Zadania systemu operacyjnego
Download
1 / 52

Zadania systemu operacyjnego - PowerPoint PPT Presentation


  • 94 Views
  • Uploaded on

Bibliografia: „ Systemy operacyjne. Struktura i zasada budowy ” W. Stallings; wyd. MIKOM „ Podstawy systemów operacyjnych ” A. Silberschatz; wyd. WNT http://pl.wikipedia.org/. Zadania systemu operacyjnego. Zadania systemu operacyjnego. Wygodna obsługa – wygodny, domyślny interfejs

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Zadania systemu operacyjnego' - malik-wright


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Zadania systemu operacyjnego

Bibliografia:

„Systemy operacyjne. Struktura i zasada budowy” W. Stallings; wyd. MIKOM

„Podstawy systemów operacyjnych” A. Silberschatz; wyd. WNT

http://pl.wikipedia.org/

Zadania systemu operacyjnego


Zadania systemu operacyjnego1
Zadania systemu operacyjnego

Wygodna obsługa – wygodny, domyślny interfejs

Wydajność – system plików

Możliwość rozwoju – system plików, interfejs, przenośność


Idea budowy komputera architektura von neumanna
Idea budowy komputera- architekturavon Neumanna


Architektura von neumanna
Architektura von Neumanna

Architektura von Neumanna - rodzajarchitektury komputera, przedstawionej po raz pierwszy w 1945 roku przez Johna von Neumanna stworzonej wspólnie z Johnem W. Mauchly'ym i Johnem Presper Eckertem.


Architektura von neumanna1
Architektura von Neumanna

Polega na ścisłym podziale komputera na trzy podstawowe części:

  • procesor (w ramach którego wydzielona bywa część sterująca oraz część arytmetyczno-logiczna)

  • pamięć komputera (zawierająca dane i sam program)

  • urządzenia wejścia/wyjścia


Architektura von neumanna2
Architektura von Neumanna

System komputerowy zbudowany w oparciu o architekturę von Neumanna powinien:

  • mieć skończoną i funkcjonalnie pełną listę rozkazów

  • mieć możliwość wprowadzenia programu do systemu komputerowego poprzez urządzenia zewnętrzne i jego przechowywanie w pamięci w sposób identyczny jak danych

  • dane i instrukcje w takim systemie powinny być jednakowo dostępne dla procesora

  • informacja jest tam przetwarzana dzięki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pamięci komputera i wykonywaniu tych instrukcji w procesorze.


Architektura von neumanna3
Architektura von Neumanna

Podane warunki pozwalają przełączać system komputerowy z wykonania jednego zadania (programu) na inne bez fizycznej ingerencji w strukturę systemu, a tym samym gwarantują jego uniwersalność.

System komputerowy von Neumanna nie posiada oddzielnych pamięci do przechowywania danych i instrukcji.

Instrukcje jak i dane są zakodowane w postaci liczb. Bez analizy programu trudno jest określić czy dany obszar pamięci zawiera dane czy instrukcje.


Architektura von neumanna4
Architektura von Neumanna

Wykonywany program może się sam modyfikować traktując obszar instrukcji jako dane, a po przetworzeniu tych instrukcji - danych - zacząć je wykonywać.

Model komputera wykorzystującego architekturę von Neumanna jest często nazywany przykładową maszyną cyfrową (PMC).


Idea budowy komputera architektura harwardzka
Idea budowy komputera- architekturaharwardzka


Architektura harwardzka
Architektura harwardzka

  • rodzaj architektury komputera.

    W odróżnieniu od architektury von Neumanna, pamięć danych programu jest oddzielona od pamięci rozkazów.

    Podstawowa architektura komputerów zerowej generacji i początkowa komputerów pierwszej generacji.

    Prostsza (w stosunku do architektury von Neumanna) budowa przekłada się na większą szybkość działania - dlatego ten typ architektury jest często wykorzystywany w procesorach sygnałowych oraz przy dostępie procesora do pamięci cache.


