Một hệ điều hành mang lại những lợi ích mạnh mẽ cho phần mềm máy tính và phát triển phần mềm. Máy tính hay các thiết bị di động không thể hoạt động nếu không có hệ điều hành. Vậy hệ điều hành là gì? Các loại hệ điều hành phổ biến trên máy tính và thiết bị di động?
Mục lục bài viết
1. Hệ điều hành là gì?
– Hệ thống vận hành (OS) là chương trình mà sau khi được chương trình khởi động tải vào máy tính, quản lý tất cả các chương trình ứng dụng khác trong máy tính. Các chương trình ứng dụng sử dụng hệ điều hành bằng cách đưa ra các yêu cầu cho các dịch vụ thông qua một giao diện chương trình ứng dụng ( API ) được xác định. Ngoài ra, người dùng có thể tương tác trực tiếp với hệ điều hành thông qua giao diện người dùng, chẳng hạn như giao diện dòng lệnh (CLI) hoặc giao diện người dùng đồ họa (GUI).
2. Các loại hệ điều hành trên máy tính:
– Mặc dù các vai trò cơ bản của hệ điều hành là phổ biến, có vô số hệ điều hành phục vụ nhiều loại phần cứng và nhu cầu của người dùng.
– Hệ điều hành mục đích chung: Hệ điều hành có mục đích chung đại diện cho một loạt các hệ điều hành nhằm chạy vô số ứng dụng trên nhiều lựa chọn phần cứng, cho phép người dùng chạy một hoặc nhiều ứng dụng hoặc tác vụ đồng thời. Hệ điều hành có mục đích chung có thể được cài đặt trên nhiều kiểu máy tính để bàn và máy tính xách tay khác nhau và chạy các ứng dụng từ hệ thống kế toán đến cơ sở dữ liệu đến trình duyệt web đến trò chơi. Các hệ điều hành có mục đích chung thường tập trung vào quản lý quy trình (luồng) và phần cứng để đảm bảo rằng các ứng dụng có thể chia sẻ một cách đáng tin cậy nhiều loại phần cứng máy tính hiện có.
Các hệ điều hành máy tính để bàn phổ biến bao gồm:
+ Windows là hệ điều hành hàng đầu của Microsoft, là tiêu chuẩn thực tế cho máy tính gia đình và máy tính doanh nghiệp. Được giới thiệu vào năm 1985, hệ điều hành dựa trên GUI đã được phát hành trong nhiều phiên bản kể từ đó. Windows 95 thân thiện với người dùng đã chịu trách nhiệm phần lớn cho sự phát triển nhanh chóng của máy tính cá nhân.
+ Mac OS là hệ điều hành dành cho dòng máy tính và máy trạm Macintosh của Apple.
+ Unix là một hệ điều hành đa người dùng được thiết kế cho tính linh hoạt và khả năng thích ứng. Được phát triển ban đầu vào những năm 1970, Unix là một trong những hệ điều hành đầu tiên được viết bằng ngôn ngữ C.
+ Linux là một hệ điều hành giống Unix được thiết kế để cung cấp cho người dùng PC một giải pháp thay thế miễn phí hoặc chi phí thấp. Linux nổi tiếng là một hệ thống hoạt động hiệu quả và nhanh chóng.
3. Các hệ điều hành di động phổ biến:
Hệ điều hành di động được thiết kế để đáp ứng các nhu cầu riêng của điện toán di động và các thiết bị tập trung vào giao tiếp, chẳng hạn như điện thoại thông minh và máy tính bảng. Thiết bị di động thường cung cấp tài nguyên máy tính hạn chế so với PC truyền thống và hệ điều hành phải được thu nhỏ lại về kích thước và độ phức tạp để giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên của chính nó, đồng thời đảm bảo đủ tài nguyên cho một hoặc nhiều ứng dụng đang chạy trên thiết bị.
