DOS, hay disk operating system (hệ điều hành đĩa), là một hệ điều hành (OS) chạy từ ổ đĩa. Thuật ngữ cũng có thể chỉ một họ cụ thể các hệ điều hành đĩa, phổ biến nhất là MS-DOS (Microsoft DOS). MS-DOS là hệ điều hành chính cho máy tính cá nhân (PC) cho đến năm 1995, khi phổ biến của nó giảm do sự ra mắt của hệ điều hành Windows 95 thân thiện hơn, dựa trên giao diện người dùng đồ họa (GUI).
Lịch sử DOS
Máy tính sơ khai thập niên 1940 và 1950 không có ổ đĩa. Thay vào đó, chúng được dây cứng để thực hiện các tính toán cụ thể. Máy tính sau đó có thể lưu trữ hướng dẫn nạp vào bộ nhớ máy tính dùng phương tiện giấy như thẻ đục (punch cards) và sau đó, băng từ. Không gian bộ nhớ máy tính bị giới hạn, và khi hướng dẫn điều khiển máy tính được chuyển lên ổ đĩa, như đĩa mềm (floppy disk) hoặc ổ cứng nội bộ (HDD), nó được coi là công nghệ tiên phong.
Hệ điều hành là phần mềm cung cấp hướng dẫn điều khiển các thành phần phần cứng máy tính (bộ nhớ, bộ xử lý, v.v.) và thiết bị ngoại vi, cũng như cho phép các chương trình phần mềm khác hoạt động. Hướng dẫn có thể được lưu trữ trong HDD hoặc phương tiện lưu trữ khác. DOS là một loại OS cụ thể chạy từ HDD của máy tính và cung cấp giao diện dòng lệnh (CLI - command-line interface) để cho phép người dùng truy cập và kiểm soát hệ thống và các thành phần khác nhau của nó bằng cách gõ lệnh dùng bàn phím. Việc dùng CLI là khác biệt chính giữa hệ điều hành đĩa và hệ điều hành hiện đại dựa trên GUI.
Thuật ngữ DOS cũng dùng để mô tả một số hệ điều hành đĩa dòng lệnh tương tự. Máy tính sơ khai, như Commodore 64, Atari 800 và Apple II, đều có hệ điều hành đĩa: Commodore Business Machines DOS, Atari DOS và Apple DOS, tương ứng. DOS/360 là OS cho mainframe IBM, xuất hiện lần đầu năm 1966, nhưng nó không liên quan đến DOS dựa trên 8086 thập niên 1980 dùng trên máy tính cá nhân.
Hệ điều hành đĩa hoạt động như thế nào?
Khi máy tính được bật, nó trải qua các bước gọi là quy trình boot (khởi động). Khi chạy hệ điều hành đĩa, sáu bước boot tiêu chuẩn này:
- Bootstrap loader bộ nhớ chỉ đọc (ROM) đọc Master Boot Record và chuyển quyền kiểm soát cho nó.
- Boot record nạp hệ điều hành đĩa vào bộ nhớ, chiếm quyền điều khiển máy.
- Máy tính chuyển dữ liệu lưu trữ trên đĩa từ sang bộ nhớ chính, random access memory (RAM).
- Nó cũng chuyển dữ liệu đến thiết bị ngoài gắn vào máy tính, như màn hình hoặc máy in.
- Máy tính cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng (API) cho chương trình như nhập/xuất ký tự (I/O), quản lý bộ nhớ, nạp và kết thúc chương trình, cũng như xử lý đầu vào người dùng qua bàn phím.
- OS cũng cung cấp quản lý hệ thống file tổ chức, đọc và ghi file trên lưu trữ. Hệ thống quản lý dùng cấu trúc phân cấp thư mục, thư mục con và file.
DOS và giao diện dòng lệnh
Vì DOS có giao diện dựa trên ký tự thay vì GUI, người dùng của nó phải gõ lệnh văn bản trong dòng lệnh của nó để chỉ ra hành động họ muốn OS thực hiện, như tìm file hoặc chạy chương trình cụ thể. Quy trình dòng lệnh có thể phức tạp và tẻ nhạt, đó là lý do OS phi đồ họa đang trở nên lỗi thời.
