Elektronik - Rzeszów 2011-09-13
System komputerowy
2
Podstawowe pojęcia dotyczące
systemu komputerowego
System komputerowy (computer system) to
układ współdziałających ze sobą dwóch
składowych: sprzętu komputerowego (hardware)
K L A S A 1
T E M A T : N R 8
oraz oprogramowania (software).
Organizacja systemu komputerowego to opis
zależności sprzętowych, przedstawienie
poszczególnych podzespołów komputera, które
funkcjonują według pewnych reguł i zasad,
współpracują ze sobą by osiągnąć określony cel.
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
Warstwy systemu komputerowego Warstwa sprzętowa
3 4
Warstwa sprzętowa zapewnia podstawowe możliwości
Struktura systemu komputerowego podzielona została na
obliczeniowe. Zestaw komputerowy składa się z:
warstwy. Każda z warstw realizuje odmienne zadania.
" jednostki centralnej,
Wyróżnia się następujące warstwy:
" urządzeń wejścia,
" warstwa sprzętowa, odpowiada za operacje kalkulacyjne
" urządzeń wyjścia.
procesora, pamięci, urządzeń peryferyjnych
Ze względu na przeznaczenie, urządzenia zestawu dzielimy na
" system operacyjny, pośredniczy między użytkownikami
urządzenia wejścia(np. klawiatura, mysz) i urządzenia wyjścia
i sprzętem, nadzoruje wykonanie zadań i przydziela zasoby
(np. drukarka, monitor).
" programy narzędziowe,
W jednostce centralnej znajdują się najważniejsze elementy
" programy użytkowe, służą do wykonywania określonych
odpowiedzialne za prawidłową pracę komputera, między innymi
zadań, edycja tekstów, baz danych itp.,
płyta główna, na której umieszczone są elementy niezbędne do
" użytkownicy, może to być zarówno człowiek, jak i inny
prawidłowej pracy komputera: procesor, pamięć i wiele innych.
komputer lub urządzenie komputerowe.
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13 ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
Warstwy systemu komputerowego -opis Warstwy systemu komputerowego
5 6
Oprogramowanie systemowe - kontroluje i koordynuje
użycie zasobów sprzętowych poprzez różne programy
użytkowe.
Oprogramowanie narzędziowe - wspomaga zarządzanie
zasobami sprzętowymi poprzez dogodne interfejsy użytkowe
oraz usprawnia i modyfikuje oprogramowanie systemowe.
Oprogramowanie użytkowe - określa sposób, w jaki
zostają użyte zasoby systemowe do rozwiązywania problemów
obliczeniowych zadanych przez użytkownika (kompilatory, systemy
baz danych, gry, oprogramowanie biurowe).
Użytkownicy - ludzie, urządzenia, inne komputery, które
mają bezpośredni kontakt z oprogramowaniem użytkowym,
realizują różne zadania za pomocą programów użytkowych na
sprzęcie komputerowym pod nadzorem systemu operacyjnego.
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13 ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
1
Elektronik - Rzeszów 2011-09-13
System operacyjny System operacyjny
7 8
System operacyjny (operating system lub OS) to
Zadaniem systemu operacyjnego jest tworzenie
program lub układ wielu programów
bezpiecznego i niezawodnego środowiska, w którym
umożliwiający komunikację między komputerem a
użytkownik może wykonywać swoje prace w sposób
użytkownikiem. Z punktu widzenia użytkownika
wygodny i wydajny.
komputera system operacyjny pomaga mu komunikować
Pod względem sposobu komunikacji z użytkownikiem
się ze sprzętem (także tym udostępnionym przez sieć) oraz
rozróżniamy:
tworzy środowisko, w którym uruchamia on potrzebne
" systemy tekstowe - komunikujące się za pomocą
aplikacje. Ważną cechą wielu systemów operacyjnych
wydawanych z linii poleceń komend, np. DOS,
jest tak zwany graficzny interfejs użytkownika
" systemy graficzne - komunikujące się za pomocą
(Graphical User Interface), który za pomocą grafiki
graficznych okienek i symboli (ikon), np. Windows, Linux.
ułatwia użytkownikowi korzystanie z komputera.
