Hệ điều hành là gì và chúng có những chức năng gì?

1. Định nghĩa hệ điều hành

Hệ điều hành (Operating System - OS) là phần mềm quản lý toàn bộ các chương trình ứng dụng trên máy tính sau khi được cài đặt. Các chương trình khác sử dụng hệ điều hành để gửi yêu cầu dịch vụ thông qua một giao diện chương trình ứng dụng (API) cụ thể. Người dùng cũng có thể tương tác với hệ điều hành qua các giao diện người dùng, chẳng hạn như dòng lệnh (CLI) hoặc giao diện đồ họa (GUI).

2. Các chức năng của hệ điều hành

Hệ điều hành thực hiện ba nhiệm vụ chính: cung cấp giao diện điều khiển thông minh qua CLI/GUI, khởi động và quản lý các ứng dụng, và phân phối nguồn tài nguyên từ phần cứng để các ứng dụng có thể hoạt động hiệu quả.

2.1. Giao diện người dùng

Giao diện người dùng (UI) là thành phần thiết yếu giúp người dùng tương tác và làm việc với hệ điều hành. Nhờ UI, người dùng có thể cài đặt cấu hình và xử lý các vấn đề cơ bản của hệ thống. Có hai loại giao diện chính: CLI và GUI:

• CLI cung cấp giao diện văn bản, nơi người dùng sử dụng bàn phím để nhập lệnh và tham số. CLI thường được sử dụng bởi các chuyên gia và quản trị viên để thực hiện các tác vụ như xử lý lệnh và chạy tập lệnh.
• GUI mang đến giao diện đồ họa với các biểu tượng và công cụ hỗ trợ như chuột, màn hình cảm ứng. GUI được yêu thích vì tính linh hoạt và dễ sử dụng cho hầu hết người dùng.

2.2. Quản lý ứng dụng

Một số dịch vụ mà hệ điều hành cung cấp bao gồm:

• Quản lý nhiều quy trình đồng thời, xử lý các lỗi gián đoạn của ứng dụng, và quản lý bộ nhớ mà không ảnh hưởng đến các ứng dụng hoặc hệ điều hành khác.
• Cung cấp API giúp người dùng tận dụng các tính năng và tài nguyên từ hệ điều hành và phần cứng, ví dụ như sử dụng chuột và bàn phím để nhập liệu vào API Windows, định dạng các thành phần GUI như nút và hộp thoại, thao tác với tập tin và lưu trữ dữ liệu.
• Hệ điều hành đa nhiệm cho phép thực hiện nhiều chương trình cùng lúc và điều chỉnh thứ tự và thời gian thực thi của các ứng dụng.
• Quản lý quá trình nhập/xuất dữ liệu từ các thiết bị như máy in hoặc cổng kết nối.
• Cung cấp khả năng gửi thông điệp về trạng thái hoạt động hoặc lỗi của các ứng dụng.
• Giảm tải công việc hàng loạt.
• Hỗ trợ xử lý song song giúp chương trình chạy trên nhiều bộ xử lý đồng thời.

2.3. Quản lý thiết bị

Hệ điều hành có các chức năng quản lý thiết bị như:

• Nhận diện, thiết lập và cấp quyền truy cập cho các chương trình vào các bộ phận phần cứng cơ bản trong hệ thống.
• Thiết lập trình điều khiển để các chương trình có thể hoạt động trên hệ điều hành và giúp người dùng quản lý thiết bị dễ dàng.
• Xác định các thiết bị xuất dữ liệu và thiết lập trình điều khiển tương ứng cho chúng.
• Hỗ trợ hệ thống sử dụng các cổng mạng, thiết bị xử lý đồ họa, thiết bị quản lý hệ thống và lưu trữ.
• Xác định và cấu hình thiết bị vật lý theo một cấu trúc tiêu chuẩn hóa như Windows Registry.
• Cập nhật bản vá và trình điều khiển định kỳ để đảm bảo hiệu suất hoạt động và tăng cường bảo mật.

3. Phần mềm trong hệ điều hành

Nhiều phần mềm ứng dụng thường được phát triển để tương thích với hệ điều hành của một nhà cung cấp cụ thể, chẳng hạn như Windows của Microsoft hoặc macOS của Apple.

Các nhà phát triển phần mềm thường chỉ định rõ hệ điều hành hoặc phiên bản hệ điều hành mà phần mềm hỗ trợ. Ví dụ, một phần mềm chỉnh sửa video có thể tương thích với Windows 11 và Windows 10, nhưng không hỗ trợ các phiên bản cũ hơn như Windows Vista và XP.

Các nhà phát triển thường cung cấp các phiên bản phần mềm khác nhau để tương thích với nhiều hệ điều hành. Ví dụ, một công ty phát hành phần mềm chỉnh sửa video có thể tạo một phiên bản tương tự cho macOS với các tính năng tương tự như phiên bản Windows của chương trình.

