12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
14. Tétel OPERÁCIÓS RENDSZEREK - FOGALMA, FELADATA, FAJTÁI, MŰKÖDÉSE, ÖSSZEHASONLÍTÁSA -
Az operációs rendszerek fogalma Operációs rendszernek (rövidítése gyakran OS az angol operating Operatingsystem System forma alapján) nevezzük a számítástechnikában a számítógépeknek azt az alapprogramját, mely közvetlenül kezeli a hardvert, és egy egységes környezetet biztosít a számítógépen futtatandó alkalmazásoknak (például szövegszerkesztők, játékok stb.). A kezelt hardvererőforrásoknak része többek között a memória, a processzor, a merevlemez és a perifériális eszközök használata. Adalékként idézzük az ISO nemzetközi szabványosítási szervezet definícióját, mely szerint az operációs rendszer „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.”
Az operációs rendszer elhelyezkedése a teljes rendszerben
1/9
12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
Az operációs rendszer a felhasználó (és felhasználói szoftverek) és a hardver közt, a BIOS-onkeresztül tartja a kapcsolatot. Elhelyezkedése a rendszerben beöltött szerepét is jelöli.
Felhasználói program Operációs rendszer BIOS Hardver
Az operációs rendszerek felépítése, működése Az operációs rendszerek alapvetően három részre bonthatók: a felhasználói felület (a shell, amely lehet egy grafikus felület, vagy egy szöveges), alacsony szintű segédprogramok és a kernel (mag) amely közvetlenül a hardverrel áll kapcsolatban. Vannak olyan operációs rendszerek, melyekben a kernel (mag) és a shell (héj) különválnak, így lehetőség nyílik ezek kombinációjára. Más rendszereknél, mint például a Windowsnál ez a különválasztás mind elméleti, mind gyakorlati szempontból nehezebb. Négyféle kerneltípus ismert, az úgynevezett • • • •
monolitikus kernel a hibrid kernel mikrokernel, és a kevésbé ismert exokernel.
A Unix monolitikus kernelre épül, ami mára elavultnak tekinthető, bár szerverek esetén szerencsés az ilyen. Ezeken a rendszereken nem különülnek el alapvetően a folyamat vezérlési, tárolási feladatok, illetve a rendszerhívások. A mikrokernel annyira kicsi, amennyire lehet, gyakorlatilag az egyetlen feladata az erőforrások újraelosztása az alkalmazások között. A Linux kernele hibrid kernel, azonban a programkód fordításakor megszabhatjuk, hogy mely részek kerüljenek betölthető állapotba, illetve melyek ne, így lehetőségünk van akár monolitikus kernel készítésére is, ami különösen szerver operációs rendszerek esetén célszerű. A Windows által használt hibrid kernel is ránézésre egy mikro kernel, de itt kernel módban fut az
2/9
12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
üzenetkezelés (Application IPC), és az eszközillesztők. (A Windows Vista új drivermodelljén egyes elemek átkerültek a felhasználói rétegbe) A kernel feladatai • Ki- és bemeneti eszközök kezelése (billentyűzet, képernyő stb.) • Programok, folyamatok futásának kezelése • Indítás, futási feltételek biztosítása, leállítás • Memória-hozzáférés biztosítása • Processzor idejének elosztása • Virtuális gép mutatása a nem kívánt tennivalók felé (pontosabban a hardver által biztosított lehetőségek szoftver-kiegészítései) • Háttértárolók kezelése • Rendszerhívások kiszolgálása • Fájlrendszer felügyelete, naprakészen tartása A shell feladatai • Kapcsolattartás a felhasználóval (felhasználói felület) • Alkalmazások futásának kezelése (indítás, futási feltételek biztosítása, PIT leállítás)
Az operációs rendszerek csoportosítása Felhasználók száma szerint: •
egy felhasználós
pl.: DOS, Windows 9x, legelső operációs rendszerek, mobil operációs rendszerek, „SingleUser”, egy idejűleg, csak egy felhasználót kezel egy időben, otthoni használat •
több felhasználós (multi-user)