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13 ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
Schematyczna budowa systemu komputerowego
System operacyjny
9 10
Podstawową częścią OS jest jądro
W każdym systemie operacyjnym występują mniej lub
systemu (kernel). Jądro
bardziej wyodrębnione, warstwy spełniające różne funkcje.
odpowiedzialne jest za pracę systemu
Są to:
i wykonywanie wszystkich jego
" jądro - warstwa odpowiedzialna za wykonywanie zadań. Jądro poprzez sterowniki i
BIOS komunikuje się z elektroniką
podstawowych zadań systemu operacyjnego;
komputera. Aby użytkownik mógł
" powłoka - specjalny program, który służy do komunikacji
komunikować się z jądrem system
użytkownika z systemem operacyjnym;
operacyjny posiada powłokę (Shell
" system plików - warstwa odpowiedzialna za sposób
lub też interpreter). Powłoka
organizacji i zapisu danych na nośniku. systemowa jest to program pełniący
rolę pośrednika pomiędzy całym
systemem operacyjnym a
użytkownikiem. Powłoki mogą być
tekstowe lub graficzne.
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13 ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
Zadania poszczególnych warstw systemu operacyjnego
Pojęcia
11 12
BIOS (ang. Basic Input/Output System  podstawowy
system wejścia-wyjścia)  zapisany w pamięci stałej zestaw
podstawowych procedur pośredniczących pomiędzy
systemem operacyjnym a sprzętem. Jest to program
zapisany w pamięci ROM (Read Only Memory  pamięć
tylko do odczytu) płyty głównej oraz innych urządzeń takich
jak karta graficzna. Jednym z zadań BIOS-u jest
sprawdzenie działania podzespołu komputera. Zadanie to
nosi nazwę autotestu, inaczej POST-u (Power-On Self-Test).
System plików (file system)  sposób zapisywania
danych na dysku, zarządzania plikami, prawami dostępu do
plików.
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13 ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
2
Elektronik - Rzeszów 2011-09-13
Pod względem architektury systemy operacyjne dzielimy na
Cechy jądra systemu operacyjnego:
systemy z:
13 14
" wielozadaniowość  możliwość równoczesnego uruchamiania
" jądrem monolitycznym - o najprostszej strukturze. Zaletą ich jest
stabilność, prostota, łatwość komunikacji między różnymi modułami jądra, wielu procesów (programów i aplikacji),
Wielozadaniowość otrzymuje się poprzez tzw. scheduler, czyli algorytm
a wadą trudność w rozwijaniu programu oraz wykrywaniu błędów.
odpowiedzialny za przydzielanie czasu procesora programom. Algorytm ten
Przykładami takiego jądra mogą być: Linux, OpenBSD.
kolejkuje i porządkuje procesy, które mają być wykonane w zależności od ich
" mikrojądrem - jest uboższy niż jądro monolityczne i odpowiedzialny za
priorytetu. W takim systemie każdy proces jest wykonywany jakiś kwant czasu, po
podstawowe funkcje niezbędne do pracy systemu operacyjnego. Bardziej
czym następuje przerwanie jego pracy przez scheduler. Program pozostaje  w
złożone zadania wykonywane są przez specjalne bloki funkcjonalne lub jako
uśpieniu do momentu, gdy znów zostanie mu przydzielony czas procesora.
zwykłe procesy w trybie użytkownika, a nie w trybie jądra.
" wielowątkowość - w ramach jednego procesu wykonywanie kilku
" jądrem hybrydowym - łączy ono w sobie cechy obydwu powyższych
niezależnych wątków,
jąder. Podstawowe funkcje niezbędne do pracy systemu operacyjnego
" skalowalność - możliwość rozwoju lub miniaturyzacji sprzętu,
działają w trybie jądra, pozostałe również, tylko z mniejszym priorytetem.