Rất quan trọng để bạn biết hệ điều hành nào đang chạy trên thiết bị của bạn. Nếu là Windows, bạn còn cần xác định xem đó là phiên bản 32 bit hay 64 bit. Điều này sẽ giúp bạn cài đặt phần mềm mới phù hợp và đảm bảo chúng hoạt động ổn định trên thiết bị của bạn.

Có một số phần mềm đặc biệt có khả năng tạo máy ảo để mô phỏng các máy tính 'thực' và chạy các hệ điều hành khác nhau trên cùng một thiết bị.

4. Các hệ điều hành phổ biến

Hệ điều hành được lựa chọn dựa trên nhu cầu của người dùng. Dưới đây là một số hệ điều hành phổ biến:

4.1. Hệ điều hành đa năng

Hệ điều hành đa năng tích hợp nhiều chức năng từ các hệ điều hành khác nhau, cho phép chạy đồng thời nhiều ứng dụng hoặc thực hiện nhiều tác vụ trên cùng một phần cứng. Nhiều loại máy tính lựa chọn hệ điều hành đa năng để quản lý từ hệ thống kế toán đến cơ sở dữ liệu và trình duyệt web.

Một số hệ điều hành máy tính để bàn phổ biến bao gồm:

• Windows là hệ điều hành chính của Microsoft, hoạt động dựa trên giao diện đồ họa (GUI) dành cho máy tính cá nhân, máy tính gia đình và doanh nghiệp.
• Mac OS là hệ điều hành được phát triển cho dòng máy tính và máy trạm của Apple.
• Unix là hệ điều hành đa người dùng, được viết bằng ngôn ngữ C, nổi bật với tính linh hoạt và khả năng tùy biến cao.
• Linux là hệ điều hành mã nguồn mở, cung cấp cả phiên bản miễn phí và trả phí, nổi bật với hiệu suất và sự linh hoạt trên PC.

4.2. Hệ điều hành di động

• Hệ điều hành di động được thiết kế cho các thiết bị như điện thoại thông minh và máy tính bảng.
• Các tài nguyên của thiết bị di động được tối ưu hóa về kích thước và độ phức tạp, giúp các ứng dụng hoạt động mượt mà hơn.
• Hệ điều hành di động chú trọng đến giao diện mượt mà và phản hồi nhanh, như Apple iOS và Google Android.

4.3. Hệ điều hành nhúng

• Hệ điều hành nhúng cung cấp tính linh hoạt cao, đảm bảo hoạt động ổn định và khả năng xử lý nhanh chóng để không làm gián đoạn các ứng dụng.
• Hệ điều hành nhúng được tích hợp vào các thiết bị thực tế thông qua một con chip, ví dụ như thiết bị y tế sử dụng hệ điều hành nhúng để hỗ trợ sự sống của bệnh nhân.

4.4. Hệ điều hành mạng

• Hệ điều hành mạng (NOS) cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau qua mạng LAN bằng cách cung cấp các giao thức cần thiết để truyền, nhận và quản lý các gói tin mạng hiệu quả.
• Ngày nay, thuật ngữ NOS đã được thay thế bởi nhiều hệ điều hành hiện đại như Windows 10 và Windows Server 2019, với tính năng mở rộng kết nối và quản lý mạng.
• Đôi khi, một số thiết bị mạng như bộ định tuyến và thiết bị chuyển mạch vẫn sử dụng thuật ngữ NOS, như Cisco IOS, RouterOS và ZyNOS.

4.5. Hệ điều hành thời gian thực

• RTOS - Hệ điều hành thời gian thực được thiết kế cho các ứng dụng công nghiệp, cho phép máy tính tương tác nhanh chóng và chính xác với thế giới thực, như FreeRTOS và VxWorks. Ví dụ: Trong một nhà máy, RTOS quản lý các tín hiệu từ cảm biến và điều khiển các thiết bị như van, động cơ mà không có độ trễ, giúp hệ thống điều khiển phản ứng kịp thời với các điều kiện thay đổi.
• RTOS có thể tích hợp các tính năng từ các loại hệ điều hành khác và ngược lại. Ví dụ: Hệ điều hành đa năng có thể bao gồm các tính năng của NOS, hoặc hệ điều hành nhúng có thể sở hữu các đặc điểm của RTOS.

5. Làm thế nào để cập nhật hệ điều hành?

Các hệ điều hành hiện đại đều có cơ chế tự động để giữ cho phần mềm luôn được cập nhật. Ví dụ, Windows sử dụng Windows Update, trong khi các hệ điều hành khác như Android và iOS cũng có quy trình tương tự để tải xuống và cài đặt các bản cập nhật mới.

Việc thường xuyên cập nhật hệ điều hành với các tính năng mới là rất quan trọng. Điều này không chỉ giúp bạn trải nghiệm các cải tiến mới mà còn bảo mật dữ liệu của bạn bằng cách cung cấp các bản sửa lỗi bảo mật quan trọng.

Chúng tôi vừa cung cấp cho bạn thông tin về Hệ điều hành và các chức năng của nó. Hy vọng rằng bài viết đã mang lại những kiến thức hữu ích. Xin cảm ơn sự quan tâm của bạn!