Operační systémy a jejich nadstavby

1. Operační systémy a jejich nadstavby KIT.PEF.CZU.CZ 2008

2. Software • Software (SW) - programové vybavení počítače. • Není fyzicky hmatatelný. • Kategorie softwaru: • operační systémy • nadstavby operačních systémů • typové aplikační programové vybavení - TAPV • aplikační programové vybavení

3. Operační systém • Operační systém (OS) je základní programové vybavení počítače • Poskytuje rozhraní pro komunikaci uživatele s hardwarem • Je zaveden do paměti počítače při jeho startu a zůstává v ní až do jeho vypnutí.

4. Funkce OS • Funkce: • správa zdrojů (čas procesoru, přidělování paměti) • řízení zpracování úloh (procesů) • správa zařízení (periferie, ovladače) • správa dat (souborů) • dříve komunikace s uživatelem pomocí příkazového řádku • dnes GUI (Graphics User Interface)

5. Funkce OS • Jádro OS (kernel) – základní systémové funkce: • Správa souborů • Ovládání vstupních a výstupních zařízení • Spouštění úloh • Zpracování uživatelských požadavků • Podprogramy • Uživatel komunikuje přes rozhraní (příkazový interpret), např. C:\>_

6. Start operačního systému • Po zapnutí nebo resetu počítače je hardware nastaven dle konfigurace v BIOSu • Jako první se načte instrukce BIOSu a spustí se základní test • Test přítomnosti a funkčnosti hardware (POST) • BIOS se pokusí nalézt a načíst operační systém • Jádro operačního systému je zavedeno do paměti a předává se mu řízení počítače

7. C:\echo To musíte vidět ! To musíte vidět ! C:\ C:\format C:\ Upozornění: Všechna data na oddílu C: budou smazána! Chcete pokračovat ve formátování (A/N)?

8. Základní kritéria dělení OS • Podle počtu uživatelů (jednouživatelské, víceuživatelské) • Podle typu počítače (PC, iMac, PDA, mainframe …) • Podle počtu úloh (jedno a víceúlohové) • Multitasking • Přepínání programů (task switching) • Kooperativní multitasking • Preemptivní multitasking • Multithreading (viz. dále)

9. Dělení OS podle počtu uživatelů • Jednouživatelský systém (single user) + jednoduchý, spolehlivý - malá bezpečnost - dnes již nepraktické (obvykle textové rozhraní) • Víceuživatelský systém (multi user) + uživatelské profily (možnost různých nastavení) + oddělení dat různých uživatelů (práva přístupu) • těžší administrace

10. Dělení OS podle počtu úloh • Jednoúlohový systém (single task) + jednoduchý, rychlý, levný ± vývoj ukončen, stabilní vlastnosti - žádná spolupráce úloh (běží vždy jen jedna úloha) • Víceúlohový systém (multi task) + efektivnější využití kapacity hardwaru + paralelní zpracování úloh - obtížné programování, možnost zahlcení, bezpečnost ± vývoj probíhá, nové vlastnosti, nové chyby

11. Multitasking Umožňuje chod více aplikací současně, Rozděluje výpočetní čas procesoru, Izoluje aplikace navzájem od sebe a umožňuje jim vzájemnou komunikaci. Aplikace má ke svému chodu pouze prostor pevně vymezený operačním systémem

12. Ale pozor! ...při multitaskovém zpracování se v OS v reálném čase řeší jen jedna úloha a zpracovává jen jedna instrukce (pokud není použito více procesorů) podstatou “paralelního” zpracování je přepínání mezi úlohami, např. pokud úloha čeká na vstupně/výstupní zařízení nebo vyčerpala povolenou dobu souvislého využití procesoru, může operační systém úlohu pozastavit, “zakonzervovat”, a spustit jinou (třeba dříve rozpracovanou) úlohu; hovoříme o preemptivních OS