" wywłaszczalność - zdolność jądra do wstrzymania aktualnie
Dzięki temu zachowana jest stabilność
wykonywanego zadania, aby umożliwić działanie innemu (dzięki
jądra monolitycznego do najważniejszych zadań. Obecnie większość
systemów operacyjnych oparta jest najądrze hybrydowym (np. rodzina MS temu zawieszenie jednego procesu nie powoduje blokady całego
Windows). systemu).
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13 ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
Proces Proces
15 16
Wielozadaniowość polega na możliwości wykonywania kilku procesów w
jednym czasie. Procesor w rzeczywistości nie ma możliwości wykonywania Najczęściej na długość czasu przydzielonego procesowi mają wplyw inne
więcej niż jednego zadania jednocześnie, dlatego w krótkich odstępach uruchomione procesy. Wszystkie wymienione czynności koordynujące
czasu kolejno wykonuje fragmenty każdego z uruchomionych programów, procesy wykonuje program szeregujący. Ma on możliwość wywłaszczenia
dając użytkownikowi wrażenie, że programy działają równocześnie. procesu aktualnie wykonywanego, czyli zabiera jego czas i przydziela go
Najmniejsza jednostka obsługiwana równolegle w tego rodzaju procesowi o bardzo wysokim priorytecie.
systemie nazwana jest procesem. Proces to najczęściej pojedynczy
Program = plik wykonywalny na dysku
egzemplarz uruchomionego programu. System operacyjny  a dokładniej
Proces = uruchomiony i wykonywany program w pamięci
jądro systemu  przydziela pojedynczemu procesowi numer PID (Process
Program jest pojęciem statycznym.
Identifier), który go jednocześnie identyfikuje, czas procesora, pamięć i
Proces ma naturę dynamiczną (zmieniającą się). Zmianie ulegają
priorytet, będący najczęściej liczbą oznaczającą ważność procesu.
m.in.
Przedziały czasu nie są przydzielane kolejno wszystkim uruchomionym
 Licznik rozkazów (adres ostatnio wykonywanej instrukcji)
procesom, nie są też równej długości. Długość czasu przydzielona
 Rejestry procesora
procesowi zależy od wielu czynników, między innymi od priorytetu
 Wskaz
nik stosu
procesu, dostępności jego danych wejściowych oraz dostępności urządzeń
wyjściowych.
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13 ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
Wątek Najważniejsze cechy decydujące o użyteczności systemu:
17 18
" łatwość instalacji i użytkowania systemu,
Wątek (ang. thread) - część programu wykonywana współbieżnie w
" współegzystencja z innymi systemami - możliwość czytania i zapisywania
obrębie jednego procesu; w jednym procesie może istnieć wiele wątków.
danych na partycjach innych systemów oraz współpraca i wymiana danych
Różnica między zwykłym procesem a wątkiem polega na współdzieleniu
pomiędzy komputerami w sieci lokalnej i Internecie,
przez wszystkie wątki działające w danym procesie przestrzeni adresowej
" zgodność sprzętowa - możliwość instalacji na konkretnym komputerze
oraz wszystkich innych struktur systemowych (np. listy otwartych
utrudnia czasem brak odpowiednich sterowników do określonych urządzeń,
plików, gniazd, itp.) - z kolei procesy posiadają niezależne zasoby.
" wymiana danych - możliwość czytania i wymiany dokumentów między
różnymi aplikacjami przystosowanymi do różnych systemów,
" przystosowanie do pracy w Internecie tzn., możliwości i wygoda w
przeglądaniu witryn, wymiany protokołów internetowych itp.
" cena,
" liczba aplikacji działających na danym systemie - nawet najlepiej działający
system będzie niewiele wart, jeśli nie będzie posiadał bogatego
oprogramowania przystosowanego do swojej platformy,
" lokalizacja (możliwość porozumiewania się z systemem w języku
narodowym).
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13 ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
3
Elektronik - Rzeszów 2011-09-13
y
ródło:
19
1. http://einformatyka.cba.pl/systemy-operacyjne-opis-zadania-
podzial-budowa/
2. Systemy operacyjne i sieci komputerowe, część I, K. Pytel, S. Osetek
ZSE Rzeszów - Systemy operacyjne 2011-09-13
4