– Các hệ điều hành di động có xu hướng nhấn mạnh vào hiệu suất hiệu quả, khả năng phản hồi của người dùng và chú ý nhiều đến các tác vụ xử lý dữ liệu, chẳng hạn như hỗ trợ phát trực tuyến phương tiện. Apple iOS và Google Android là những ví dụ về hệ điều hành di động.
– Hệ điều hành nhúng: Không phải tất cả các thiết bị máy tính đều có mục đích chung. Một loạt các thiết bị chuyên dụng – bao gồm trợ lý kỹ thuật số tại nhà, máy rút tiền tự động (ATM), hệ thống máy bay, thiết bị đầu cuối điểm bán lẻ (POS) và thiết bị kết nối Internet vạn vật (IoT) – bao gồm máy tính yêu cầu hệ điều hành. Sự khác biệt cơ bản là thiết bị máy tính liên quan chỉ làm một việc chính, vì vậy hệ điều hành này được loại bỏ rất nhiều và dành riêng cho cả hiệu suất và khả năng phục hồi.
– Hệ điều hành phải chạy nhanh, không bị treo và xử lý tất cả các lỗi một cách linh hoạt để tiếp tục hoạt động trong mọi trường hợp. Trong hầu hết các trường hợp, HĐH được cung cấp trên một con chip được tích hợp vào thiết bị thực tế. Ví dụ, một thiết bị y tế được sử dụng trong thiết bị hỗ trợ sự sống của bệnh nhân sẽ sử dụnghệ điều hành nhúng phải chạy đáng tin cậy để giữ cho bệnh nhân sống sót. Embedded Linux là một ví dụ về hệ điều hành nhúng.
– Hệ điều hành mạng:Hệ điều hành mạng ( NOS ) là một hệ điều hành chuyên dụng khác nhằm mục đích tạo điều kiện giao tiếp giữa các thiết bị hoạt động trên mạng cục bộ ( LAN ). NOS cung cấp ngăn xếp giao tiếp cần thiết để hiểu các giao thức mạng nhằm tạo, trao đổi và phân rã các gói mạng. Ngày nay, khái niệm về một NOS chuyên biệt phần lớn đã lỗi thời vì các loại hệ điều hành khác chủ yếu xử lý giao tiếp mạng. Windows 10 và Windows Server
– Hệ điều hành thời gian thực:Khi một thiết bị máy tính phải tương tác với thế giới thực trong giới hạn thời gian liên tục và có thể lặp lại, nhà sản xuất thiết bị có thể chọn sử dụng hệ điều hành thời gian thực ( RTOS).
– Giao diện người dùng: Mọi hệ điều hành đều yêu cầu giao diện người dùng, cho phép người dùng và quản trị viên tương tác với hệ điều hành để thiết lập, cấu hình và thậm chí khắc phục sự cố hệ điều hành và phần cứng cơ bản của nó. Có hai loại giao diện người dùng chính có sẵn: CLI và GUI.- Quản lý ứng dụng:Một hệ điều hành xử lý việc khởi chạy và quản lý mọi ứng dụng. Điều này thường hỗ trợ một loạt các hành vi, bao gồm chia sẻ thời gian nhiều quá trình hoặc các luồng , để các tác vụ khác nhau có thể chia sẻ thời gian có sẵn của bộ xử lý; xử lý các gián đoạn mà ứng dụng tạo ra để thu hút sự chú ý ngay lập tức của bộ xử lý, đảm bảo có đủ bộ nhớ để thực thi ứng dụng và dữ liệu tương ứng của nó mà không can thiệp vào các quy trình khác; thực hiện xử lý lỗi có thể xóa các quy trình của ứng dụng một cách duyên dáng; và thực hiện quản lý bộ nhớ mà không làm gián đoạn các ứng dụng khác hoặc hệ điều hành.
