Download
1 / 25
290 likes | 650 Views
Operacinės sistemos. asist. S. Ramanauskaitė. Operacinės sistemos paskirtis. Kompiuterį sudaro daug elementų (pagrindinė atmintis, kietasis diskas, klaviatūra ...), kuriuos visus reikia valdyti, norint sutelkti vienam darbui; Todėl atsirado operacinės sistemos poreikis, kuris:
E N D
Operacinės sistemos asist. S. Ramanauskaitė
Operacinės sistemos paskirtis • Kompiuterį sudaro daug elementų (pagrindinė atmintis, kietasis diskas, klaviatūra ...), kuriuos visus reikia valdyti, norint sutelkti vienam darbui; • Todėl atsirado operacinės sistemos poreikis, kuris: • Vartotojams suteikia patogią darbo priemonę darbui su kompiuteriu; • Padidina kompiuterio panaudojimo efektyvumą racionaliai valdant jo resursus.
Operacinės sistemos vieta kompiuterio organizacijoje • Kompiuterio organizacijoje galima išskirti 3 pagrindines dalis: • Geležis (fiziniai įrenginiai, mikroarchitektūra ir mašininė kalba); • Sisteminės programos (Operacinė sistema, kompiliartoriai, interpretatoriai...); • Taikomosios programos (bet kokios vartotojo programos).
OPERACINĖS SISTEMOS APIBRĖŽIMAS • Sunku vienareikšmiškai nusakyti operacinės sistemos apibrėžimą, todėl išskiriami du pagrindiniai požiūriai: • OS kaip kompiuterio išplėtimas; • OS kaip resursų valdymo sistema.
OS kaip kompiuterio išplėtimas • Paslepia visas aparatūros realijas ir suteikia galimybes paprastai ir patogiai dirbti su failais ir kitais įrenginiais; • Šiuo požiūriu OS suteikia vartotojui tam tikro išplėsto arba virtualaus kompiuterio įvaizdį, kurį lengviau programuoti ir su kuriuo lengviau dirbti nei betarpiškai su aparatūra, sudarančia realų kompiuterį.
OS kaip resursų valdymo sistema • OS atlieka procesorių, atminčių, įrenginių ir duomenų paskirstymą tarp procesų, konkuruojančių dėl šių procesų; • Tai leidžia dirbti su kompiuteriu, nesirūpinant kad visi procesai gaus jiems reikiamą procesoriaus ir atminties kiekį bei galės dirbti lygiagrečiai vienas su kitu; • Tokiu būdu suteikiama galimybė dirbti keliems vartotojams vienu metu, ir vienas apie kitą net nežinoti.
Valdymo efektyvumo kriterijai • Sistemos pralaidumas; • Reakcijos laikas; • Tolygus visų kompiuterio resursų išnaudojimas. • Valdant resursu reikia: • planuoti, t.y. apibrėžti kam, kada, o dalomiems resursams ir kokį kiekį, reikia išskirti atitinkamo resurso; • sekti būseną t.y. žinoti ar resursas užimtas, ar laisvas, o dalomiems resursams, kokia resurso dalis paskirstyta, o kokia laisva;
OS evoliucija • Pirmas periodas (1945-1955): • Nėra OS, kompiuteriuose naudojamos vakuuminės lempos, perfokortos; • Antras periodas (1955-1965): • Pradedami naudoti tranzistoriai, atsiranda kompiliatoriai ir paketinis duomenų apdorojimas; • Trečias periodas (1965-1980); • Atsiranda multiprogramavimas, laiko paskirstymo sistemos • Ketvirtas periodas (nuo 1980-1990): • Paplinta personaliniai kompiuteriai, grafinė vartotojo sąsaja; • Penktas periodas (nuo 1990 iki dabar): • Paskirstytos ir tinklinės OS.
Paketinis duomenų apdorojimas • Kortos talpinamos į 1401 kompiuterį nuskaitymui; • Nuskaityta informacija perrašoma į juostą; • Gauta juosta talpinama į 7094 kompiuterį; • Ten apdorojami (pvz. skaičiuojama) jos duomenys; • Rezultatas įrašomas į kitą juostą; • Ji nešama ų 1401 kompiuterį nuskaitymui; • Nuskaičius duomenis, jie išspausdinami.
Multiprogramavimas • Vienu metu atmintyje laikoma keletas programų; • Tam reikia tinkamai paskirstyti ir valdyti atmintį.
OS rūšys • Darbinių stočių (Mainframe) OS: • Srityse, kur daug duomenų ir skaičiavimų; • Serverio OS: • Orientuotos į darbą tinkle; • Multiprocesorinės OS: • Skirtos darbui su keliais procesoriais (CPU); • Asmeninių kompiuterių OS: • Patogus ir paprastas valdymas vartotojui; • Realaus laiko OS: • Kur svarbu greitai reaguoti; • Įterptinės (Embeded) OS: • Delninių kompiuterių, telefonų OS ir pan; • Sumaniųjų kortų (SmartCard) OS: • Kredito kortelės (Java orientuotos).