Điều đó nói, OS phi đồ họa dùng tài nguyên hệ thống tối thiểu; chúng có thể nhẹ, nhanh và linh hoạt. Ngoài ra, người dùng biết các lệnh tiêu chuẩn của hệ điều hành có thể thấy nó dễ dùng hơn OS dựa trên GUI, đặc biệt nếu họ muốn làm theo:
- Khắc phục sự cố phần cứng hoặc phần mềm.
- Khôi phục dữ liệu từ HDD hỏng.
- Tạo phân vùng HDD.
- Chạy phần mềm diệt virus.
- Chạy phần mềm cũ (legacy software).
- Thiết lập và cấu hình BIOS hệ thống.
- Thiết lập sao lưu file/dữ liệu.
- Cập nhật cài đặt ngày/giờ hệ thống.
Tính năng của DOS
Các tính năng chính của tất cả hệ điều hành đĩa như sau:
- CLI. Không có GUI trong bất kỳ DOS nào, nên đầu vào chuột không được chấp nhận. Đây là hệ thống giao diện dựa trên ký tự nơi tất cả lệnh được nhập dưới dạng văn bản tại dấu nhắc dòng lệnh.
- Dấu nhắc (Prompt). Hệ điều hành đĩa cung cấp thông báo trực quan, gọi là dấu nhắc, cung cấp vị trí thư mục hoặc folder hiện tại và cho phép người dùng nhập các lệnh khác nhau từ bàn phím.
- Quản lý (Management). DOS hữu ích để quản lý file, hệ thống I/O và bộ nhớ của máy tính.
- File batch (Batch files). Hệ điều hành đĩa hỗ trợ file batch là macro có thể dùng để tự động hóa nhóm lệnh để đơn giản hóa tác vụ, tiết kiệm thời gian và công sức.
- Kernel. Kernel DOS đóng vai trò não bộ của OS; nó quản lý các hoạt động cơ bản của máy tính (cấp phát bộ nhớ, truy cập file, v.v.) và cung cấp giao diện cho máy tính và chương trình của nó tương tác với nhau.
- Khả năng khôi phục dữ liệu. Khởi động máy tính từ DOS có thể giúp khôi phục dữ liệu trong trường hợp sự kiện không mong muốn, như crash hoặc hỏng ổ cứng.
Hạn chế của DOS
Mặc dù nó là hệ điều hành phổ biến, DOS có một số hạn chế:
- Không có bảo mật tích hợp. Nó không có bảo mật tích hợp, như quyền sở hữu file và quyền hạn.
- Không đa người dùng hoặc đa tác vụ. Là hệ điều hành đơn tác vụ, hệ điều hành đĩa không hỗ trợ đa người dùng hoặc đa tác vụ. Do đó, chỉ một chương trình có thể chạy tại một thời điểm (dù nó cung cấp truy cập trực tiếp đến hệ thống I/O cơ bản và phần cứng bên dưới).
- Giao diện thách thức. CLI, nơi người dùng phải gõ lệnh, yêu cầu người dùng nhớ lệnh để chạy chương trình và làm tác vụ OS khác.
- Đầu ra không mong muốn. Lỗi nhỏ khi gõ lệnh có thể dẫn đến hậu quả không mong muốn. Ví dụ: người dùng muốn liệt kê file trong thư mục hiện tại bằng cách gõ
cd \directory_name. Tuy nhiên, lệnh đó thay đổi thư mục làm việc hiện tại sang thư mục được đặt tên. Để liệt kê nội dung folder, lệnhdirnên được dùng. - Cập nhật thông tin thư mục đĩa chậm. Một số hệ điều hành đĩa như MS-DOS không cập nhật thông tin thư mục đĩa cho đến khi file được đóng bởi ứng dụng, có thể giữ file trong trạng thái không an toàn và dẫn đến vấn đề lập trình.
