2016-05-15

1

Architektura komputerów

i systemy operacyjne

Wykład

Systemy operacyjne

Systemy operacyjne

2016-05-15

2

Systemy operacyjne

System operacyjny

System operacyjny

Definicja (wg A. S. i P. B. G.):

System operacyjny jest programem, który

działa jako pośrednik pomiędzy
użytkownikiem komputera a sprzętem
komputerowym. Zadaniem systemu
operacyjnego jest tworzenie środowiska w
którym użytkownik może wykonywać
programy.

Systemy operacyjne

Sprzęt

komputerowy

U

1

U

2

U

3

U

4

U

n

System

operacyjny

Programy użytkowe

kompilator

Edytor

tekstu

Baza

danych

Użytkownicy

2016-05-15

3

Systemy operacyjne

Warstwowa budowa systemu operacyjnego

Warstwowa budowa systemu operacyjnego

jądro

powłoka

użytkownicy

programy

sprzęt

Systemy operacyjne

Składniki systemu

Składniki systemu

• jądro - komunikuje się z komputerem przez

sterowniki urządzeń i wykonuje kolejkowanie
zadań, obsługę pamięci

• powłoka - stanowi interpreter poleceń

systemu (komunikacja z użytkownikiem)

• programy - polecenia systemowe nie zawarte

w jądrze, programy narzędziowe, programy
użytkowe

2016-05-15

4

Systemy operacyjne

Zadania:

• zarządzanie zasobami komputera

, m.in. procesorem (a

dokładniej czasem procesora), pamięcią, urządzeniami
peryferyjnymi oraz przydzielanie zasobów procesom,

• koordynacja pracy ww. urządzeń

poprzez obsługę

przerwań oraz odpowiednie na nie reagowanie,

• ochrona danych i pamięci

– tak, aby jeden proces w

wyniku błędu lub zamierzonego działania nie mógł zniszczyć
lub pozyskać danych innego procesu,

• automatyzacja najczęściej wykonywanych funkcji

,

• ukrywanie skomplikowania sprzętu komputerowego

przez tworzenie abstrakcji, np.

– zbiory zapisanych klastrów na dysku widziane są jako

pliki o symbolicznych nazwach,

– symulacja równoległości wykonywania programów,
– jednolity sposób dostępu do urządzeń.

Systemy operacyjne

Systemy operacyjne:

Systemy operacyjne:

• jednozadaniowe (np. DOS)

• wielozadaniowe (np. UNIX)

• niewielozadaniowe ;-) (Windows)

• systemy operacyjne czasu rzeczywistego (RTOS)

2016-05-15

5

Systemy operacyjne

tekstowe

graficzne

Systemy operacyjne:

Systemy operacyjne:

Systemy operacyjne

System DOS

System DOS

• na komputery IBM PC

• jednozadaniowy

• bez wielodostępu (tylko z klawiatury)

• system wyszedł z użycia

2016-05-15

6

Systemy operacyjne

Systemy MS Windows

Systemy MS Windows

• na komputery IBM PC
• ciągle rozwijane (ale wymagają coraz

silniejszych komputerów)

• interfejs graficzny ułatwia pracę
• systemy wielozadaniowe, ale bez

wielodostępu chociaż...

• świadczą pewne usługi poprzez sieć

Systemy operacyjne

Systemy UNIX

Systemy UNIX

• Na wszystkie typy komputerów, od prostych

PC do superkomputerów

• systemy od początku wielodostępne i

wielozadaniowe

• łatwe w konfiguracji (pliki tekstowe)

• przeznaczone głównie do pracy zdalnej

• jasno określone prawa użytkowników

2016-05-15

7

Systemy operacyjne

Wielozadaniowość i wielodostęp

Wielozadaniowość i wielodostęp

• jednozadaniowość

- kolejne zadanie

wykonywane po zakończeniu poprzedniego

•

wielozadaniowość

- wykonywanie wielu

zadań w „tym samym” czasie.

W rzeczywistości zadania są wykonywane

kolejno w przydzielonych im przedziałach

czasowych (chyba że jest kilka procesorów)

• wielodostęp

- w tym samym czasie z jednego

komputera korzysta wielu użytkowników

Systemy operacyjne

Najbardziej popularne systemy

operacyjne:

• Microsoft Windows
• DOS
• Linux
• Unix
• MacOs
• FreeBSD
• BeOS
• OS/2

2016-05-15

8

Systemy operacyjne

Systemy operacyjne

RTOS – Real Time Operating System

• jest programem bazowym ułatwiającym tworzenie programu użytkowego
• musi gwarantować reakcję na określone zdarzenie w nieprzekraczalnym

czasie

Cele stosowania RTOS:

• przyśpieszenie tworzenia programu użytkowego
• zwiększenie niezawodności działania programu użytkowego
• ułatwienie zarządzania procesem tworzenia oprogramowania

RTOS w uproszczeniu zawiera dwa typy programów:

1. jądro RTOS (kernel) zarządzające podstawowymi zasobami systemu mikroproces.

(czas i pamięć) i realizujące funkcje usługowe dla programu użytkowego

2. biblioteki RTOS (library) zawierające często używane elementy w programie

użytkowym

2016-05-15

9

Systemy operacyjne

Elementy oprogramowania systemu
mikroprocesorowego opartego na systemie operacyjnym
czasu rzeczywistego

Systemy operacyjne

Mechanizmy jądra systemów operacyjnych czasu rzeczywistego:

1. mechanizmy przydziału czasu przez system operacyjny dla poszczególnych zadań

2. mechanizmy przydziału pamięci przez system operacyjny dla poszczególnych

zadań

3. mechanizmy wymiany informacji między zadaniami

4. mechanizmy dostępu do specyficznych układów peryferyjnych

2016-05-15

10

Systemy operacyjne

Mechanizmy przydziału czasu:

• obsługa priorytetowa zadań z wywłaszczaniem

Systemy operacyjne

Mechanizmy przydziału czasu:

• obsługa cykliczna zadań z wywłaszczaniem

2016-05-15

11

Systemy operacyjne

Mechanizmy wymiany informacji między zadaniami

• kolejki (queues) do wymiany informacji między zadaniami za pomocą komunikatów

• gniazda (sockets) do wymiany informacji między zadaniami a systemami

zewnętrznymi za pomocą standardowych protokołów

• semafory (semaphores) do synchronizacji pracy zadań

• sygnały (signals) do wymiany informacji między zdarzeniami zewnętrznymi a

zadaniami. M.in. do obsługi przerwań

• wspólna pamięć (shared memory) do korzystania ze wspólnych struktur danych

przez wiele zadań

Systemy operacyjne

System wielopoziomowy (foreground/background system)

2016-05-15

12

Systemy operacyjne

System wielozadaniowy (multiple task system)

Systemy operacyjne

Koniec