính cá nhân (PC)
  • Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS – hệ điều hành nhúng)
  • Hệ điều hành dành cho máy chuyên biệt
  • Hệ điều hành dành cho thẻ chip (SmartCard)

Dưới góc độ người sử dụng và số chương trình chạy cùng lúc

Hệ điều hành đơn nhiệm một người dùng: tức là mỗi lần chỉ thực hiện được một chương trình hay nói cách khác các chương trình phải được thực hiện lần lượt. Chỉ cho phép một người đăng nhập vào hệ thống khi làm việc.

Hệ điều hành đa nhiệm một người dùng: tức là có thể thực hiện đồng thời nhiều chương trình. Hệ điều hành này chỉ cho phép một người đăng nhập vào hệ thống khi làm việc.

Hệ điều hành đa nhiệm nhiều người dùng: cho phép nhiều người đồng thời đăng nhập vào hệ thống. Việc này được quản lý thông qua tài khoản người dùng và mật khẩu tương ứng.

Dưới góc độ người dùng

  • Một người dùng
  • Nhiều người dùng
  • Mạng ngang hàng
  • Mạng có máy chủ: LAN, WAN,…

Dưới góc độ hình thức xử lý

  • Hệ thống xử lý theo lô
  • Hệ thống xử lý theo lô đa chương
  • Hệ thống chia sẻ thời gian
  • Hệ thống song song
  • Hệ thống phân tán
  • Hệ thống xử lý thời gian thực

By Na Le

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *