Definicja systemu operacyjnego
(SO)
System operacyjny to nadrzędny,
zorganizowany zespół programów, które
pośredniczą
między sprzętem a użytkownikami,
Systemy operacyjne
dostarczając użytkownikom zestawu środków
ułatwiających projektowanie, kodowanie,
Leszek Sieczko
uruchamianie i eksploatację programów oraz
w tym samym czasie sterują przydziałem
zasobów dla zapewnienia efektywnego
działania.
2
Zadania systemu
operacyjnego
Użytkownik Użytkownik ... Użytkownik
Użytkownik Użytkownik Użytkownik
" Definicja interfejsu użytkownika
" Udostępnianie systemu plików
" Udostępnianie środowiska do
Bazy programy
Edytory Arkusze
wykonywania programów użytkownika
Narzędzia ...multymedialne
danych
tekstu kalkulacyjne
" mechanizm Å‚adowania i uruchamiania
programów
System operacyjny
" mechanizmy synchronizacji i
komunikacji procesów
" Sterowanie urządzeniami wejścia-
wyjścia
3 4
" Obsługa podstawowej klasy błędów
Zasoby zarzÄ…dzane przez
ZarzÄ…dzanie zasobami
system operacyjny
systemu komputerowego
" Procesor  przydział czasu procesora
" Pamięć
" Urządzenia zewnętrzne
" Przydział zasobów
" udostępnianie i sterowanie urządzeniami
" Synchronizacja dostępu do zasobów
pamięci masowej
" Ochrona i autoryzacja dostępu do
" alokacja przestrzeni dyskowej
zasobów
" udostępnianie i sterownie drukarkami,
" Odzyskiwanie zasobów
skanerami itp.
" Rozliczanie  gromadzenie danych o
" Informacja (system plików)
wykorzystaniu zasobów
" organizacja i udostępnianie informacji
" ochrona i autoryzacja dostępu do informacji
5 6
1
Geneza systemów
Geneza systemów
operacyjnych
Ponieważ komputer wykonuje tylko te czynności, które
operacyjnych
wynikają z jego budowy i zostały odpowiednio
zaprogramowane, tryb wsadowy stworzył potrzebę
" Początkowo komputery były używane do
budowy programów zarządzających wykonaniem
rozwiązywania poszczególnych zadań stanowiących
zadań w trybie wsadowym - prototypy systemu
określoną zamkniętą całość - słabo powiązaną lub
operacyjnego. Zadania realizowane przez prototyp
wcale z innymi - tryb pracy zwany tradycyjnym
SO:
" Tryb wsadowy - pewna liczba zadań przetwarzania
" odczytywanie informacji opisujÄ…cej kolejne zadanie,
w postaci programów i ich danych jest łączona we
" przygotowanie komputera do wykonania kolejnego
wspólny wsad , który wprowadzają i realizują
zadania,
proces przetwarzania nie użytkownicy
" sprawdzenie , czy kolejne zadania zostało wykonane
bezpośrednio, lecz specjalni operatorzy.
do końca
7 8
" przejście do następnego zadania.
System operacyjny - poczÄ…tki
System operacyjny - poczÄ…tki
" Wykonywanie współbieżne wielu zadań
wsadowych - programy i ich dane muszÄ… siÄ™
" Tryb wsadowy nie usuwa wszystkich
znajdować w pamięci operacyjnej.
niedogodności trybu tradycyjnego.
" Funkcje systemu operacyjnego:
" Znacznie intensywniejsze wykorzystanie mocy pÌ%
›
" podział pamięci operacyjnej miedzy kilka zadań;
jednostki centralnej uzyskuje siÄ™ przy zastosowaniu
" organizacja zadania , tak by poszczególne procesy
trybu wieloprogramowego, różniącego się od
przetwarzania przestrzegały obowiązującego podziału;
wsadowego tym, że poszczególne zadania " gospodarka innymi zasobami systemu cyfrowego (czas
jednostki centralnej, urządzenia zewnętrzne, i kanały
wykorzystywane sÄ… w przeplocie.
(magistrale) oraz oprogramowanie);
" reagowanie na konflikty, wynikające ze współbieżności
wykonywania procesów;
9 10
Klasyfikacja SO ze względu Klasyfikacja SO ze względu
na sposób przetwarzania na sposób przetwarzania
" Systemy przetwarzania bezpośredniego (ang. on- " Systemy przetwarzania pośredniego (ang. off-line
line processing systems)  systemy interakcyjne processing systems)  systemy wsadowe
" występuje bezpośrednia interakcja pomiędzy " występuje znacząca zwłoka czasowa między
użytkownikiem a systemem, przedłożeniem a rozpoczęciem wykonywania
" wykonywanie zadania użytkownika rozpoczyna zadania,
się zaraz po przedłożeniu. " niemożliwa jest ingerencja użytkownika w
wykonywanie zadania
11 12
2
Klasyfikacja SO ze względu na liczbę Klasyfikacja SO ze względu na liczbę
wykonywanych programów wykonywanych programów
" Systemy jednozadaniowe  niedopuszczalne jest " Systemy wielozadaniowe  dopuszczalne jest
rozpoczęcie wykonywania następnego zadania istnienie jednocześnie wielu zadań (procesów),
użytkownika przed zakończeniem poprzedniego. którym zgodnie z pewną strategią przydzielany jest
procesor. Zwolnienie procesora następuje w wyniku
" żądania przydziału dodatkowego zasobu,
" zainicjowaniu operacji wejścia-wyjścia,
" przekroczenia ustalonego limitu czasu (kwantu
czasu).
