Janus Kamil, Informatyka IIIr stacj.

31.omów elementy struktury systemów operacyjnych

OMÓWIENIE ELEMENTÓW STRUKTURY SYSTEMU

Systemy operacyjne - inne spojrzenie

Podobnie jak nie ma jednoznacznej definicji czym jest system operacyjny,

tak nie ma jednoznacznej definicji co nim jest. Termin system operacyjny

może oznaczać „to co dostarcza producent jako system operacyjny”

i obejmować swoim znaczeniem zbiór takich elementów oprogramowania

jak: jadro systemu, interpreter poleceń, edytory tekstu itd. Może również

określać cześć oprogramowania systemowego, które stale rezyduje

w pamięci komputera, lub które jest wykonywane w trybie nadzorcy

procesora, czyli jadro systemu operacyjnego. W trakcie tego wykładu

system operacyjny będziemy definiować zgodnie z ta druga możliwością.

Wszelki odstępstwa od tej definicji będą sygnalizowane.

Choć istnieje wiele systemów operacyjnych, to można wyróżnić pewne

wspólne elementy , które prawie każdy z nich zawiera. Zaliczają się do

nich:

• moduł zarzadzania procesami,

• moduł zarzadzania pamięcią operacyjna,

• moduł zarządzania plikami,

• moduł zarządzania wejscia-wyjscia,

• moduł zarzadzania pamięcią pomocnicza,

• moduł zarządzania interfejsami sieciowymi,

• System ochrony,

• Interpreter poleceń

Zarządzanie procesami

• Proces – wykonywany program, znajdujący się w pamięci i posiadający kontekst

• Istnieją zarówno procesy systemowe, jak i użytkowe

• Proces korzysta z zasobów: pamięci, czasu procesora, urządzeń we-wy

• Program jest pasywny, proces – aktywny

Operacje systemu na procesach

• Tworzenie i usuwanie procesów

• Wstrzymywanie i wznawianie procesów

• Zapewnianie mechanizmów synchronizacji procesów

• Zapewnianie mechanizmów komunikacji procesów

• Zapewnianie mechanizmów obsługi zakleszczeń

Zarządzanie pamięcią operacyjną

• Pamięć jest magazynem dla działających procesów oraz danych, na których pracują

• Program wykonywany musi być adresowany za pomocą adresów bezwzględnych i znajdować się w pamięci

• Zarządzanie pamięcią zależy od rozwiązań sprzętowych systemu

Operacje systemu na plikach

• Tworzenie i usuwanie plików

• Tworzenie i usuwanie katalogów

• Zapewnianie operacji do manipulacji plikami i katalogami

• Odwzorowanie plików na obszary pamięci pomocniczej

• Składowanie plików na trwałych nośnikach pamięci

Zarządzanie systemem wejścia-wyjścia

• System operacyjny ukrywa przed użytkownikiem szczegóły sprzętu:

  • podsystem wejścia-wyjścia (UNIX)

  • Hardware Abstraction Layer (Windows)

• Moduł komunikacji ze sprzętem składa się z części zarządzającej pamięcią, ogólnej części sterującej urządzeniami oraz programów obsługi

• Konieczna jest obsługa przerwań oraz DMA

Zarządzanie pamięcią pomocniczą

• Pamięć pomocnicza służy jako magazyn dla programów i danych, które nie mieszczą się w pamięci głównej

• Realizowana głównie przez pamięć dyskową

• Wydajność jest głównym problemem

Operacje systemu na pamięci pomocniczej:

• Zarządzanie wolnymi obszarami

• Przydział pamięci procesom i danym

• Planowanie dostępu do dysku

Wsparcie dla pracy sieciowej

• Sieć komputerowa jest medium komunikacyjnym dla systemu rozproszonego

• Konieczne implementacje protokołów dla przechowywania i przesyłania plików

• Zasoby dzielone umożliwiają wykonywanie obliczeń rozproszonych

Ochrona użytkowników i procesów

• Ochrona dotyczy dostępu procesów i użytkowników do zasobów systemu komputerowego

• Należy zdefiniować, co ma podlegać ochronie i jakiego rodzaju

• Ochrona musi obejmować interfejsy pomiędzy modułami systemowymi

Interpretacja poleceń

• Interpreter poleceń – interfejs między użytkownikiem i systemem operacyjnym

• Może znajdować się w jądrze

• Komunikacja z systemem odbywa się poprzez instrukcje sterujące

• Realizowany jako interpreter wiersza poleceń (command line interpreter) lub powłoka (shell)

• Przykłady: explorer (Windows), finder (Mac OS) ksh, csh, bash, tcsh, KDE (Linux), CDE (Solaris)

Usługi systemu operacyjnego

• Wykonywanie programu

• Operacje wejścia-wyjścia

• Operacje na systemie plików

• Komunikacja międzyprocesowa (IPC)

• Wykrywanie błędów

• Przydzielanie zasobów procesom

• Rozliczanie użytkowników

• Ochrona

Wywołania systemowe

• Tworzą interfejs między procesem a systemem operacyjnym

• Mogą być wywołane wewnątrz programu

• Programista może korzystać z funkcji systemowych poprzez API

• Konieczna obsługa wyjątków – gdy tworzony plik już istnieje, lub wystąpi błąd parzystości

• Przykład: instruckje fprintf, fscanf (C), cin, cout (C++)

Implementacja wywołań systemowych

• Konieczna identyfikacja funkcji systemowej

• Metody przekazywania parametrów do systemu operacyjnego:

  • Rejestry procesora

  • Blok

  • Stos

Rodzaje funkcji systemowych

• Nadzorowanie procesów

• Zarządzanie plikami

• Zarządzanie urządzeniami

• Utrzymywanie informacji

• Komunikacja