Procesai • Procesas – tai abstrakcija, aprašanti vykdomą programą; • Procesas – tai darbo vienetas, paraiška sistemos resursų panaudojimui; • Paleidus programą vykdyti yra sukuriamas procesas ir jam duodamas id (PID); • Viena programa gali būti paleista kelis kartus, taip sudarant kelis vienodo tipo procesus; • Visi procesai dažniausiai OS saugomi procesų lentelėje, kurioje saugomos registrų reikšmės ir kita informacija, reikalinga proceso valdymui; • Procesai gali kursi naujus procesus, taip sudarydami procesų medį.
Aklavietės • Kuomet du ar daugiau procesų sąveikauja, galimo situacijos, kuomet negali niekaip baigti užburto bendravimo rato (ciklas); • Tokios situacijos vadinamos aklavietėmis;
Atminties valdymas • Kiekvienam procesui atmintyje (RAM) skiriama atminties vieta; • Procesas gali naudoti tik jam skirtą atmintį; • OS turi tvarkyti visų vienu metu veikiančių procesų atminties valdymą, kad vieni procesai negalėtų paveikti kitų ar jiems trukdyti; • Jei procesui reikia daugiau atminties nei jos yra, naudojama virtuali atmintis.
Failų sistema • Kompiuteryje saugomą informaciją OS paverčia patogiau prieinama forma – katalogų ir failų hierarchija; • Aukščiausio lygio katalogas vadinamas šakniniu (root); • Katalogas, kuriame tuo metu “esate” – darbiniu; • Prieš nuskaitant failą, būtina perskaityti jo leidimus, tada atidaryti ir tik tada skaityti ar rašyti; • Failų sistemų susiejimu skaitoma kai kelios failų sistemos apjungiamos ir traktuojamos kaip viena.
Failų sistema • Specialios paskirties failai – Įvesties/Išvesties įrenginiai UNIX sistemose, kurie vaizduojami kaip failai; • Kiekvienas failas ar katalogas turi 3 tipų leidimus: • Skaitymo (r); • Rašymo (w); • Šalinimo (x). • Leidimai nustatomi 3 vartotojų grupėms: • Failo/Katalogo savininkui; • Grupei; • Visiems vartotojams. • Failai ar procesai UNIX sistemoje tarpusavyje gali būti susieti grandine (pipe); • Grandinė tarsi sujungia du procesus ir jie keičiasi duomenimis tarsi tiesiogiai.
Sisteminiai iškvietimai • Vienu laiko momentu centrinis procesorius gali vykdyti tik vieną instrukciją; • Jei vykdytumėme nuskaitymą iš failo (read(fd, buffer, nbytes);), OS būtų vykdomi tokie veiksmai:
Operacinių sistemų struktūra • Yra keli pagrindiniai OS struktūros tipai: • Monolitinė sistema; • Sluoksniuota sistema; • Virtuali mašina; • Exokernel (Kelių branduolių) sistema; • Kliento serverio modelis.
Monolitinė sistema • Nėra aiškios struktūros; • Procesai gali kviesti bet kokius kitus procesus; • OS struktūra tokiu atveju galima apibudinti taip: • Pagrindinė programa, kuri kviečia reikiamas aptarnavimo procedūras; • Aptarnavimo procedūrų rinkinys, kuris aptarnauja sisteminius iškvietimus; • Pagalbinių procedūrų rinkinys, kuris padeda vykdyti aptarnavimo procedūras.
Sluoksniuotos sistemos • Sistema aiškiai sudalinta į prasmines dalis (sluoksnius, kitur dar vadinamus žiedais); • Tai leidžia aiškiai atskirti skirtingo tipo procedūras.
Virtualios mašinos • Kiekvienas procesas gauna tikslią tikro kompiuterio kopiją; • Kiekvienas procesas yra aptarnaujamas bendradarbiavimo stebėjimo sistemos (CMS); • CMS reikalavimus interpretuoja ir galiausiai bendrauja su tikrąja įranga.
Exokernel (Kelių branduolių) sistemos • Kiekvienam procesui duodama kompiuterio kopija, su skirtinga adresų sritimi; • Apačioje yra exokernel, kurio darbas yra paskirstyti atmintį ir vėliau ją valdyti; • Tai leidžia eliminuoti žemėlapiavimo sluoksnį, nes kiekvienas branduolys galvoja, jog turi savo vieno atmintį.
Kliento-serverio modelis • Kliento (vartotojo) procesuose įgyvendinti didžiąją dalį operacinės sistemos procesų; • Norint atlikti kažkokį darbą, kliento procesas siunčia užklausą serverio procesui; • Serverio procesas atlieka visą darbą ir gražina kliento procesui rezultatą; • Branduoliui tenka tik valdyti bendravimą tarp kliento ir serverio.