pl. Linux, Win NT, Vállalati rendszerek, Workstation (Munkaállomás), Jogosultság kezelés, Group Policy (szabályzat). Modern, új operációs rendszerek is képesek rá (Windows XP, Vista, Se7en egyes verziókban hivatalosan nem támogatott!) •
Hálózati operációs rendszerek (több felhasználós, hálózati)
3/9
12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
pl.: Novell, Linux szerverek, Windows Server-család, kiszolgálók, jogosultság kezelés, Group Policy, Távoli bejelentkezés a szerverekre, hálózati erőforrások, megosztások Hardver mérete szerint: •
kisgépes (UNIX)
pl: routerek, switchek •
nagygépes (Main Frame, Cray - szuper számítógép)
Egyetemek, kutatólaborok, nagyteljesítményű gépei •
mikrogépes (pl: DOS, WIN 9X, UNIX)
Laptopok, PC-k, PDA-k Processzorkezelés szerint: • •
egy feladatos (DOS) (SingleTasking) több feladatos (WIN 9X, WIN NT, UNIX) (Multi Tasking)
Cél szerint:általános (DOS, WIN 9X, WIN NT, UNIX) Általános, mindennapi felhasználás speciális (folyamatvezérlő operációs rendszerek) Laborok, kutatások, tesztelő gépek Operációs rendszer felépítése szerint: • • • • •
monolitikus (pl: DOS, WIN 9X) réteges szerkezetű (pl: WIN NT, UNIX) kliens szerver felépítésű vegyes virtuális gépek
A felhasználói felület szerint: •
szöveges (DOS, UNIX)
Nincs felhasználói felület, csak parancssor, elsődleges beviteli periféria: Billentyűzet, általában szerverek alapját képezi •
grafikus (WINDOWS)
Felhasználóbarát, grafikus felület, Billentyűzet + egér együttes használata, támogatott grafikus kártya megléte szükséges.
4/9
12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
Az operációs rendszerek története, fejlődése Informatika, operációs rendszerek nélkül 1946: Az első Neumann elven működő számítógép •
Nincs Operációs rendszer
•
Kapcsolók segítségével programozható
•
Kényelmetlen
•
A korlátok nincsenek kihasználva
1950: Az első szimbolikus nyelv, az Assembly megjelenése •
Gépi kódhoz közel álló nyelv
•
Minden utasítás egy gépi kódnak felel meg.
•
Nehéz, körülményes
1950: Első magasabb szintű, algoritmus orientált nyelv:Fortran •
Kötegelt feldolgozás (Operációs rendszer „előd”) Operátor: Személy, aki segítette az adatok hibajavítását, rendszerezését A feladatokat leíró kártyakötegek utasításait, egymás után hajtja végre a gép Nőtt a teljesítmény, az operátor nem tudta ellátni a feladatot
•
General Motors Monitor: Az első mini operációs rendszer Mindig futott, a memóriában volt a szoftver Az operátornak csak a perifériákat kellett kezelnie Kártya helyett mágnesszalagot használtak
1960: SPOOL rendszer •
Mágnesszalag lassúnak bizonyult
•
Gyors átmeneti tár: Mágneslemez
•
Közvetlen adatelérés, a processzor bevonása nélkül
•
Művelet befejezése, megszakítással, Nagygépes DOS
•
Multi programozás (Többfeladatos rendszerek)
•
Párhuzamos feladat végrehajtás (pl.: a processzor számítást végez, a memória adatot tölt be)
5/9
12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
Átlapolt rendszerek •
Akkor hatékony, ha a művelethez szükséges periféria idő, megegyezik a CPU idejével. Ez kevésszer teljesül.
•
Megoldás: Párhuzamos folyamat végrehajtás (több program futtatása)
Interaktív rendszerek •
Terminál alapú adatbevitel
•
Nőtt a programfejlesztés hatékonysága
•
Számológép funkció helyett, kezdett elterjedni az információ kezelés funkciója
Operációs rendszerek, a közelmúltban
Alter 880 •
Egérrel vezérelhető grafikus felület
•
WYSIWYG: WhatYouSeeIsWhatYouGet (Ami a képernyőn, az a nyomtatón)
•
Ethernet hálózat támogatás
DOS (1981-től) •
Basic nyelvű programokat tudott futtatni
•
IBM platformon futott
•
OSI modell
6/9
12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
’90-es évek eleje: Windows 3.1 •
Microsoft Operációs rendszere
•
DOS-ra épült, önállóan nem volt indítható
•
Innentől fogva, a grafikus interfész, alapértelmezetté vált, az új operációs rendszerekben.
•
Hardver optimalizáció, növekvő teljesítmény, és hatékony munkavégzés (Grafikus felület) jellemezte.
