4. előadás. Operációs rendszerek. Dr. Kallós Gábor

Informatika I.

Széchenyi István Egyetem

4. előadás Operációs rendszerek

Dr. Kallós Gábor

2014–2015 11

Informatika I.


Tartalom Áttekintés Az operációs rendszer mint virtuális gép és erőforrás-menedzser

Az operációs rendszer indítása BIOS, kernel

A számítógép működéséhez szükséges szoftverek Felhasználói felületek Karakteres, szöveges és grafikus

Folyamatok Életciklus, ütemezés Virtuális memória kezelése

Fájlkezelés Mapparendszer

Fájlrendszerek Védelem és biztonság Rosszindulatú programok

Ismert operációs rendszerek Windows Unix és Linux Android

A virtuális gép koncepció 2

Informatika I.


Áttekintés Az operációs rendszerre többféle definíció is létezik Egyet már láttunk korábban

Az operációs rendszer olyan alapvető fontosságú programcsomag, ami a hardvert közvetlenül kezeli, a felhasználó alkalmazásainak pedig egységes környezetet biztosít Példa: egy régebbi notebookon és egy vadonatúj desktop szg-en is probléma nélkül képesek vagyunk nyomtatni (kül. működésű elvű nyomtatókon is) – miközben a két gép hardvere erősen különbözik A működés valódi részleteit a sok felhasználó közül csak kevesen ismerik

A mai modern számítógépek már elképzelhetetlenek operációs rendszer nélkül A gép bekapcsolásakor elindul, és a kikapcsolás (azaz: a szabályos leállítás) előtt ez az a program, ami a többi program leállítása után utolsóként a processzort is megállítja

A számítógépek hőskorában (az 1960-as évek közepéig) a gépkezelő személyzet, az operátorok végezték a mai op. rdsz-ek alapfeladatait Eldöntötték, hogy a programot mikor lehetséges futtatni. Biztosították a futáshoz szükséges erőforrásokat. Jelezték a felhasználónak, hogy lefutott a programja. Segítettek az eredmények rögzítésében, pl. a nyomtatásban is.

3

Informatika I.


Áttekintés Az operációs rendszer mint virtuális gép Az op. rendszer a hardver eszközök kezelése közben elrejti a kezelés fizikai részleteit (ez a felhasználó számára általában érdektelen) Magasabb absztrakciós szintet biztosít, így a felhasználó egy egységes, kényelmes virtuális környezetet lát Példák: Az eszközök és a fájlok könnyen megjegyezhető, szimbolikus nevekkel kezelhetők (pl. K:), a programok kényelmesen, technikai részletek ismerete nélkül indíthatók, leállíthatók, és sok-sok magas szintű parancs segíti a munkát

A belső működési részletek elrejtése a biztonságot is növeli (gép védelme) Egy autó vezetés közben könnyen tönkretehető, egy szg. (használat/működés közben) nem könnyen

Valójában mi nem is direkt módon a szg.et kezeljük, hanem a rajta futó op. rdsz. által biztosított virtuális gépet

Az op. rdsz. mint erőforrás-menedzser Erőforrások: szolgáltatások, amiket a felhasználó igénybe vehet (sw, hw) A futó programok általában versenyeznek az erőforrásokért A megfelelő elosztás is az op. rdsz. feladata Igazságos, optimális, hatékony – melyik a jó?

4

Informatika I.


Az operációs rendszer indítása A szg. működése közben a programokat is programok indítják; kérdés: hogyan indul el az „első” program? Tudjuk már: bizonyos programok bele vannak építve a számítógép hardver elemeibe Ezek az apró programok képesek pl. arra, hogy önmaguk épségét leellenőrizzék és felismerjék a környezetüket

Több eszközhöz is tartoznak ilyen programok, a legfontosabb az alaplap és a videokártya BIOS-a (rövidítés: Basic Input-Output System) Tipikusan néhány megabájt méretű és napjainkban flash RAM-on tárolódik (cserélhetőség)

A BIOS működése: A gép bekapcsolásakor (ill. újraindítás után is) a BIOS elindul, és alapvető tesztekkel feltérképezi a hardver elemeket A kapott válaszok alapján értékeli, hogy az eszközök működőképesek-e (nem kiterjedt teszt, gyorsellenőrzés) Ha komolyabb problémát talál, akkor a kiírt üzenet(ek) mellett különböző ütemű csipogásokkal jelzi a hibákat

A hardverek gyorstesztje után elkezdi keresni az op. rendszert, és ha indíthatót talál, akkor elkezdi betölteni

*A BIOS-ba a gép indításakor beléphetünk, és a hardver környezet beállítását mi is tudjuk befolyásolni (pl. megcserélhetjük a háttértárak hiv. sorrendjét) → Megj.: A BIOS régebbi technológia, kiváltása folyamatban van 5

Informatika I.