Architektura harwardzka1
Architektura harwardzka

Separacja pamięci danych od pamięci rozkazów sprawia, że architektura harwardzka jest obecnie powszechnie stosowana w mikrokomputerach jednoukładowych, w których dane programu są najczęściej zapisane w nieulotnej pamięci ROM (EPROM/EEPROM), natomiast dla danych tymczasowych wykorzystana jest pamięć RAM (wewnętrzna lub zewnętrzna).


Pami wirtualna plik wymiany
Pamięć wirtualna.Plik wymiany


Plik wymiany
Plik wymiany

Pamięć wirtualna - składa się z pliku wymiany (pliku stronicowania) i zainstalowanej fizycznej pamięci RAM.

Plik wymiany w Windows – pagefile.sys jest ukryty, chroniony przez system i użytkownik nie może go zmieniać bezpośrednio.

Plik stronicowania – używany przez system Windows do przechowywania części plików programów i danych, które są zbyt duże i nie mogą być umieszczone w całości w pamięci.

System Windows przenosi dane z pliku stronicowania do pamięci zgodnie z potrzebami oraz z pamięci do pliku stronicowania , aby zwolnić miejsce dla nowych danych.


Plik wymiany1
Plik wymiany

W systemieWindows XP tylko jądro systemu operuje bezpośrednio na pamięci RAM.

Wszystkie inne procesy i aplikacje korzystają w mniejszym lub większym stopniu z pośrednictwa pamięci wirtualnej.

W pamięci RAM przechowywane są dane pozostające aktualnie w użyciu.

Jeśli w pamięci RAM nie ma już miejsca, system przenosi do pliku stronicowania wszystko to, co w danej chwili nie jest konieczne.

Tworzy w ten sposób wolne miejsce dla danych bieżących.

Każda informacja z pliku wymiany potrzebna w danej chwili przenoszona jest do pamięci RAM.



Wiczenie 1
Ćwiczenie 1

Sygnałem, że pamięci może być za mało, jest wyraźne spowolnienie pracy systemu.

Zajrzeć do Menedżera zadań [Alt] + [Ctrl] + [Delete]

Menedżer zadań / Wydajność – Pamięć - Razem


Wiczenie 2
Ćwiczenie 2

Lokalizacja pliku stronicowania – znajdź plik stronicowania

Wyszukaj – pagefile.sys


Defragmentacja pliku wymiany
Defragmentacja pliku wymiany

Pamięć wirtualną powinno ustawiać się na dysku zdefragmentowanym – to jednak nie daje gwarancji zachowania ciągłości tego pliku.

Dynamicznie rozciągający się plik ulega fragmentacji – operacje na takim pliku tracą na wydajności.

Defragmentator Windows nie potrafi scalać pliku pagefile.sys.

Najlepiej skorzystać z programu narzędziowego np.. darmowy PageDefrag


Wiczenie 3
Ćwiczenie 3

Ustawienie wielkości pliku stronicowania

Panel sterowania / System / Zaawansowane

– Wydajność – Ustawienia

Zaawansowane / Pamięć wirtualna / Zmień

  • Ustaw

    Kombinacje rozmiaru

  • rozmiar niestandardowy

  • rozmiar początkowy

  • rozmiar maksymalny

  • rozmiar kontrolowany przez system

  • bez pliku stronicowany



Tryby pracy procesora1
Tryby pracy procesora

Tryb rzeczywisty – real mode

Tryb chroniony – protected mode

Tryb wirtualny – virtual mode



Proces w systemie operacyjnym
Proces w systemie operacyjnym

Procesem nazywamy wykonujący się program wraz z jego środowiskiem obliczeniowym. Proces stanowi podstawowy obiekt dynamiczny w systemie operacyjnym.


