systemy operacyjne - Politechnika Częstochowska

(C) KIK PCz
2009
PROWADZI:
SYSTEMY
OPERACYJNE
dr inż. Jarosław Bilski
Katedra Inżynierii Komputerowej
Politechnika Częstochowska
Wykład dla kierunku Informatyka
(C) KIK PCz 2009
ZAJĘCIA:



Wykład
Laboratorium
2 godziny tygodniowo
2 godziny tygodniowo

Abraham Silberschatz, Peter B. Galvin,
Greg Gagne
- Podstawy systemów operacyjnych, WNT 2005

William Stallings
- Systemy operacyjne, Struktura i zasady budowy,
Mikom/PWN 2006

M. Lister, R. D. Eager
- Wprowadzenie do systemów operacyjnych, WNT
1994
Nieobowiązkowe

SKN systemów operacyjnych i sieci
(C) KIK PCz 2009
2
PODSTAWOWA LITERATURA:
Obowiązkowe

Systemy operacyjne
Systemy operacyjne
3
LITERATURA DODATKOWA:
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
4
STRONA
Andrew S. Tanenbaum
- Rozproszone systemy operacyjne, PWN
1997
 G. Couloris, J. Dollimore, T. Kindberg
- Systemy rozproszone, podstawy i
projektowanie, WNT 1998

(C) KIK PCz 2009
Materiały pomocnicze
Systemy operacyjne
kik.pcz.czest.pl/so
5
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
6
1
(C) KIK PCz
2009
UMIEJSCOWIENIE PRZEDMIOTU
TEMATYKA WYKŁADÓW:
Sieci komputerowe

Bazy danych

Programowanie aplikacji

Systemy operacyjne

Programowanie obiektowe

Programowanie niskopoziomowe

Technika mikroprocesorowa

Technika cyfrowa
Rodzaje systemów operacyjnych
Zadania i właściwości systemu operacyjnego
Procesy współbieżne
Jądro systemu
Zarządzanie pamięcią operacyjną
Wejście i wyjście
System plików
Elektronika
Teoria obwodów
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
7
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
8
TEMATYKA WYKŁADÓW C.D.:
Przydział zasobów i planowanie.
 Ochrona zasobów.
 Niezawodność systemu.
 Sposób komunikowania się użytkownika z
systemem.
 Komunikacja międzysystemowa.

(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
RODZAJE SYSTEMÓW OPERACYJNYCH
9
PYTANIA:
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
10
SKŁAD SYSTEMU KOMPUTEROWEGO

Co to jest system operacyjny?

Co robi system operacyjny?
Aplikacje użytkownika

Dlaczego jest potrzebny?

Jak działa system operacyjny?
System operacyjny
Sprzęt – surowa maszyna
(C) KIK PCz 2009
Materiały pomocnicze
Systemy operacyjne
11
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
12
2
(C) KIK PCz
2009
WYMAGANIA UŻYTKOWNIKA STAWIANE
SYSTEMOWI OPERACYJNEMU
OGÓLNA BUDOWA KOMPUTERA
Magistrala systemowa:
• adresowa
• danych
• sterująca

Wygodny w użyciu

Wydajna eksploatacja sprzętu
Procesor(y)
Pamięć
(C) KIK PCz 2009
Urządzenia
we/wy
Systemy operacyjne
13
PODSTAWOWE CELE
SYSTEMU OPERACYJNEGO

Podział zasobów

Tworzenie maszyny wirtualnej

Stworzenie środowiska dla aplikacji
użytkownika
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
15
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
16
WEJŚCIE-WYJŚCIE
Wejście-wyjście
 Pamięć operacyjna
 System plików
 Ochrona zasobów i system błędów
 Współdziałanie programów
 Sterowanie programami
Materiały pomocnicze
14
Tworzenie maszyny wirtualnej polega
na takiej zmianie właściwości maszyny
fizycznej, aby były one przydatniejsze
dla użytkownika.

Systemy operacyjne
Systemy operacyjne
Zasoby systemu to wszystkie jego
elementy, które mogą być wykorzystane
przez system lub aplikację użytkownika
(np. pamięć, procesory, urządzenia
peryferyjne, pliki, zmienne,...).
ELEMENTY MASZYNY WIRTUALNEJ VM
(C) KIK PCz 2009
(C) KIK PCz 2009
Stworzenie urządzeń wirtualnych
Uproszczenie dostępu do urządzeń we-wy
 Uwolnienie użytkownika od bezpośredniego
programowania urządzeń we-wy
 Ograniczenie (uniemożliwienie)
bezpośredniego dostępu do urządzeń wewy


17
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
18
3
(C) KIK PCz
2009
PAMIĘĆ OPERACYJNA
SYSTEM PLIKÓW

Stworzenie pamięci wirtualnej
Zwiększenie pojemności pamięci
 Podział między użytkowników
 Ochrona pamięci
 Umożliwienie współdzielenia pamięci



(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
19
Tworzy strukturę gromadzenia plików
Umożliwia dostęp do pamięci masowej
poprzez nazwy symboliczne bez dokładnej
znajomości miejsca położenia pliku
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
OCHRONA ZASOBÓW I SYSTEM BŁĘDÓW
WSPÓŁDZIAŁANIE PROGRAMÓW
Ochrona przed skutkami błędów
 Ochrona przed złośliwością lub złymi
zamiarami pozostałych użytkowników
 Obsługa błędów sprzętu
 Obsługa błędów użytkownika