Az operációs rendszer indítása Az operációs rendszer indulása Kernel (rendszermag) betöltése A kernel az op. rdsz. alapfeladatait és a hardver erőforrások (legfontosabbak: processzor és memória) kezelését végzi

A kernel inicializálja az eszközöket, majd a kül. speciális feladatokat elvégző, folyamatosan futó programokat Ezek a programok egy-egy konkrét funkcióval bővítik az op. rdsz. képességeit (pl. nyomtatási sorok kezelése, kül. hálózati és biztonsági funkciók)

A szolgáltatások elindulásával az operációs rendszer gyakorlatilag működőképessé vált (a felhasználó belépése következik) A felhasználó bejelentkezése után akár még további programok is elindulhatnak Ezek jellemzően apró segédprogramok (lásd: gyakorlat)

6

Informatika I.


A számítógép működéséhez szükséges szoftverek Az operációs rendszert a gép kötelező tartozékának tekintjük Egy gépen elvileg ugyan nem kötelező operációs rendszert használni, de ekkor annak funkcióit a gépen futtatott szoftvernek magának kell biztosítania Ez a legtöbb esetben óriási többletterhet jelentene a szoftver készítőjének, különösebb előny nélkül

A szg. működéséhez szükséges szoftverek tehát: Kernel – az operációs rendszer legfontosabb része; a hardver erőforrások kezeléséért felel A kernel egy „nem látható” program: nem tartozik hozzá felhasználói felület, mindvégig fut, de jellemzően nem látjuk a futó programok között A kernelnek általában van egy állandóan futó része, a többi funkció pedig modulárisan betölthető

UI (User Interface), felhasználói felület A számítógéppel való kommunikáció biztosítására (ember-gép kapcsolat)

Segédprogramok (utilities) Az op. rendszert sok (akár több száz) segédprogram egészíti ki a teljesebb, kényelmesebb működés érdekében Ilyenek pl.: pontos idő megjelenítése, szabad hely meghat.zása az adattárolókon, tömörítés támogatása, képek megjelenítése

Fejlesztőeszköz (ebből: felhasználói szoftverek) *Az előzőek alapján a rendszer már jól működik, de még nem fut rajta a saját programunk. Ezt meg kell írni (vagy mással kell megíratni), ehhez azonban fejlesztőeszközre van szükségünk. (Részletesebben lásd jegyzet)

7

Informatika I.


Felhasználói felületek A felhasználói felület az operációs rendszer nagyon fontos része Kidolgozottsága meghatározza az operációs rendszer használhatóságát, illetve a felhasználónak az arról alkotott képét (szép, könnyen kezelhető) A felhasználók leggyakrabban eszerint értékelnek, keveset tudnak az adott rendszer memória- és folyamatkezeléséről, biztonsági kérdéseiről és az egyéb részletekről

Természetesen a szoftvergyártók is felismerték ezt, igyekeztek/igyekeznek egyre „vonzóbb” felületeket készíteni; kezdetben: parancsok begépelése, később: egérműveletek támogatása, napjainkban: érintőképernyős fejlesztések

A felhasználói felületek típusai CLI (Command Line Interface), parancssori interfész A technikailag legegyszerűbb, legrégebbi típus; fix méretű karakterek a monitoron, csak billentyűzet használható Sokan korszerűtlennek tekintik, pedig ma is gyakran használatos (sokszor hatékonyabb és mindenképpen teljesebb, mint a szebb, grafikus felületekre beprogramozott funkcionalitás) Példa: néhány Linux parancs (lásd jegyzet) →

8

Informatika I.