Unix operációs rendszerek (a ’60-as évektől) •
Főként nagy kiterjedésű hálózatoknál volt jelen
•
Banki szektorok
•
Összekapcsolható, moduláris rendszer
•
POSIX szabvány (Az OSI modell Unixos változata)
•
Kistestvére a személyi felhasználásra szánt Linux
Operációs rendszerek most, és a közeljövőben
90-es évek vége: Többprocesszoros rendszerek •
Párhuzamos művelet végrehajtás
•
Párhuzamosan futó programok
•
Több processzor, processzormag
•
Növekvő teljesítmény
•
Erőforrás megtakarítás
•
A CPU igényes feladatok, összhangban dolgoznak
•
Megbízhatóság
•
Ha kiesik egy processzor, nem hal meg a rendszer
•
Hibatűrő rendszer (fault tolerantsystem)
•
Elosztott rendszerek
•
Laza kapcsolatban vannak a processzorok
•
Saját memória, saját periféria, egy „különálló számítógép”
•
A processzorok közti kapcsolatot, egy kommunikációs csatorna biztosítja
•
Telefonvonal, lokális hálózat
•
Az egyes részek, távol lehetnek egymástól (pl.: ATM-ek)
7/9
12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
Napjaink operációs rendszerei Microsoft Windows A Microsoft operációs rendszere, mely nevét, az „ablak központú” elrendezésről kapta. Minden program külön ablakban fut. Jelenleg a legelterjedtebb klienseken futó operációs rendszer. Legújabb változata, a Windows 7, 2009 októberében
debütált.
Ezen kívül fontos még megemlíteni két korábbi verzióját is: a) Windows XP (2001) a. Windows 2000 kódbázis, NT alapok b. Home és Professional változat c. Media Center Edition d. Tablet PC Edition i. Tablet PC-knek e. eXPerience kódnév f. Új felhasználói felület (Luna) b) Windows Vista (2007) a. Windows Aero i. Újfajta felhasználói felület b. ReadyBoost i. Lapozófájl gyorsítás USB pendrive-al c. Érintőképernyős eszközök támogatása d. Integrált Media Center e. Standard, Business, Enterprise, Ultimate, Home kiadások f. Windows Defender i. Integrált kártevőkereső Linux A Linux egy alternatív operációs rendszer platform, melynek rengeteg változata (disztribúciója) létezik. Az informatikában, már az ősidők óta jelen van. „Apja” Linus Torwalds, a Unix rendszerből fejlesztette ki. Célja az volt, hogy a Unix rendszereket jellemző stabilitást, sebességet, modularitást áthelyezze egy asztali számítógépekre szánt operációs rendszerbe. Így jött létre a Unix alapokon nyugvó Linux kernel. Nyíltsága, ingyenessége, minimális erőforrásigénye, és egyszerű
bővíthetősége
miatt,
számtalan
helyen
használják,
pl.:
DVD
lejátszókban, játékkonzolokban, routerekben.
8/9
12.A 14. tétel 1.0 Operációs Rendszerek Szalma, Halász
Ismertebb disztribúciói: •
Ubuntu Az egyik legelterjedtebb Linux disztribúció, számtalan alváltozata van.
•
UHU Magyar fejlesztésű Linux disztribúció
•
SuSe A Novell fejlesztése alatt álló disztribúció Egyes komponensei fizetősek lehetnek
•
Debian A legbiztonságosabbnak ítélt Linux disztribúció Főként szervereken fut Nem használ GUI-t.
Macintosh, OS X Az Apple operációs rendszere. Hardverrel egybekötve árúsítják. Népszerűségét egyéni stílusának, stabilitásának, és minőségének köszönheti. Rokonságban áll a Linux-al.
Felhasznált irodalom, források: • • • • • •
Knapp Gábor – Dr. Adamis Gusztáv – Operációs rendszerek (LSI OK, Bp, 1999) Dr. Vadász Dénes: Operációs rendszerek AKG – Alternatív Közgazdasági Gimnázium Tudástár – akg.hu hu.Wikipedia.org – Operációs rendszerek, Apple Inc., Linus Torwalds, Linux Microsoft Online – www.microsoft.com ubuntu.hu – Magyar ubuntu közösség
Felhasznált képek forrása: •
Knapp Gábor – Dr. Adamis Gusztáv – Operációs rendszerek (LSI OK, Bp, 1999)
9/9