Współpraca w celu wykonania jednego
zadania
 Wyniki uzyskane z działania jednego
programu służą drugiemu
 Komunikacja między działającymi
programami
 Synchronizacja działania programów

(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
21
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
STEROWANIE PROGRAMAMI
RODZAJE SYSTEMÓW OPERACYJNYCH
Element odpowiedzialny za porozumiewanie
się operatora z maszyną tzw. interface
użytkownika. Występuje jako:
język poleceń
system graficzny
system głosowy

Systemy dla indywidualnego użytkownika

Sterowanie procesami

Systemy przepytywania plików

Przetwarzanie transakcji

Systemy ogólnego przeznaczenia
Prototyp myszy z 1964 r., wykonany wg projektu Douglasa C. Engelbarta
(C) KIK PCz 2009
Materiały pomocnicze
Systemy operacyjne
20
23
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
22
24
4
(C) KIK PCz
2009
SYSTEMY DLA INDYWIDUALNEGO
UŻYTKOWNIKA

STEROWANIE PROCESAMI
wygoda i prostota
systemy czasu rzeczywistego
Cechy: sprzężenie zwrotne, niezawodność,
bezpieczne wyłączenie po awarii
 Zastosowania: produkcja, kontrola,
monitorowanie
 Podział: rygorystyczne, łagodne




jednozadaniowe: CP/M, MS DOS
wielozadaniowe: OS/2, Windows NT, 2000,
XP, Vista,
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
25
SYSTEMY PRZEPYTYWANIA PLIKÓW

przeglądanie i modyfikacja dużych baz
danych

Zastosowania: systemy w urzędach,
policyjne, dla lekarzy
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
SYSTEMY PRZETWARZANIA TRANSAKCJI
27

bardzo częste zmiany w bazie danych

Konieczność utrzymania integralności
danych

Zastosowania: system rezerwacji miejsc,
system rozliczeń bankowych
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
SYSTEMY OGÓLNEGO PRZEZNACZENIA
PODZIAŁ SYSTEMÓW OPERACYJNYCH
duża różnorodność zadań
 duża liczba programów użytkowych
 konieczność obsługi wielu urządzeń
peryferyjnych

Systemy wsadowe
zdalne wprowadzanie prac

Systemy wielodostępne
interaktywne


26
28
W oparciu o nie buduje się systemy
przepytywania plików i przetwarzania
transakcji
(C) KIK PCz 2009
Materiały pomocnicze
Systemy operacyjne
29
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
30
5
(C) KIK PCz
2009
PODZIAŁ SYSTEMÓW OPERACYJNYCH 2


STRUKTURA SYSTEMU:
jednostanowiskowe
rozproszone (koordynacja zadań i przepływu
informacji)
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
31
JEDNOLITA STRUKTURA SYSTEMU


jednolita

warstwowa

klient-serwer
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
32
WARSTWOWA STRUKTURA SYSTEMU
zespół wzajemnie wywołujących się procedur
- trudności w konserwacji

podział systemu na moduły o określonych
zadaniach (odwołania tylko do niższej
warstwy)
powłoka
aplikacje
warstwy
jądro
sprzęt
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
33
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
WARSTWOWA STRUKTURA SYSTEMU
STRUKTURA SYSTEMU TYPU KLIENT-SERWER
Wersja pierścieniowa

moduły komunikują się poprzez wysyłanie
komunikatów od klienta do serwera

przekazywaniem komunikatów zajmuje się
mikrojądro (np. Windows NT)

łatwa rozbudowa i konserwacja
aplikacje
powłoka
warstwy
jądro
34
sprzęt
(C) KIK PCz 2009
Materiały pomocnicze
Systemy operacyjne
35
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
36
6
(C) KIK PCz
2009
STRUKTURA SYSTEMU TYPU KLIENT-SERWER
SYSTEM VMS
budowa i działanie


1
2
3
4
…
n
N+1
różne systemy
wirtualne procesory
N+2
AU
AU
AU
SO
SO
SO
„Surowa Maszyna
Wirtualna” - VMS
mikrojądro
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
Surowa Maszyna
37
STRUKTURA WINDOWS 2000
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
Materiały pomocnicze
Systemy operacyjne
Systemy operacyjne
38
STRUKTURA WINDOWS 2000, XP, VISTA
39
STRUKTURA LINUKSA
(C) KIK PCz 2009
(C) KIK PCz 2009
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
40
STRUKTURA LINUKSA
41
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
42
7
(C) KIK PCz
2009
STRUKTURA 4.3 FREE BSD
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
WIRTUALNA MASZYNA JAVY
43

tworzona dla każdego systemu oddzielnie

pkod – pseudokod, kod binarny, kod bajtowy
– niezależny od systemu

kompilator JIT (ang. Just-in-time compilation)
(C) KIK PCz 2009
Systemy operacyjne
44
WIRTUALIZACJA
Vmware
 Microsoft Virtual PC
 Sun xVM VirtualBox
 Qemu
 Xen
 Bochs

(C) KIK PCz 2009
Materiały pomocnicze
Systemy operacyjne
45
8