Operációs rendszerek

1. Operációs rendszerek Készítette: Kosztyán Zsolt kzst@almos.vein.hu kzst@vision.vein.hu

2. Operációs rendszerek - alapfogalmak • Számítógépes rendszer • Software • Hardware • Erőforrás • fizikai erőforrások (hardware eszközök) • logikai erőforrások (software eszközök)

3. Operációs rendszerek - alapfogalmak • Fontosabb fizikai erőforrások: • Központi vezérlő egység (CPU = Central Process Unit), • Operatív memória, • Háttér tárolók (lemezek, szalagok), • Belső kiszolgáló eszközök (pl. belső óra, különböző időzítők).

4. Operációs rendszerek - alapfogalmak • A logikai erőforrások az információk olyan gyűjteményét szolgáltatják, mint az adatok és a programok. Logikai erőforrásokat mindig fizikai erőforrásokon tárolunk. Néhány példa ezekre az elemekre: • Végrehajtás alatt levő programok (processek). • Állományok (file-ok, file rendszerek). • Közösen használt programok és adatok. • Eljárások, amelyek hasznos szolgáltatásokat nyújtanak.

5. Operációs rendszerek - alapfogalmak • A program egy algoritmust megvalósító utasítások sorozata, függetlenül attól, hogy azok magas szintű nyelven, vagy akár bináris gépi kódban van ábrázolva és tárolva • A folyamat egy éppen végrehajtás alatt lévő program

6. Operációs rendszerek - alapfogalmak • Rendszerprogramok olyan eljárásokat hajtanak végre, amelyekre a rendszer minden felhasználójának szüksége lehet. • Fordítók (compilerek, interpreterek) • Ellenőrzésért felelős programok • Hibák felismeréséért felelős programok • számítógépes rendszer biztonságos működéséért felelős programok

7. Operációs rendszerek - alapfogalmak • Operációs rendszer fogalma: • Erőforrás szemlélet: A folyamatok egy olyan csoportja, amely a felhasználói folyamatok között elosztja az erőforrásokat • Felhasználói szemlélet: A folyamatok egy olyan csoportja, amely megkíméli a felhasználókat a hardware kezelés nehézségeitől és kellemesebb alkalmazói környezetet biztosít

8. Operációs rendszerek - alapfogalmak • Rendszermag (KERNEL) A rendszer magjának feladata az erőforrások elosztása és kezelése, a felhasználói folyamatok igényeinek kielégítése, adminisztrálása

9. Operációs rendszerek feladatai • Erőforrások szervezése • támogassa a kényelmes használatot • támogassa és elősegítse az ellenőrzött kiosztást (hatékony és igazságos legyen) • Felhasználói felület biztosítása • Parancs felület • Program felület

10. Operációs rendszerek feladatai • Programok szervezése • többprogramos (multiprogramming/ multitasking) rendszerek • I/O kezelés • Megszakítás kezelés • Memória kezelés • Állománykezelés

11. Operációs rendszerek feladatai • Elem és csomag kezelés (Job and Session Management) • Hiba kezelés • Felügyelet és elszámolás

12. Operációs rendszerek feladatai • Forráskódok szervezése • Társzervezés • Rezidens – tranziens programok • Adaptálhatóság

13. A felhasználói felület • A kommunikáció két irányban valósul meg: egyrészt a felhasználó jelez a rendszernek, ha valamilyen szolgáltatást igényel, másrészt a rendszer küld információt a kért szolgáltatások teljesítéséről. A kapcsolattartásnak is két módja ismert: • közvetlen kapcsolattartás során egy interaktív terminálon gépeljük le a parancsot, • közvetett igény során a programokból adjuk ki a szolgáltatást igénylő utasítást.

14. A felhasználói felület • A parancs felület magas szintű kommunikációt biztosít a felhasználó és az OR között, irányítja a programok futását. • A program felület kezeli a futó programokat. Az OR ezen a részrendszeren keresztül tartja a kapcsolatot a programok és a rendszer által ellenőrzött erőforrások és szolgáltatások között.

15. Folyamatok szervezése • Amikor a számítógépnek egy CPU-ja van, akkor a folyamatok egymás után hajtódnak végre. Ilyenkor szekvenciális folyamatokról beszélünk. • Multiprogramozás esetében azonban a számítógép erőforrásai egyidejűleg több folyamat között is felosztásra kerülhetnek, így előfordulhat, hogy egy meghatározott időpontban több folyamat is végrehajtás alatt van. Ilyenkor a folyamatokat közbeékelt-nek nevezzük.

16. A tevékenység leírása • A folyamatok jellemzőinek leírására a PCB-t használjuk. Ez tartalmaz minden olyan információt, amelyre szükségünk lehet a process követése során. (A PCB mérete OR-enként változó lehet.)

17. A tevékenység leírása • A folyamat neve, amelyet azonosításra használunk. Néhány rendszer megkülönböztet külső nevet, amely karakteresen tárolt, és a felhasználókat segíti, valamint belső nevet, amely többnyire egy egész, és az OR általi azonosítást könnyíti meg. • A folyamat állapota, amely vagy egy direkt kód az állapot leírására, vagy pointer egy olyan struktúrára, amely az állapotot írja le. • A folyamat környezet egy olyan terület, amely a regiszterek tartalmának és egyéb információknak a tárolására szolgál.

