Ngày nay, máy tính là một công cụ mạnh mẽ hỗ trợ trợ mọi mặt của đời sống của con người. Thế nhưng cấu tạo của máy tính gồm bộ xử lý (CPU), bộ nhớ (RAM), ổ cứng, và các thiết bị ngoại vi (như chuột, bàn phím, máy in và các thiết bị khác), các bộ phận này giao tiếp với nhau bằng các tín hiệu điện tử và ngôn ngữ máy tính phức tạp.
Bài viết không nhằm nói cho bạn toàn bộ kiến thức về hệ điều hành như giúp bạn có thể hiểu được cách mà hệ điều hành làm việc cũng như giới thiệu cho bạn những hệ điều hành phổ biến hiện tại.
Những kiến thức này làm nền tảng để bạn đi sâu hơn vào kiến thức khoa học máy tính làm nền tảng cho việc hiểu biết các kiến thức sau hơn.
GIỚI THIỆU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH
Máy tính được cấu thành từ nhiều bộ phận như đã nêu gồm CPU, RAM, ổ cứng và các thiết bị ngoại vi. Người sử dụng không thể trực tiếp giao tiếp với các bộ phận này, khi đó hệ điều hành sẽ đóng vai trò như một phiên dịch viên giữa người dùng và phần cứng. Hệ điều hành đóng vai trò nhận các lệnh từ người dùng và chuyển nó thành lệnh mà phần cứng có thể hiểu và thực hiện.
Để thực hiện được điều này hệ điều hành sẽ có 2 bộ phận gồm: Nhân hệ điều hành (Kernel) và Giao diện người dùng để tương tác (Shell). Sau đây mình sẽ đi sau vào các chức năng chính của hệ điều hành.
CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH
Quản lý tài nguyên
Hệ điều hành phân bổ và quản lý tài nguyên của máy tính một cách hiệu quả để các chương trình có thể hoạt động chung với nhau mà không xảy ra xung đột.
Máy tính hiện đại thường chạy nhiều chương trình cùng một lúc, nếu không có hệ điều hành, các chương trình này sẽ “tranh giành” tài nguyên của máy tính, điều này dẫn đến xung độ và làm chậm máy tính. Bạn có thể mở cửa sổ Task Manager để đếm số lượng các ứng dụng đang hoạt động lúc trên máy tính của bạn.
- Với bộ vi xử lý (CPU): hệ điều hành không chỉ lập lịch để tiến trình nào được chạy trên CPU tại một thời điểm nhất đinh, mà còn chia nhỏ thời gian CPU thành các lát cắt thời gian và phân bổ chúng cho các tiến trình. Việc chia nhỏ này giúp các tiến trình chạy “song song” và không bị thiếu hụt tài nguyên.
- Với bộ nhớ RAM: hệ điều hành cấp phát một vùng bộ nhớ RAM để chứa mã lệnh và dữ liệu của chương trình ngoài ra hệ điều hành còn có các chức năng quản lý địa chỉ, mở rộng dung lượng RAM bằng bộ nhớ ảo để cho phép chạy nhiều chương trình hơn.
Ngoài các bộ phận trên, hệ điều hành đóng vai trò then chốt trong việc quản lý tài nguyên hệ thống, giống như một “nhạc trưởng” điều phối và phân bổ các tài nguyên phần cứng khác như ổ cứng, các thiết bị lưu trữ, thiết bị ngoại vi, mạng và nguồn điện.
Cung cấp môi trường hoạt động
Hệ điều hành tạo nên một ngôi nhà mà ở đó các ứng dụng có thể hoạt động chung với nhau. Ngôi nhà hệ điều hành cung cấp đầy đủ “tiện ích” như các thư viện, công cụ và dịch vụ cần thiết để các ứng dụng có thể hoạt động đáp ứng nhu cầu của người dùng.
Cung cấp giao diện người dùng (UI)
Hệ điều hành cung cấp một giao diện để người dùng có thể tương tác với máy tính. Giao diện này có thể là giao diện dòng lệnh như MS-DOS hay giao diện đồ họa như Microsoft Window. Nhờ có giao diện của hệ điều hành mà người dùng có thể thực hiện các thao tác phức tạp như quản lý tệp tin, cài đặt phần mềm một cách đơn giản và nhanh chóng.