4. Chức năng của hệ điều hành:
– Hệ điều hành cũng có thể hỗ trợ các API cho phép các ứng dụng sử dụng các chức năng của hệ điều hành và phần cứng mà không cần biết bất cứ điều gì về hệ điều hành cấp thấp hoặc trạng thái phần cứng. Ví dụ, một API Windows có thể cho phép một chương trình lấy đầu vào từ bàn phím hoặc chuột; tạo các phần tử GUI, chẳng hạn như các cửa sổ hộp thoại và các nút; đọc và ghi tệp vào thiết bị lưu trữ; và nhiều hơn nữa. Các ứng dụng hầu như luôn được điều chỉnh để sử dụng hệ điều hành mà ứng dụng dự định chạy.
– Ngoài ra, hệ điều hành có thể thực hiện các dịch vụ sau cho các ứng dụng:
+ Trong một hệ điều hành đa nhiệm, nơi nhiều chương trình có thể chạy cùng một lúc, hệ điều hành sẽ xác định ứng dụng nào sẽ chạy theo thứ tự và thời lượng cho phép cho mỗi ứng dụng trước khi cho ứng dụng khác lần lượt.
+ Nó xử lý đầu vào / đầu ra (I / O) đến và đi từ các thiết bị phần cứng kèm theo, chẳng hạn như đĩa cứng, máy in và cổng quay số.
+ Nó gửi tin nhắn đến từng ứng dụng hoặc người dùng tương tác – hoặc đến nhà điều hành hệ thống – về trạng thái hoạt động và bất kỳ lỗi nào có thể đã xảy ra.
+ Nó có thể giảm tải việc quản lý các công việc hàng loạt – ví dụ, in ấn – để ứng dụng khởi tạo được giải phóng khỏi công việc này.
+ Trên các máy tính có thể cung cấp xử lý song song , hệ điều hành có thể quản lý cách phân chia chương trình để chương trình chạy trên nhiều bộ xử lý cùng một lúc.
– Tất cả các nền tảng máy tính chính (phần cứng và phần mềm) đều yêu cầu, và đôi khi bao gồm, một hệ điều hành và hệ điều hành phải được phát triển với các tính năng khác nhau để đáp ứng các nhu cầu cụ thể của các hệ số dạng khác nhau .
– Quản lý thiết bị: Hệ điều hành chịu trách nhiệm xác định, cấu hình và cung cấp cho các ứng dụng quyền truy cập chung vào các thiết bị phần cứng máy tính bên dưới. Khi Hệ điều hành nhận dạng và xác định phần cứng, Hệ điều hành sẽ cài đặt trình điều khiển thiết bị tương ứng cho phép Hệ điều hành và các ứng dụng chạy trên Hệ điều hành sử dụng thiết bị mà không cần bất kỳ kiến thức cụ thể nào về phần cứng hoặc thiết bị.
– Hệ điều hành chịu trách nhiệm xác định đúng máy in và cài đặt trình điều khiển máy in thích hợp để ứng dụng chỉ cần thực hiện lệnh gọi đến máy in mà không cần phải sử dụng mã hoặc lệnh dành riêng cho máy in đó – đó là công việc của hệ điều hành. Tình hình tương tự đối với các thiết bị khác, chẳng hạn như cổng USB; các cổng kết nối mạng; thiết bị đồ họa, chẳng hạn như đơn vị xử lý đồ họa (GPU); bo mạch chủ chipset; và các thiết bị lưu trữ, chẳng hạn như bộ điều hợp đĩa SCSI (SAS) Đính kèm Nối tiếp và các đĩa được định dạng bằng hệ thống tệp phù hợp.
– Hệ điều hành xác định và cấu hình các thiết bị vật lý và logic cho dịch vụ và thường ghi lại chúng trong một cấu trúc tiêu chuẩn hóa, chẳng hạn như Windows Registry . Các nhà sản xuất thiết bị định kỳ vá và cập nhật trình điều khiển và hệ điều hành nên cập nhật chúng để đảm bảo hiệu suất và bảo mật thiết bị tốt nhất. Khi thiết bị được thay thế, hệ điều hành cũng cài đặt và cấu hình trình điều khiển mới.