18. A tevékenység leírása • A felhasznált memória azt mondja meg, hogy mennyi helyet allokáltunk a tevékenység számára, hol helyezkednek el a programkódok és az adatok. • A folyamat prioritás azt írja le, hogy milyen relatív fontossága van a tevékenységnek a többiekhez viszonyítva. Ezt akkor használja az OR, ha több folyamat várakozik egy erőforrásra, illetőleg, ha ütemeznie kell a folyamatokat. • A szükséges erőforrások leírása arról tájékoztat, hogy melyek azok az erőforrások, amelyeket éppen használunk, és bizonyos esetekben a jövőbeli igények megjelölésére is szolgál.

19. A tevékenység leírása • Az összefüggések leírása olyan információk tárolására szolgál, amelyek a folyamatok közötti viszonyt írják le. Ezek az összefüggések többnyire azokra a tevékenységekre vonatkoznak, amelyeket a szóban forgó folyamat létrehozott. • Az elszámolási információk rögzítik az időparamétereket, a felhasznált erőforrásokat, a folyamat "tulajdonosának" nevét, és minden olyan információt, amelyet egy későbbi analízis során felhasználhatunk.

20. Tevékenységek és erőforrások kapcsolata • minden olyan tevékenység, amely nem tudja használni a CPU-t vagy nem áll a rendelkezésére megfelelő allokálható memória, kénytelen várakozni mindaddig, amíg ezek felszabadulnak. A várakozó tevékenységek sorban állnak. Ha néhány közülük megkezdhető, akkor el kell dönteni, hogy melyikük kerül először végrehajtásra. Ez az ütemezés feladata.

21. Tevékenységek párhuzamos végrehajtása

22. Ütemezés - folyamatok • A batch-processzek alkotják az első osztályt. Ezek egy job-ban foglalnak helyet, amelyet a felhasználó egységes egészként kezel. Jellemzőjük, hogy a végrehajtásuk általában hosszú időt vesz igénybe, és ez idő alatt a felhasználó nem lép kapcsolatba a futó folyamatokkal. • Interaktívnak nevezzük azokat a folyamatokat, amelyek egy interaktív terminálról elküldött felhasználói igényeket elégítenek ki. Ezek általában rövid lefutású tevékenységek, amelyeket befolyásolhat a végrehajtás ideje alatt küldött felhasználói parancs.

23. Ütemezés - folyamatok • Real-time folyamatokról beszélünk abban az esetben, ha a tevékenység a rendszeren kívül lezajló műveleteket figyel, ellenőriz és irányít. Ezekre a folyamatokra az a jellemző, hogy rendkívül erősen behatárolt idő állt rendelkezésükre a válaszadáshoz, és többnyire szoros kapcsolatban állnak valamelyik I/O készülékkel.

24. Ütemezés • Prioritások: A folyamatokhoz rendelt mérőszám a többiekhez viszonyított relatív fontosságot adja meg. A prioritás koncepciója lehetőséget ad arra, hogy a döntéseket különböző szintekre oszthassuk. • statikus prioritásról akkor beszélünk, ha a kezdetben kapott prioritási érték a folyamat élettartama alatt nem változik meg. • dinamikus prioritással akkor rendelkezik egy folyamat, ha a prioritás aktuális értéke a státuszának alakulásával időben változik.

25. Megszakítások • Megszakítás I/O művelet befejezése miatt • Riadó megszakításról • Timer megszakítás • Programhiba megszakítás • Rendszer megszakítás • Készülék hiba megszakítás

26. Memóriaszervezés • Statikus áthelyezésről akkor beszélünk, ha az a betöltéssel egyidőben vagy az előtt történik. • Dinamikus áthelyezés a program futása közben is végrehajtható.

27. Állományszervezés • Az egy fizikai egységen elhelyezkedő állományokat kötetnek (volume) fogjuk nevezni. • Könyvtárak, állományok

28. Osztott Operációs Rendszerek • OR-k többprocesszoros környezetben • kapcsolattartás az osztott memóriákkal • üzenetek továbbítása • az első két lehetőség kombinációja • OR-k hálózatokon • Hálózati kommunikációra alkalmas OR-t telepítünk a már meglevő OR ”fölé”. Ezt a rendszert szokásos hálózati OR-nek (NOS = Network Operating System) nevezni. • Osztott OR-t istallálunk a hálózat minden gépen. Ez az un. osztott OR (Distributed OS).

29. Irodalom • Knapp Gábor – Adamis Gusztáv: Operációs rendszerek, LSI 2000 • Móricz Attila: OS/2 Warp, LSI 2000 • Szász Gábor – Kun István – Zsigmond Gyula: Kommunikációs rendszerek, LSI 2000 • Jedlovszky Pál: UNIX lépésről – lépésre, LSI 2000

30. Köszönöm a figyelmet!