Számítógép architektúrák I. gyakorlat

1. Számítógép architektúrák I.gyakorlat Nagyváradi Anett anettn@morpheus.pte.hu http://morpheus.pte.hu/~anettn Rókus 320.

2. Operációs rendszer ismertetés, hálózati ismeretek

3. Operációs rendszer International Organization for Standardization Nemzetközi Szabványügyi Szerveze • ISO definíciója: „Olyan programrendszer, amely a számítógépes rendszerben a programok végrehajtását vezérli: így például ütemezi a programok végrehajtását, elosztja az erőforrásokat, biztosítja a felhasználó és a számítógépes rendszer közötti kommunikációt.”

4. Operációs rendszer • Program – közvetítő a felhasználó és a gép között • Célja: • Egységes környezet biztosítása a felhasználó felé • Szg. hardverjének hatékony kihasználása • Számítási erőforrások: • CPU • Memória • I/O egységek

5. Operációs rendszer részei • Kernel (mag) • Közvetlenül a gépet vezérlő program • Állandóan fut • HW védelem – felhasználó nem fér hozzá • Rendszerprogramok • Szg tevékenységeit irányítja • Felügyeli az összes erőforrást • Biztosítja az alkalmazói progra- mok futásának környezetét • Alkalmazói programok • Felhasználói alkalmazások

6. Neumann elv • Neumann János 1946. számítógépek ideális működése • Gép 5 alapvető funkcionális egységből áll: • Bemeneti egység • Memória • Aritmetikai egység • Vezérlőegység • Kimeneti egység • A gép működését a tárolt program elvére kell alapozni • A gép a program utasításait az adatokkal együtt a központi memóriában, bináris ábrázolásban tárolja, műveleteit ezek sorrendjében hajtja végre

7. Neumann-elvek 1. soros utasítás végrehajtás (az utasítások végrehajtása időben egymás után történik. Ellentéte a párhuzamos utasítás végrehajtás, amikor több utasítás egyidejűleg is végrehajtható) 2. kettes (bináris) számrendszer használata 3. belső memória (operatív tár) használata a program és az adatok tárolására 4. teljesen elektronikus működés 5. széles körű felhasználhatóság, alkalmasság bármilyen adatfeldolgozási feladatra (a számítógép univerzális Turing-gépként működik) 6. központi vezérlőegység alkalmazása

8. BIOS – Basic Input Output System • Számítógép „idegrendszere” • EEPROM memóriába égetett programok • PC problémamentes működéséhez • Feladatai: • Hardverek ellenőrzése (POST – Power-On Self Test) • Hardverek vezérlőinek betöltése • Rendszerkonfiguráció • Az adott operációs rendszer betöltése • BIOS interfész biztosítása az operációs rendszer számára • Áramfelvétel szabályozása

9. BIOS beállítások - setup • DEL / ESC billentyűkkel rendszerindításkor • Dátum • Merevlemez adatok • Floppy, billentyűzet, kijelző • Boot sorrend • Memória • Órajel frekvencia • Stb.

10. Bootolás folyamata • PC bekapcsolása • Videokártya betöltése • BIOS, POST • Tényleges rendszerindítás • Lemezmeghajtó kiválasztása • Kiválasztott lemez első szekrotának – boot sector - beolvasása

11. Bootolás folyamata Boot sector • Merevlemez esetén: MBR - master boot record • 1 merevlemez több partíciót is tartalmazhat saját boot sectorral • A boot sector kis programot tartalmaz, melynek feladata az aktuális operációs rendszer beolvasása, elindítása

12. Bootolás folyamata folyt. • Ha merevlemezről bootolunk: • Az MBR beli kód megvizsgálja a partíciós táblát, hogy azonosítsa az aktív partíciót • Beolvassa annak boot sectorát • Elindítja az ottani kódot • Ez a kód beolvassa a kernelt és elindítja • Az op.rsz. a háttértárolóról betölti részeit – rendszerfájlok

13. Merevlemez címzése • A merevlemez címzése • Cilinder/Fej/Szektor • Mely cilinder / melyik fejjel írva,olvasva / a sáv hányadik szektorában • Számozás: C 0-tól / F 0-tól / S 1-től • A lemezek ilyen C/F/S egységben megadott méretét a lemez geometriájának nevezzük • Pl.: MBR címe 0/0/1

14. Bootolási infromáció • Merevlemezen két helyen tárolható : • MBR • Boot sector • A fő boot sector – MBR - 0/0/1 címen • 512 byte-os szektor • Gépi kódú betöltőprogramot és • 4 x 16 byte-os táblázatot tartalmaz – partíciós tábla

15. Partíciós tábla 4 x 16 byte • A 16 byte bejegyzései: • F [1 byte] boot flag (bootolható-e a partíció) • B [3 byte] partíció első szektora C/F/S • T [1 byte] partíció típuskódja (op.rsz. kódja) • E [3 byte] partíció utosló szektora C/F/S • R [4 byte] partíció első szektora a partíciós tábla címéhez képest, szektorban • S [4 byte] partíció mérete szektorban