Wymagania odno nie systemu operacyjnego odno nie zarz dzania procesami
Wymagania odnośnie systemu operacyjnego odnośnie zarządzania procesami:

  • umożliwienie przeplatania się wykonywania procesów,

  • akceptowalnie krótki czas odpowiedzi systemu,

  • zarządzanie przydziałem zasobów poszczególnym procesom,

  • udostępnianie mechanizmów do komunikacji międzyprocesowej,

  • udostępnianie mechanizmów do tworzenia procesów.


Tworzenie i ko czenie proces w
Tworzenie i kończenie procesów zarządzania procesami:

Utworzenie procesu może być rezultatem:

  • inicjalizacji systemu,

  • wywołania przez już uruchomiony proces funkcji systemowej do tworzenia procesu,

  • zlecenia użytkownika utworzenia nowego procesu,

  • uruchomienia zadania wsadowego.


Tworzenie i ko czenie proces w1
Tworzenie i kończenie procesów zarządzania procesami:

Zakończenie działania procesu może być rezultatem:

  • zakończenia algorytmu procesu,

  • celowego zakończenia w wyniku wystąpienia błędu,

  • wykonania niedozwolonej operacji (zakończenie wymuszone),

  • otrzymania sygnału od innego procesu (zakończenie wymuszone).


Stany proces w

Running zarządzania procesami:

1

2

3

Blocked

Ready

4

Stany procesów


Stany proces w1
Stany procesów zarządzania procesami:

  • uruchomiony - (ang. running), w danej chwili wykonuje się na procesorze,

  • gotowy - (ang. ready), gotowy do wykonania, ale wstrzymany w oczekiwaniu na przydział czasu procesora,

  • wstrzymany - (ang. blocked), nie może kontynuować pracy do momentu wystąpienia pewnego zewnętrznego zdarzenia.


Stany proces w w systemie unix
Stany procesów w systemie Unix zarządzania procesami:

  • uruchomiony w trybie użytkownika - (ang. user running),

  • uruchomiony w trybie jądra - (ang. kernel running),

  • gotowy, w pamięci - (ang. ready to run, in memory),

  • wstrzymany, w pamięci - (ang. asleep in memory),

  • gotowy wymieciony - (ang. ready to run, swapped),


Stany proces w w systemie unix1
Stany procesów w systemie Unix zarządzania procesami:

  • wstrzymany, wymieciony - (ang. sleeping, swapped),

  • wywłaszczony - (ang. preempted),

  • utworzony - (ang. created),

  • zombie - (ang. zombie).




Zarz dzanie pami ci
Zarządzanie pamięcią zarządzania procesami:


Zarz dzanie pami ci1
Zarządzanie pamięcią zarządzania procesami:

Zarządzanie pamięcią (ang. Memory Management, MM) na poziomie systemu operacyjnego uwarunkowane jest architekturą systemu.


Zarz dzanie pami ci2
Zarządzanie pamięcią zarządzania procesami:

Oczekiwania w stosunku do pamięci systemu:

  • by była duża,

  • by była szybka,

  • by była nieulotna.

    Hierarchia pamięci:

  • mała szybka droga pamięć (np. cache),

  • średnia, średnio szybka, umiarkowanie droga, pamięć (np. pamięć operacyjna),

  • ogromna, wolna i tania pamięć (np. pamięć dyskowa/ taśmowa).


Organizacja zarz dzania pami ci
Organizacja zarządzania pamięcią zarządzania procesami:

W zależności od długości pola adresacji przestrzeń adresowa może pokrywać się z zakresem adresów pamięci operacyjnej, może być większa lub mniejsza.

Na organizację zarządzania mają wpływ:

  • pole adresowe argumentów rozkazu,

  • miejsce pola adresacji w słowie,

  • sprzętowe możliwości przekształcania pola adresacji.



Funkcje systemu operacyjnego w kontek cie zarz dzania pami ci1
Funkcje systemu operacyjnego w kontekście zarządzania pamięcią:

  • zagospodarowanie przestrzeni adresowej poprzez wykorzystanie mechanizmów translacji adresów,

  • ochrona zawartości pamięci,

  • organizacja dostępu do obszarów dzielonych,

  • efektywna organizacja pamięci operacyjnej.