13. Dělení OS kombinace • Single user, single task První využití počítačů, jednoduché operační systémy • Single user, multitask Snaha zvýšit využití HW a snížit prostoje operátora • Multi user, single task Nevhodná kombinace, spíš jen vedlejší produkt • Multi user, multitask – moderní OS Plná nezávislost jednotlivých uživatelů Možnost řízeného sdílení dat Multi user, multitask je základem siťových řešení (na serverech i na pracovních stanicích)

14. Nadstavby OS • propůjčují systému určitý vzhled kdysi Norton Commander - nadstavba MS DOSu = dnes správci souborů nebo programy pro správu a vyladění systému, např. Norton SystemWorks Premier nebo TweakNow PowerPack Professional pro Windows funkce: editace konfiguračních souborů (boot.ini, systém.ini, win.ini, autoexec.nt, config.nt)

15. Norton Commander

16. Nadstavby OS další funkce: • odstraňování nepotřebných souborů, jako .TMP, nebo souborů o velikosti 0 bytů, odstranění záznamů v systémovém registru Windows, které tam zbyly po odinstalování programů, mazání historie programů jako IE (utility Disk Cleaner, Registry Cleaner, Track Cleaner) • poskytování informací o disku, paměti, procesoru, graf. kartě, síti (System Information) • přehled o spuštěných procesech (Process Manager), u každého se zobr. jméno souboru, cesta, id, obsazení paměti, počet threadů, priorita – dá se změnit (volby Idle, Below, Normal, Above, High), proces se dá i ukončit

17. citát Throopsův univerzální poznatek o GUI Ani vesmír není user-friendly.

18. Typové aplikační programové vybavení I. • Textové editory • Tabulkové programy • Databázové systémy • Grafické programy – DTP (Desktop Publishing) • Překladače programovacích jazyků • Expertní systémy • CASE systémy (Computer Aided System Engineering)

19. Typové aplikační programové vybavení II. • Antiviry • Vývojové systémy pro tvorbu aplikací • Borland Delphi - bleskový vývoj aplikací, Visual Studio, … • Ekonomické systémy, SW pro účetnictví • Datové sklady • Komprimační SW, vytváření archivů • GIS (Geographical Information System) • Kancelářské balíky (MS Office, StarOffice, OpenOffice)

20. Charakteristika OS I. • Dříve komunikace pomocí příkazového řádku (možné i dnes). • Dnes GUI (Graphics User Interface). • Dříve 16 bitové systémy, MSDOS, příkazový řádek. • Nyní 32 bitové (i 64 bitové, IRIX), GUI. • Pro tyto systémy vyvíjeny 32 bitové aplikace.

21. Charakteristika OS II. • Zpětná kompatibilita 32 bit. systémů - zajišťují plnohodnotné prostředí i pro starší, 16 bitové aplikace (virtuální stroj) • Lze používat dlouhá jména souborů • MSDOS - omezení na 8 znaků • souvisí to se souborovým systémem (FS)

22. OS – přehled I. • 32 bitové operační systémy: • OS/2 (zpočátku MS+IBM, dnes jen IBM) • MacOS(Apple, dodnes) • Windows 9X (MS = Microsoft) WinME • Windows NTWindows 2000 (MS) • NT - New Technology Windows XP Windows Vista • UNIX • LINUX

23. OS – přehled II. • 64 bitové operační systémy: • Windows XP/Vista 64bit • LINUX 64bit – Suse, Gentoo • MacOS X 64bit

24. Struktura moderních OS • Každý OS má jádro (kernel), to zajišťuje spouštění programů, přístup k hardwaru, přidělování zdrojů, atd. • Nad ním uživatelskéaplikace. • Data na úložných zařízeních vyžadují souborový systém(filesystem).