Các lệnh DOS phổ biến
MS-DOS không phân biệt chữ hoa chữ thường, nên lệnh có thể gõ in hoa hoặc in thường. Tuy nhiên, các hệ điều hành đĩa khác có CLI phân biệt chữ hoa chữ thường. Lệnh DOS bao gồm:
| Lệnh | Chức năng | Ví dụ |
|---|---|---|
| cd | Thay đổi thư mục | Gõ cd c:\techtarget trong dòng lệnh để thay đổi thư mục làm việc sang c:\techtarget. |
| cls | Xóa toàn bộ nội dung màn hình, chỉ lại dấu nhắc lệnh | Gõ cls trong dòng lệnh. |
| copy | Sao chép một hoặc nhiều file sang vị trí khác | Gõ copy c:\techtarget\file.txt c:\techtarget\file2.txt để sao chép c:\techtarget\file.txt sang c:\techtarget\file2.txt. |
| del | Xóa một hoặc nhiều file | Gõ del c:\techtarget\file2.txt để xóa file file.txt từ thư mục c:\techtarget. |
| deltree | Xóa tất cả file và thư mục con từ máy tính | Gõ deltree c:\techtarget\drafts để xóa thư mục drafts, bao gồm tất cả file và thư mục con trong đó. |
| dir | Hiển thị danh sách file và thư mục trong một thư mục | Gõ dir c:\techtarget để hiển thị danh sách file và thư mục trong thư mục c:\techtarget. |
| format | Định dạng ổ đĩa cho file DOS | Gõ format e: để định dạng ổ đĩa trong ổ e: để dùng với DOS. |
| help | Liệt kê lệnh có sẵn hoặc thông tin chi tiết về lệnh cụ thể | Gõ help del để hiển thị thông tin về lệnh del và cách dùng. Hầu hết lệnh có switch tùy chọn được giải thích trong thông tin help. |
| mkdir hoặc md | Tạo thư mục con mới | Gõ mkdir c:\techtarget\drafts để tạo thư mục con drafts trong thư mục c:\techtarget. |
| move | Di chuyển file hoặc thư mục từ thư mục này sang thư mục khác hoặc từ ổ này sang ổ khác | Gõ move c:\techtarget\file.txt c:\techtarget\drafts\file.txt để di chuyển c:\techtarget\file.txt sang c:\techtarget\drafts\file.txt. |
| ren hoặc rename | Thay đổi tên file hoặc thư mục | Gõ ren c:\techtarget\file.txt c:\techtarget\file2.txt để đổi tên file c:\techtarget\file.txt thành c:\techtarget\file2.txt. |
| type | Hiển thị nội dung file trên màn hình | Gõ type c:\myfile.txt để hiển thị nội dung file myfile.txt. |
| * | Ký tự đại diện đại diện cho một hoặc nhiều ký tự nhóm file có chung | Gõ copy c:\techtarget\*.txt c:\techtarget\drafts để sao chép tất cả file phần mở rộng .txt sang c:\techtarget\drafts. |
| ? | Ký tự đại diện đại diện cho một ký tự đơn nhóm file có chung | Gõ copy c:\techtarget\document?.txt c:\techtarget\drafts để sao chép file tên document1.txt, document2.txt, v.v. sang c:\techtarget\drafts. |
Lịch sử thêm và tương lai của DOS
Sự xuất hiện của vi xử lý thập niên 1970 bắt đầu cuộc cách mạng tính toán, và thị trường máy tính cá nhân (PC) bắt đầu bùng nổ. IBM phát hành IBM 5150 Personal Computer tháng 8 năm 1981. Để đẩy nhanh phát triển máy tính mới này, IBM quyết định cấp phép các thành phần từ các công ty khác.
Lựa chọn đầu tiên của IBM cho OS là phần mềm CP/M-86 từ Digital Research, nhưng bất đồng về thỏa thuận không tiết lộ và cấp phép dẫn đến IBM chọn OS giống CP/M từ Microsoft ban đầu gọi là QDOS 86-DOS.