Thực thi chương trình
Hệ điều hành tải và thực thi các chương trình ứng dụng, đảm bảo chúng hoạt động đúng với chức năng của chúng. Hệ điều hành sẽ chuẩn bị chương trình, tải vào bộ nhớ, khởi tạo tiến trình, lên lịch thực thi và cung cấp các dịch vụ cần thiết để chương trình hoạt động.
Quản lý dữ liệu
Hệ điều hành quản lý việc lưu trữ và truy cập dữ liệu trên ổ cứng và các thiết bị lưu trữ khác.
Hệ điều hành sẽ đóng vai trò tổ chức dữ liệu, quản lý không gian lưu trữ, quản lý truy cập, cung cấp các thao tác với dữ liệu và hỗ trợ sao lưu, phục hồi dữ liệu. Chính nhờ khả năng này của hệ điều hành mà người dùng có thể dễ dàng và an toàn lưu trữ, truy cập và quản lý dữ liệu trên máy tính.
Đảm bảo an ninh và quyền truy cập
Hệ điều hành cung cấp các cơ chế bảo mật để bảo vệ hệ thống khỏi các mối đe dọa từ bên ngoài. Cách mà hệ điều hành thực hiện điều này bằng cách kết hợp nhiều cơ chế và biện pháp khác nhau bao gồm xác thực, ủy quyền, bảo vệ bộ nhớ, kiểm soát truy cập tệp tin, phát hiện và ngăn chặn xâm nhập, cập nhật bảo mật, mã hóa dữ liệu, tường lửa và phần mềm diệt virus.
Cung cấp dịch vụ mạng
Hệ điều hành hỗ trợ kết nối và giao tiếp qua mạng, cho phép người dùng chia sẻ dữ liệu và tài nguyên, truy cập internet hoặc các dịch vụ mạng khác. Hệ điều hành đóng vai trò cung cấp giao tiếp mạng, quản lý giao thức, hỗ trợ dịch vụ, bảo mật và cung cấp các công cụ hỗ trợ để người dùng có thể kết nối và giao tiếp các thiết bị khác trên mạng một cách dễ dàng và an toàn.
CÁC HỆ ĐIỀU HÀNH PHỔ BIẾN
MÁY TÍNH BẢNG VÀ MÁY TÍNH ĐỂ BÀN
Hệ điều hành Microsoft Windows
Microsoft Windows hay còn gọi là Windows là hệ điều hành được phát triển bởi tập đoàn công nghệ Microsoft ra đời từ năm 1985, tính tới thời điểm hiện nay đã có 18 phiên bản khác nhau, và phiên bản mới nhấp là windows 11 (2021). Đây là hệ điều hành phổ biến nhất trên thế giới, theo thống kê của statcounter globalstats trong năm 2024 thì có đến 72,87% (Việt Nam là 70,72%) máy tính sử dụng hệ điều hành Windows.
Source: StatCounter Global Stats – OS Market Share
Hệ điều hành macOS
Hệ điều hành macOS là hệ điều hành độc quyền được phát triển bởi Apple, danh riêng cho các dòng máy tính Macintosh. MacOS có giao diện thân thiện, thiết kế tối giản, hiệu năng ổn định và tính năng bảo mật do được xây dựng trên nền tảng Unix. Không chỉ là một hệ điều hành macOS có là một hệ sinh thái với App Store và tương thích cao với các thiết bị khác của Apple như iPhone, iPad, Apple Watch. Tính đến thời điểm năm 2023 thì macOS đã có 20 phiên bản từ phiên bản đầu tiên Mac OS X đến phiên bản hiện nay là macOS.