25. Virtualizace • Virtuální paměť (rozšíření RAM, volné místo na disku, swapovací soubory) • Virtuální stroj • pro dosové programy event. programy napsané pro jiný systém, než ten který je právě spuštěn(je třeba tzv. emulátor API, Application Programming Interface, nahrazuje funkčnost příslušného op. systému) • Virtuální stroj je v software, který vytváří virtuální prostředí konkrétního operačního systému, ve kterém uživatel může spouštět svoje aplikace (např. na stroji s OS Windows lze spustit OS Unix a v něm pracovat).

26. Virtualizace II. • Virtuální stroj lze vytvořit pomocí vhodného softwaru: • Virtual PC 2004, 2007 • Virtual Server 2005 • Virtual Box – free • VMware Server • Vlastnosti: • Pro většinu známých OS • Bez nutnosti restartu • Snapshot Microsoft

27. 3 OS v jediném PC Windows XP Linux Fedora 7 Windows Vista

28. Více OS na 1 PC • Více op. sys. na jednom počítači - boot manager • např. OS Selector, Partition Magic • je v místě původního Master Boot Record disku, na němž jsme jej nainstalovali (např. ve Windows) • jednotlivé op. systémy jsou jako položky hlavního zaváděcího menu • správce diskových oddílů - Disk Administrator - nabízí vytvoření oddílů s většinou běžných souborových systémů (FAT, NTFS, ext2, ext3..)dokáže je nedestruktivně zvětšovat či zmenšovatduplikace oddílů včetně jejich obsahu

29. Typy operačních systémů

30. OS/2 (IBM) • verze OS/2 Warp Server for e-business • podpora víceprocesorových systémů (až 64) • podpora platformy Windows • Velmi výkonné servery (stovky stanic) • K 1.1.2007 ukončila IBM prodej a podporu tohoto OS

31. UNIX I. • Historie • 69 v Bell Laboratories, bezplatně poskytnut univerzitám = zdroj vylepšování • 73 přepsán do C jazyka -----> přenositelnost na různé procesory • vznikly různé klony • vyžaduje správce systému • 32bitový systém, dnes už i 64 bitový (IRIX, Silicon Graphics)

32. Ken Thompson a Dennis Ritchie pracují na UNIXu v Bellovýchlaboratořích firmy AT&T (1969)

33. UNIX II. • síťový operační systém • spuštěné úlohy - procesy (1 program může běžet i vícekrát = více procesů) • má jádro - obaluje hw, = programové vybavení, které pracuje bez další prog. podpory • je to rozhraní mezi uživatelem a technickými prostředky • uděluje čas procesoru, vždy 1 procesu na omezenou dobu podle priority

34. UNIX III. • příkazy = samostatné programy (ne vnitřní, jako některé v MSDOS) • shell = prostředek komunikace uživatele, interpret příkazů, různé druhy shellu • řada služeb byla převzata i jinými op. systémy • hierarchická struktura adresářů

35. Různé implementace UNIXu I. • BSD UNIX = hlavní varianta • (BSD = Berkeley Software Distribution) • Free BSD - s otevřeným zdrojovým kódem (tzv. open source) • podpora víceprocesorových systémů, vícevláknových procesů, 64bitových platforem • HP-UX (varianta OS od firmy Hewlett-Packard)

36. Různé implementace UNIXu II. • Solaris (Sun Microsystems) • nyní zdarma, dodává se s ním StarOffice (původně něm. firma Star Division) • AIX (IBM)

38. LINUX I. • Vznikl ve Finsku, tehdy student LinusTorvalds • Základem bylo jádro MINIX • Spolupráce progr. komunity na Internetu • Linux je název pro jádro operačního systému • Volně dostupný zdrojový kód jádra - open source - možnost úprav • Dnes různé distribuce Linuxu postavené na volně šiřitelném jádru Linuxu • Některé distribuce zdarma, některé se platí

