W12. Systemy operacyjne: system operacyjny a system
komputerowy, formy przetwarzania danych, zadania systemu
operacyjnego, funkcje systemu operacyjnego, cechy u ytkowe
systemu operacyjnego, sposoby współpracy z systemem
operacyjnym, funkcje wielodost pnego systemu operacyjnego,
funkcje sieciowego systemu operacyjnego, przykładowe systemy
operacyjne.
SYSTEM OPERACYJNY (SO)
SO to zespół programów słu cych do zarz dzania zasobami systemu
komputerowego – sprz tem, oprogramowaniem i danymi
tryb pracy systemu komputerowego a tendencje rozwojowe systemów
operacyjnych
♦ praca komputera bez nadzoru systemu operacyjnego (wszystkie zasoby
do dyspozycji jednego programu, manualne rozpocz cie i zako czenie
pracy)
♦ przetwarzanie wsadowe (batch processing) - nast puj ce po sobie
programy ł cznie z danymi tworz sekwencj zada (wsad); je li w
zadaniu wyst pi bł d, to system operacyjny automatycznie rozpoczyna
prac z nast pnym zadaniem
♦ przetwarzanie wieloprogramowe (multiprogramming) - kilka programów
jednocze nie znajduje si w pami ci operacyjnej a czas procesora jest
dzielony pomi dzy procesy przetwarzania realizowane przez te
programy; systemy takie s nazywane systemami z podziałem czasu
(time sharing)
♦ przetwarzanie interakcyjne (on-line) – polega na ingerencji u ytkownika
w proces przetwarzania
♦ przetwarzanie w czasie rzeczywistym (real-time) - system komputerowy
obsługuje w trybie bezpo rednim zewn trzne procesy (sieciowe,
pomiarowe, technologiczne) a wykonaniem poszczególnych programów
steruj zdarzenia zewn trzne (np. stan alarmowy)
♦ przetwarzanie wielozadaniowe - system komputerowy mo e pracowa
we wszystkich wy ej wymienionych trybach: przetwarzanie wsadowe,
wieloprogramowe, z podziałem czasu i w czasie rzeczywistym
inne charakterystyczne cechy pracy SO
♦ równoległa praca procesora i urz dze wej cia - wyj cia poprzez
buforowanie, b d ce prób zniwelowania ró nic pr dko ci pracy
urz dze i procesora
♦ spooling polega na u yciu dysku do buforowania danych i programów
co pozwala na utworzenie puli zada do wykonania, a w nast pstwie
uzyskuje si mo liwo planowania wykonania zada
♦ przetwarzanie wieloprocesorowe - ka dy procesor ma swoj pami
lokaln a procesory komunikuj si za pomoc magistrali danych lub
wszystkie procesory współpracuj z jedn pami ci operacyjn
♦ przetwarzanie w sieciach komputerowych - problemy przesyłania danych
w sieci, ich ochrona, dost p do wspólnych zasobów, zdalna praca na
odległych komputerach
zadania systemu operacyjnego
♦ zapewnienie komunikacji pomi dzy elementami (modułami) systemu
komputerowego
♦ obsługa zasobów systemu komputerowego
♦ wykrywanie i obsługa sytuacji awaryjnych spowodowanych
niesprawno ci sprz tu i bł dami w oprogramowaniu
♦ organizacja dost pu programów u ytkowych do zasobów systemu
komputerowego
♦ statyczne i dynamiczne przydzielanie pami ci operacyjnej
♦ inne zadania wynikaj ce z bie cego trybu pracy systemu
komputerowego
podstawowe funkcje zapewniaj ce realizacj zada
♦ zarz dzanie procesorem
obsługa przerwa generowanych przez układ arytmetyczno-logiczny
obsługa pracy wieloprocesorowej
procesor mo e by przydzielany do realizacji ró nych procesów
według ró nych zasad, np. :
- pierwszy przyszedł, pierwszy obsłu ony (FIFO)
- najpierw najkrótsze zadanie
- uwzgl dnienie priorytetów
- rotacyjnie, zgodnie z podziałem czasu
♦ zarz dzanie pami ci operacyjn
ewidencja aktualnie zaj tych i wolnych obszarów (bloków) pami ci
oraz informacja o ich przynale no ci do poszczególnych procesów
zwalnianie i przydział obszarów (bloków) pami ci
organizacja danych w pami ci
- strona
- blok
koncepcja pami ci wirtualnej (pami wirtualna jest technik
umo liwiaj c wykonywanie programów nie znajduj cych si w
cało ci w pami ci operacyjnej)
- utworzenie w pami ci dyskowej abstrakcyjnej pami ci operacyjnej
- strony aktualnie niewymagalne s przechowywane w pami ci
dyskowej
- pomi dzy pami ci operacyjn a dyskow nast puje wymiana
stron
♦ zarz dzanie pami ci zewn trzn (masow )
planowanie przydziałów obszarów pami ci
zarz dzanie wolnymi obszarami
♦ zarz dzanie procesami systemowymi i u ytkowymi
system operacyjny tworzy rodowisko, w którym s realizowane
procesy
proces stanowi jednostk pracy w systemie i jest opisany przez
program (program stanowi jednostk pasywn natomiast proces jest
wykonuj cym si programem), podczas wykonywania procesu
zachodz zmiany w jego stanie
diagram stanów procesu
zako czenie
nowy proces
procesu
gotowy
aktywny
czekaj cy
- gotowy
– czeka na przydział procesora
- aktywny
– s wykonywane instrukcje programu
- czekaj cy – na wyst pienie jakiego zdarzenia (np. na
zako czenie operacji we/wy)
- inicjowanie i usuwanie procesów
- wstrzymywanie i wznawianie procesów
- zapewnienie komunikacji pomi dzy procesami
- obsługa blokad
blokady wynikaj z niedost pno ci wymaganych zasobów
przeciwdziałanie blokadom: unikanie blokad lub wykrywanie i
wychodzenie z blokady
♦ zarz dzanie urz dzeniami zewn trznymi
identyfikacja urz dze
przydział programów steruj cych
dost p do urz dze zewn trznych
♦ zarz dzanie plikami i katalogami
tworzenie i usuwanie plików i katalogów
realizowanie podstawowych operacji na plikach i katalogach
(otwieranie, zamykanie, kopiowanie, czytanie, zapis, ...)
składowanie plików na zewn trznych no nikach danych
♦ udost pnianie standardowego oprogramowania u ytkowego
(edytory, kompilatory, ..)