16. Partícionálás • A merevlemezek részekre - partíciókra szabdalásának folyamata • A partíció a merevlemez egy önálló logikai egysége, amely fájlrendszer tárolására alkalmas • Primary/elsődleges partíció • Azon partíciók, melyeket az MBR partíciós táblája ír le • A partíciós tábla méretei miatt 4 partíciónak biztosít helyet • Közülük egy lehet extended partíció • Extended/kiterjesztett partíció • Segítségével 4-nél több partíció hozható létre

17. Extended/ kiterjesztett partíció • Erre helyezhetők el a logikai/secondary partíciók • A logikai partíciókat a másodlagos partíciós táblák írják le

18. Partícionálás • Partícionáláskor meg kell adni az aktív (boot) partíciót - hogy a rendszer bootolásra képes legyen • Partícionáló programok • Fdisk • Cfdisk • PartitionMagic • QtParted • GParted • GNU Parted • Ghost

19. Fájlrendszerek • Olyan struktúrák, amelyek a számítógép merevlemezeken tárolt adatainak rendszere-zésére szolgálnak • A lemez kezelése diszkrét részekben történik – cluster (klaszter) • Egy klaszter a lemez fizikai szektorának egész számú töbszöröséből állhat • Klaszter – legkisebb kezelhető lemezegység • A különböző fájlrendszerek különböző méretű indexeket használnak a klaszterek kiválasztásához

20. Fájlrendszerek • FAT12 (File Allocation Table) • FAT16 • FAT32 • NTFS (New Technology File System) • HPFS • Ext2, Ext3 • CDFS • Floppy • Általános • Win9x • WinNT • OS/2 • Linux • CD

21. FAT12, FAT16, FAt32 • 12, 16, 32 bites indexeket használ a klaszterek kiválasztásához - helypazarlás • Fájlkiosztási tábla (FAT), amely a kötet legfelső szintjén elhelyezkedő adattáblázat • Lemezek fürtökre vannak felosztva, amelyek mérete a kötet méretének függvénye • Fájlrendszer adatai egyetlen szektorban • Vele létrehozható max. logikai lemez 2GB/ 4GB • Gyökérkönyvtár max bejegyzés száma 512 • Nincs hibatűrés • FAT-partíciót képező fájlokhoz jogosultságokat nem lehet beállítani • Adminisztrációs célokra kevés helyet foglal

22. NTFS • Fő irányvonal: • Helyreállíthatóság - rögzíti a fájlrendszerben végrehajtott tranzakciókat - naplófájl • Súlyos szektorhibák eltávolíthatósága - nem használ speciális objektumokat a lemezen, a tárolt összes objektumot nyomon követi és védi • A gyorsjavítás támogatása • Felhasználók saját maguk által definiált attribútumokat rendelhetnek a fájlokhoz • Egyedi hozzáférési jogok • Hosszú fájlnevek támogatása • Nagyobb partíciók kezelése – 64 bites index – 256 TB • Kis és nagybetűérzékeny

23. Hálózati tudnivalók • Több egymáshoz kapcsolt számítógépből áll, amelyek között lehetőség van információcserére és erőforrásmegosztásra • Hálózatba kapcsolt gépek hostok • Hálózattípusok: • LAN - helyi hálózat (átviteli sebessége nagy, több megabit/sec) • WAN - nagytávolságú hálózatokat (9600 bit/sec) • Az internet (vagy internetwork) több ilyen egymással összekapcsolt LAN-ból illetve WAN-ból áll

24. Hálózati kommunikáció • A számítógépek közötti kommunikáció szigorú szabályok – protokollok - szerint zajlik • Rétegek – a kommunikációs rendszer egymástól jól elkülöníthető, független részei, melyek szabványos interfésszel kapcsolódnak egymáshoz • ISO OSI (International Standard Organisation, Open System Interconnect )

25. ISO OSI rétegei • Az OSI modell hétréteget határoz meg • az alsó három réteg jellemzően a számítógép hardverével kapcsolatos, • a felsőbb négy réteg megvalósítása szoftver feladat

26. Adatátvitel • Ha egy küldő folyamat a vevő folyamatnak adatokat akar küldeni : • az adatokat az alatta lévő rétegnek átadja, amely az adatok elé un. fejrészt(headert) illeszt • az így kapott egységet továbbadja a következő rétegnek • folyamat egészen addig ismétlődik, amíg az adatok el nem jutnak a fizikai rétegig, ahol aztán valóban továbbítódnak a vevő géphez • vevő oldali gépen, ahogy az üzenet az egyre magasabb rétegekhez kerül, az egyes rétegekben a különböző fejrészek leválasztódnak róla • végül megérkezik az üzenet a vevő folyamathoz