39. LINUX II. • LINUX (Název kombinací jmen Linus a Unix) • Distribuce • RedHat, SuSE Linux, Mandrake, Turbo Linux • Debian GNU - není komerční distribucí • Linux = multiplatformníoprační systém - provozován na různých procesorech (i 64 bit.) • Původně bylo jádro Linuxu pouze pro procesory 386

40. LINUX III. • Grafické prostředí v Linuxu ovlivňuje správce oken - windowmanager • Je jich řada: BlackBox GNOME KDE 3.x, 4.x

41. Ukázka grafického rozhraní KDE

42. LINUX IV. • Jako otevřený systém podporuje Linux řadu soubor. systémů , dokáže z nich číst a zapisovat na ně (např. data z oddílu s OS Windows)

43. Windows - historie • Počátky od roku 1975 • Od roku 1981 operační systém MS-DOS (pro počítače IBM) • První verze Microsoft Windows 1.0.1. uvedena na trh v roce 1985 Vývoj systému pokračuje dodnes přes Windows 95/98, 2000, XP a Vista (2007)

44. Windows 1.x - 3.x Snaha vyvinout grafické rozhraní pro ovládání operačního systému -> inspirace grafickým rozhraním od firmy Xerox – převzal Apple a posléze i Microsoft – spor s Microsoftem Snaha překonat nedostatky MS-DOS (multitasking, adresní prostor větší než 1MB, sdílení prostředků v síti) Vrcholem vývojové řady byl Windows 3.11 for Workgroups

45. Ukázka grafického rozhraní Windows 3.11

46. Windows 95/98 • Win 95 - součástí je ještě MSDOs 7.0 • dostupná příkazová řádka DOSu • Preemptivní multitasking • Registrační databáze (registry) • Podpora Plug-and-Play • Win 98 - podpora nových zařízení - sběrnice USB, DVD, více monitorů (až 9, je-li více než 3, musí být speciální videokarta s více výstupy) • AutoUpdate - z Internetu nové ovladače

47. Windows 98/ME • WinME (Millenium Edition, nástupce Win 98) • orientovaný na domácího uživatele • nová aplikace Media Player (přehrávání MM souborů) • Movie Maker - lze vytvářet vlastní sekvence obr., fotogr., opatřit je zvukem, z digitální kamery sem lze převést natočené video, upravovat, stříhat, uložit ve formátu WMV • SystemFailProtection • některé systémové soubory se nedají vymazat z hard disku

48. Windows XP • WinXP (25. října 2001) postaven na jádře Win2000 • odebrání DOSu • nástupce WinXP - pracovní název Longhorndnes Windows Vista • postup při uvádění nových verzí systému: • nejdříve uváděnatzv. alfa verze • tj. nehotové části produktu • pouze pro úzký okruh testerů • pak beta verze • často i veřejná, více testerů • ještě nestabilní, chyby • po odladění pak bývá RC1 (ReleaseCandidate - kandidát na uvedení)

49. Windows Vista • Nové už. rozhraní Aero • (pro plné využití je třeba moderní graf. karta, efekty) • Vytlačuje programy třetích stran jako kalendář, prohlížeč a katalog foto (podobně jako Google Picasa), možnost vytváření DVD, Sync center pro synchronizaci souborů, pošty a dokumentů mezi počítači. • Pokročilé vyhledávání – indexace souborů. • Omezení přihlašování vybraných uživatelů pouzev některé dny a časy. • lepší zabezpečení • aplikace W. Defender (nástupce Antispyware Beta) • bezpečnostní politika User Account Control • Verze systému: Home Basic, Home Premium, Business, Enterprise (nebude běžně dostupná), Ultimate (nejdražší)

50. Win NT I. • Předchůdce Win2000. • Win NT - 2 typy : • NT workstation • NT server • rozdíly v nabídce služeb • Win NT obsahuje DCOM (Distributed Common Object Model) = mechanismus, který umožňuje aplikacím spouštět objekty (programové moduly) na jiných počítačích a jejich spolupráci