♦ ochrona podstawowych zasobów systemu komputerowego
identyfikacja u ytkowników
prawa u ytkowników
prowadzenie dziennika systemu
sposoby współpracy z systemem operacyjnym
♦ praca bezpo rednia (pisanie polece i ich interpretacja przez SO)
♦ zapis polece w plikach (.bat)
♦ wybór polece z repertuaru (nakładki na system operacyjny, np.: Norton
Commander)
♦ praca poprzez ikony
wymagane cechy u ytkowe systemu operacyjnego
♦ poprawne i szybkie funkcjonowanie
♦ prosta obsługi
♦ odporno na uszkodzenia sprz tu i bł dy w programach u ytkowych
♦ zajmowanie niewielkiego obszaru pami ci
♦ niezale no od zmian w konfiguracji systemu komputerowego
♦ automatyczne rozpoznawanie konfiguracji systemu komputerowego
sieciowe i wielodost pne systemy operacyjne
♦ podstawow ró nic pomi dzy sieci lokaln a systemem
wielodost pnym s wymagania sprz towe
sie wymaga by ka de stanowisko było samodzielnym komputerem
w systemie wielodost pnym zasoby komputera głównego (host) s
dost pne dla wielu u ytkowników: wspólne dane i programy,
biblioteki, łatwa wymiana informacji i administrowanie lokalnymi
zasobami
♦ sieciowe systemy operacyjne (NOS - Network Operating System) to
zestawy programów b d ce rozszerzeniem systemów operacyjnych
zarz dzaj cych pojedynczymi komputerami, programy te umo liwiaj
tworzenie oprogramowania niezale nego od architektury i protokołów
zaimplementowanej sieci
♦ system operacyjny sieci rozszerza zakres systemu operacyjnego
komputera o funkcje zdalnego zarz dzania plikami, wydrukami oraz o
mechanizmy komunikacji u ytkownika z urz dzeniami (stacjami)
systemu komputerowego i mechanizmy komunikacji z innymi
u ytkownikami sieci
przykłady systemów operacyjnych
♦ MS DOS (Disc Operation System firmy Microsoft)
dyskowy system operacyjny komputerów osobistych do obsługi
pojedynczego u ytkownika
elementy systemu MS DOS
- BIOS (Basic Input-Output System) - podstawowy program obsługi
we-wy zapisany w pami ci ROM; program BIOS jest niezale ny od
systemu operacyjnego
- program samoładuj cy (bootstrap loader), zapisany w pierwszym
sektorze dysku systemowego, słu y do załadowania do pami ci
operacyjnej dwu plików dyskowych IBMDOS.COM i IBMBIO.COM
plik dyskowy IBMDOS.COM stanowi j dro systemu
operacyjnego, zarz dza plikami i buforami dyskowymi
plik dyskowy IBMBIO.COM umo liwia doł czanie programów
obsługi urz dze do j dra systemu operacyjnego
- plik dyskowy COMMAND.COM jest interpreterem polece
zapisanych (rezydentnych) w systemie operacyjnym; ładuje
równie do pami ci operacyjnej polecenia nierezydentne,
- polecenia nierezydentne przygotowane s jako oddzielne pliki
dyskowe (programy), uzupełniaj ce system operacyjny
- znaczenie pliku AUTOEXEC.BAT - je li plik istnieje, to przy
ka dym ładowaniu systemu s wykonywane zawarte w nim
polecenia SO
- praca z systemem odbywa si w trybie tekstowym
♦ WINDOWS
rozwój systemu
- nakładka na system operacyjny DOS udost pniaj ca tryb
graficzny (np. WINDOWS 3.11)
- samodzielny system operacyjny (WINDOWS 9X)
- system sieciowy (WINDOWS NT)
WINDOWS NT (New Technology) Workstation 4.0
- stosowany w sieciach komputerowych, gdzie wa ne jest
bezpiecze stwo danych i stabilno
-
rodowisko i narz dzia niezb dne do komunikacji, wymiany
informacji i pracy grupowej w sieci lokalnej
- udost pnianie informacji w sieci (np. w ramach laboratorium
udost pnianie plików do wykonywania wicze , foldera do
skopiowania testów)
- zarz dzanie korespondencj elektroniczn
- nast pca linii NT –przeznaczony przede wszystkim dla firm
- du a stabilno systemu
- dost pne szyfrowanie plików
- mo liwo zabezpieczenia wewn trznych danych firmy
- oddzielenie sfery j zykowej od kodu sytemu
♦ UNIX
system wielodost pny i wielozadaniowy
♦ LINUX nazwa sytemu: LINus Torvalds – autor systemu, UniX – nazwa
systemu operacyjnego, którego LINUX jest mutacj
system wielozadaniowy
potrafi wykorzysta wiele platform sprz towych, obsługuje
wielozadaniowo na komputerach wieloprocesorowych
efektywne wykorzystanie pami ci
potrafi by zarówno serwerem jak i klientem sieci
obsługuje wi kszo protokołów sieciowych