J dro systemu operacyjnego1
Jądro systemu operacyjnego pamięcią:

Jądro systemu operacyjnego (ang. kernel) – podstawowa część systemu operacyjnego, która jest odpowiedzialna za wszystkie jego zadania.



J dro monolityczne
Jądro monolityczne pamięcią:

Jądro monolityczne – często stosowane w systemach typu Unix. Wszystkie zadania są wykonywane przez jądro, będące jednym, dużym programem działającym w trybie jądra.

Przykładami takiego jądra są systemy z rodziny Linux, chociaż większość posiada umiejętność dołączania i odłączania modułów (najczęściej zawierających kod sterownika urządzenia lub obsługi potrzebnego w danej chwili systemu plików).


J dro monolityczne1
Jądro monolityczne pamięcią:

aplikacje

jądro systemu operacyjnego

procesor

pamięć

urządzenia

Model funkcjonowania jądra monolitycznego.


Zalety i wady
Zalety i wady pamięcią:

  • Zaletą tej techniki jest prostota, stabilność, łatwość komunikacji pomiędzy różnymi członami jądra (jedna przestrzeń adresowa).

  • Wadą jest, w późniejszym stadium rozwoju projektu, uciążliwość w rozwijaniu programu oraz w znajdywaniu błędów.


Mikroj dro
Mikrojądro pamięcią:

Mikrojądro – w tej technice z monolitycznego jądra zostaje tylko jego podstawowa część, a części odpowiedzialne za bardziej wyrafinowane funkcje są wydzielone do funkcjonalnych bloków albo realizowane jako zwykłe procesy w trybie użytkownika.


Mikroj dro1

serwery pamięcią:

aplikacje

jądro systemu operacyjnego

Mikrojądro

Model komunikacji mikrojądra z aplikacjami.


Nanokernel
Nanokernel pamięcią:

nanokernel – technika zbliżona do techniki mikrojądra, różnica w wielkości – nanokernel jest jeszcze mniejszy.


Exokernel
Exokernel pamięcią:

Exokernel – architektura będąca odmianą nanojądra. Cechą wyróżniającą jest możliwość zarządzania zasobami systemu przez nieuprzywilejowanego użytkownika, a rola jądra sprowadza się do zabezpieczania zasobów.

Przykładem systemu korzystającego z tego typu jądra jest system XOK, zbudowany w MIT Laboratory for Computer Science, pracujący na komputerach PC. Wyposażony on został w bibliotekę ExOS, która implementuje system UNIX i umożliwia uruchamianie większości aplikacji tego systemu.


Cachekernel
Cachekernel pamięcią:

Cachekernel – w tej technice jądro systemu buforuje obiekty systemowe takie jak wątki czy przestrzenie adresowe tak jak sprzęt komputerowy buforuje pamięć.

Jądra aplikacji trybu użytkownika są odpowiedzialne za ładowanie tych danych i ponowne ich zapisanie stosując specyficzne dla danej aplikacji mechanizmy.


J dro hybrydowe
Jądro hybrydowe pamięcią:

Jądro hybrydowe – kompromis między architekturą jądra monolitycznego i mikrojądra.

W krytycznych usługach - np. stos sieci - usługi są na stałe wkompilowane w główny kod jądra, inne usługi pozostają oddzielone od głównego jądra i działają jako serwery (w przestrzeni jądra).

Dzięki temu rozwiązaniu możliwe jest zachowanie wydajności jądra monolitycznego dla kluczowych usług.

Klasyfikacja ta budzi kontrowersje niektórych programistów.

Jądro tego typu zastosowano w systemie Windows.


J dro hybrydowe1
Jądro hybrydowe pamięcią:

aplikacje

jądro systemu operacyjnego

serwery

Model komunikacji jądra hybrydowego z aplikacjami


ad