Microsoft mua quyền phân phối QDOS 86-DOS năm 1980. OS này được tạo bởi Tim Paterson tại Seattle Computer Products (SCP) và ban đầu gọi là QDOS, viết tắt của Quick and Dirty OS. Con số "86" chỉ việc OS ban đầu được thiết kế dùng với bộ xử lý Intel 8086. Sau khi rời SCP cho Microsoft năm 1981, Paterson làm việc trên phiên bản PC-DOS của 86-DOS cho PC của IBM. PC-DOS là DOS được cài đặt rộng rãi đầu tiên dùng trong PC chạy trên Intel 8086.
Microsoft sản xuất phiên bản gần như giống hệt của PC-DOS gọi là MS-DOS, phát hành lần đầu năm 1981. Khi bán PC tăng, sự phổ biến của MS-DOS cũng tăng. Các phiên bản tiếp theo của OS cung cấp hiệu suất cải tiến và bao gồm chức năng bổ sung, như hỗ trợ ký tự ngoại ngữ và mở rộng và HDD lớn hơn. Các phiên bản MS-DOS sau cũng cải tiến quản lý bộ nhớ, có trình soạn thảo văn bản cải tiến, và cung cấp hỗ trợ mạng.
Khi Microsoft lần đầu giới thiệu Windows như GUI cho MS-DOS, người dùng sớm phải gõ "WIN" tại dấu nhắc DOS để khởi chạy chương trình Windows. Windows đã phát triển từ là chương trình GUI chạy dưới MS-DOS thành OS đầy đủ chiếm chỗ OS mặc định, dù đến Windows XP mới có phiên bản consumer của Windows ngừng dựa vào chương trình DOS win.com để bootstrap kernel Windows.
Phiên bản bán lẻ cuối của MS-DOS là MS-DOS 6.22; PC-DOS 2000 là phát hành bán lẻ cuối của PC-DOS. MS-DOS vẫn được gói kèm như một phần của Windows nhưng không còn yêu cầu giấy phép phần mềm riêng. Nó vẫn có thể chạy dưới Windows dùng bộ xử lý lệnh mô phỏng giao diện MS-DOS. Cũng có phiên bản mã nguồn mở của DOS gọi là FreeDOS dựa trên và tương thích với MS-DOS. Các phiên bản khác của các OS này bao gồm DR-DOS, ROM-DOS và PTS-DOS (PhysTechSoft DOS).
Vì nhiều ứng dụng legacy mà chúng hỗ trợ, hệ điều hành đĩa có thể tiếp tục được dùng trong tương lai có thể thấy. Ngày nay, chúng có thể dùng cho hệ thống nhúng đơn giản hoặc trường hợp dùng khác vì chúng cung cấp độc lập máy tính và chi phí cấp phép bằng không cho OS miễn phí hoặc mã nguồn mở.
Điều đó nói, các OS legacy này trình bày vấn đề bảo mật quan trọng khiến khó bảo vệ chúng khỏi các cuộc tấn công mạng hiện đại như SQL injection, man-in-the-middle (MitM), lỗ hổng zero-day, và các tấn công quen thuộc hơn từ virus, worm, ransomware và Trojan.
Hệ điều hành đĩa đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển sớm của máy tính cá nhân. Ngày nay, khoảng 55 năm sau phát triển ban đầu, chúng giữ chỗ như một trong những loại OS quan trọng nhất trong lịch sử máy tính.
Hệ điều hành Microsoft mới nhất là Windows 11. Xem khóa học tập nhanh Windows 11 cho quản trị viên desktop và người dùng Microsoft, và khám phá những gì cần biết khi lên kế hoạch nâng cấp lên Windows 11.
Lưu ý: Với disk operating system, từ viết tắt luôn là DOS (ba chữ cái in hoa). Từ viết tắt DoS với chữ "o" thường là viết tắt của denial of service, phương pháp tấn công máy tính mạng bằng cách gửi số lượng yêu cầu bất thường cao để làm cạn kiệt tài nguyên của nó để người dùng thật không thể truy cập.