Hệ điều hành Linux
Hệ điều hành Linux là một hệ điều hành mã nguồn mở và miễn phí, được phát triển dựa trên nhân Linux (Linux Kernel) và các công cụ, thư viện khác. Linux không phải là một hệ điều hành duy nhất mà là một họ các hệ điều hành, được gọi là các “distribution” và các bản phân phối. Các tính năng làm nên sự thành công của Linux đó là mã nguồn mở, hoàn toàn miễn phí, tính ổn định và bảo mật, tính linh hoạt và tùy biến, đa dạng về các “distribution”. Các bản phân phối (distribution) phổ biến được biết đến như Ubuntu, Debian, Fedora, CentOS và Arch Linux.
TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG
Source: StatCounter Global Stats – OS Market Share
Hệ điều hành Android
Hệ điều hành Android là hệ điều hành di động phổ biến nhất thế giới, được phát triển trên nhân Linux (Linux Kernel) và chủ yếu cho các thiết bị di động thông minh. Android được phát triển bởi Android Inc với sự hỗ trợ tài chính từ Google, sau này được Google mua lại vào năm 2005. Điểm nổi bật của hệ điều hành này là mã nguồn mở, tính linh hoạt và tùy biến cao, hệ sinh thái ứng dụng và khả năng tương thức cao, Google cũng thường xuyên cập nhật để mang tính năng mới cũng như cải thiện hiệu suất và bảo mật cho người dùng.
Hệ điều hành iOS
Hệ điều hành iOS với tên gọi khác là iPhone OS là hệ điều hành di động phát triển bởi Apple được thiết kế để chạy trên các thiết bị di động của Apple. Hệ điều hành iOS là một trong những hệ điều hành phổ biến nhất thế giới với đặc điểm bảo mật, hiệu suất mượt và giao diện người dùng thân thiện và góp phần trong sự thành công của iOS đó chính là sự phổ biến của các sản phẩm của Apple.
CÁC HỆ ĐIỀU HÀNH KHÁC
Hệ điều hành RTOS
Ngoài các hệ điều hành mà mình nêu ở trên thì có thể bạn nên biết đến hệ điều hành có tên RTOS (Real-Time Operating System) đây là hệ điều hành được sử dụng trong các hệ thống cần xử lý nhanh và chính xác thường xuất hiện trong các hệ thống nhúng đặc biệt trong lĩnh vực y tế và công nghiệp.
Hệ điều hành trên nhân Linux (Linux Kernel)
Với tính chất là một hệ điều hành mở nên Linux có nhiều hệ điều hành dựa trên nhân này gồm Ubuntu, Linux Mint, Debian, Fedora, CentOS, OpenSUSE. Đặc điểm của hệ điều hành đều có nền tảng lõi như nhau do đó có khả năng tùy biến cao với mã nguồn mở, bên cạnh đó các nền tảng này có tính ổn định và bảo mật cao do cơ chế phân quyền chặc chẽ hơn Window cộng với sự hoạt động của hệ thống SELinux/AppArmor giới hạn quyền của các ứng dụng
Hệ điều hành của Việt Nam
Việt Nam tuy có đội ngũ kỹ sư công nghệ đông đảo, thế nhưng vẫn thiếu vắng các chuyên gia đầu ngành có khả năng nghiên cứu và phát triển các hệ thống điều hành. Thêm vào đó việc phát triển hệ điều hành cũng đòi hỏi rất nhiều thời gian và tiền bạc để duy trì và phát triển hệ điều hành. Thị trường việt nam có quy mô cũng nhỏ và thói quen của người dùng việc cũng đã quen với sử dụng các hệ điều hành như Window và macOS.
Tuy có nhiều khó khăn nhưng Việt Nam cũng đã phát triển được 3 hệ điều hành gồm Viettel Linux, Cyos và Xos. Đặc điểm của các hệ điều hành này đề phát triển dựa trên việc tùy biến và tối ưu hóa có sẵn nên chưa thể tạo nên một hệ điều hành độc lập.
KẾT LUẬN
Trên đây là một góc nhỏ thông tin mang tính chất giới thiệu mà mình chia sẻ nhằm giúp các bạn nhà mình biết thêm các thông tin đối với các hệ điều hành phổ biến, vai trò, chức năng và các hệ điều hành của người Việt tự phát triển.