13 14
Klasyfikacja SO ze względu Klasyfikacja SO ze względu
na liczbę użytkowników na liczbę użytkowników
" Systemy dla jednego użytkownika  zasoby " Systemy wielodostępne  wielu użytkowników
przeznaczone są dla jednego użytkownika (np. w może korzystać ze zasobów systemu
pÌ%
›
przypadku komputerów osobistych), nie ma komputerowego, a system operacyjny
mechanizmów autoryzacji dostępu, a mechanizmy gwarantuje ich ochronę przed niepowołaną
ochrony informacji sÄ… ograniczone. ingerencjÄ….
15 16
Systemy operacyjne  klasa PC
Inne rodzaje SO
MS DOS
" Systemy czasu rzeczywistego (ang. real-time
systems)  zorientowane na przetwarzanie z " system jednozadaniowy;
uwzględnieniem czasu zakończenie zadania, " nie zapewnia ochrony;
tzw. linii krytycznej (ang. deadline). " nie zarzÄ…dza zasobami komputera;
" Systemy sieciowe i rozproszone (ang. network " obsługa systemu plików;
and distributed systems)  umożliwiają " wsparcie dla programów rezydentnych;
zarządzanie zbiorem rozproszonych jednostek " aplikacje systemu DOS mają bezpośredni dostęp do
przetwarzających, czyli zbiorem jednostek sprzętu i tylko 640 kB dostępnej pamięci;
(komputerów), które są zintegrowane siecią " architektura DOS złożona jest z trzech warstw:
komputerową i nie współdzielą fizycznie BIOS, jądra systemu, powłoki;
zasobów.
17 18
3
Systemy operacyjne  klasa PC Systemy operacyjne  klasa PC
MS Windows 3.1 MS Windows 9x
" nakładka na system DOS (z cechami nowego systemu
" JÄ…dro systemu 32-bitowe;
operacyjnego);
" 32-bitowy system plików;
" wykorzystuje pamięć rozszerzoną, architekturę procesora 386;
" 32-bitowe sterowniki, zgodność z modelem WDM;
" możliwe uruchomienie wielu aplikacji (nie mylić z
" Dynamiczna konfiguracja środowiska i sprzętu,
wielozadaniowością);
" Mechanizm  plug and play ;
" możliwość wykorzystania wspólnych bibliotek funkcji (dll);
" nowe jądro (kernel) systemu, obsługujące pamięć rozszerzoną, " Rezygnacja z plików inicjujących (INI) na rzecz
moduł GDI udostępnia programom zbiór funkcji
Rejestru;
wykonujących podstawowe operacje graficzne, moduł USER
" Implementacja protokołów sieciowych;
obsługuje klawiaturę, mysz oraz wysokopoziomowe operacje
" Resztkowy kod 16-bitowy majaczy na celu zgodność
graficzne  wysyłanie narysowanych przez funkcje GDI
z wcześniejszymi aplikacjami;
wzorów na ekran lub drukarkę, ramki okien, kontrolki;
" Bark zabezpieczeń;
19 20
Systemy operacyjne  klasa PC
Systemy operacyjne  klasa PC
MS Windows NT
" Sterowanie wykonaniem procesów przez umożliwienie ich
MS Windows NT
tworzenia, kończenia, zawieszenia i komunikowania;
" Szeregowanie procesów ubiegających się o czas centralnego procesu.
Procesy korzystają z CPU na zasadzie przydziału czasu - CPU
wykonuje proces, jądro zawiesza go po upływie kwantu czasu i
" Przydzielanie pamięci pomocniczej na efektywne
wybiera do wykonania inny, póz
niej wznawia wykonanie
przechowywanie i odczytywanie danych użytkowych. Ta
zawieszonego procesu.
usługa obejmuje system plików. Jądro przydziela pamięć
pÌ%
›
" Przydzielenie wykonywanemu procesowi pamięci głównej. Jądro
pomocnica na plik użytkowe, odzyskuje nieużywana pamięć,
pod pewnymi warunkami umożliwia procesom współdzielenie części
nadaje systemowi plików czytelna strukturę i chroni pliki
ich przestrzeni adresowej, lecz chroni prywatna cześć przestrzeni
użytkowe przed niepowołanym dostępem.
adresowej procesu przed niepowołanym dostępem z zewnątrz. Kiedy
" Umożliwianie procesom kontrowanego dostępu do urządzeń
system zaczyna brakować pamięci wolnej, jądro (menadżer pamięci)
peryferyjnych.
zwalnia pamięć przepisując proces czasowo do pamięć pomocniczej,
zwanej urządzaniem do realizacji wymiennej. Jeśli jądro wysyła cale
procesy na urządzenie pomocnicze, to implementację określa się
systemem z wymianą. Jeśli zaś zapisuje strony pamięci, to jest 21
22
określana mianem systemu stronicującego.
23
4