Felhasználói felületek A felhasználói felületek típusai (folyt.) TUI (Text User Interface), szöveges interfész Hamar felmerült: egyes gyakran ismétlődő, jól behatárolható feladatokra kényelmesebb mo.ra van szükség Továbbra is kis erőforrásigény, karakteres felületen ablakos technikára emlékeztető képernyőképek („álgrafikus interfész”) Tipikusan a már meglévő operációs rendszerekhez készítettek ilyen felületű felhasználói programokat (a kizárólag szöveges interfészt használó op. rdsz.ek nem terjedtek el) Fénykorukat a (PC) DOS idején élték, első igazán sikeres képviselő: Norton Commander (fájlkezelő és egyéb segédprogram) Kényelmesebb op. rdsz. használat, funkciók bővítése, ügyes megjelenítési mód Ez a program sok más hasonló alkalmazás fejlesztését indukálta, pl. DOS Navigator →

GUI (Graphic User Interface), grafikus interfész Ezt használjuk általában napjainkban (látványos új megoldások) Grafikus felületű képernyőképek, itt jelennek meg az információk, nem különülnek el élesen a grafikus és szöveges elemek Jellemző az egér vagy érintőképernyő, ablakok, ikonok, gombok, görd.sávok stb. A háttérben komolyabb hardver igény (a modern gépeken ez rendelkezésre áll)

Kompatibilitás: a grafikus felületen is használható karakteres vagy szöveges UI

9

Informatika I.


Folyamatok Programjaink háttértárakon helyezkednek el, statikusak Sok fájlból állhatnak, van méretük, egy konkrét helyet elfoglalnak a tárolón

A folyamatok ezeknek a programoknak a futó (végrehajtási) példányai A folyamatok kezelése a modern op. rendszerek egyik legfontosabb tevékenysége

Egy folyamat lehetséges állapotai: megszületik („épp indul”), fut, várakozik, majd egyszer befejeződik és megszűnik Az állapotátmenetről a folyamat sokszor nem maga dönt, hanem az operációs rendszer szabályozza (ütemezés) A folyamat futás közben használja a processzort (másként: a proc. „futtatja”) és egyéb erőforrásokat is (pl. memóriát)

Folyamatot csak folyamat indíthat! Az op. rdsz. indulásakor elindul egy „ősszülő” folyamat, ami az összes többi folyamatot elindítja, ezekből egy hierarchikus rendszer alakul ki

Folyamat életciklus → (részletesebben lásd jegyzet) Az op. rdsz-nek nyilvántartást kell vezetnie a folyamatokról (processz tábla; kódok, állapotok stb.) 10

Informatika I.


Folyamatok Ütemezés Ütemezés: az azonos erőforrásokra igényt tartó folyamatok közötti választás, az erőforrás kiosztása (elsősorban: processzor) Azaz: az op. rendszer választ egy folyamatot a „futni akarók” közül, ez futhat a következő időszakban

Célok Minden folyamat lefusson (valamilyen módon minden folyamat kapjon processzoridőt) Válaszidő csökkentése – a felhasználó aktivitása és a rá adott első válasz közötti idő minimalizálása Példa: ha két ablakban két külön alkalmazást használunk, jogosan elvárjuk, hogy mindkét program „azonnal” reagáljon a lenyomott gombokra (egyprocesszoros gépen is)

A rendszer hatásfokának növelése A processzor minél nagyobb kihasználása, ha van futó feladat Átbocsátó képesség növelése (egységnyi idő alatt befejezett feladatok számának növelése, végrehajtási idő csökkentése, várakozási idő minimalizálása)

Alapötlet: az op. rdsz. ütemezésért felelős része, az ütemező (scheduler) (rövid) időnként megállítja az éppen futó folyamatot, elment minden adatot (ami a folytatáshoz szükséges), és ezek helyére betölti a futásra kiválasztott köv. folyamat adatait De: hogyan tervezzük meg a folyamatváltás időzítését és hogyan válasszuk ki a köv. futtatandó foly.-ot? (Bonyolult optimalizációs stratégiák a háttérben, prioritás és annak változtatása)

Virtuális memória kezelése Korábban már tanultuk (hardver, logikai memórialapok és fizikai lapkeretek), a vonatkozó (op. rdsz-es) részt lásd: jegyzet

11

Informatika I.


Fájlkezelés A fájl (állomány) a számítógép háttértárolóin lévő összetartozó kódok tárolási egysége Másként: adathordozón tárolt névvel azonosított kódegyüttes Adatainkat a háttértáron fájlokba rendezve tároljuk (pl. program, szöveges dokumentum, kép, számítási adatok – külön fájlokban)

Az operációs rendszer itt óriási terhet levesz a vállunkról, nem kell törődnünk … Az összetartozó adatok egyben tartásával A tárolás bitenkénti/bájtonkénti részleteivel A felhasználható szabad hely kiszámításával stb.

Fájlrendszer: lehetővé teszi a fájlok tárolását, használatát a felhasználó által elvárt kényelmes, hatékony, biztonságos módon Fájlkezelés: egységes logikai szemlélet a számítógépek különböző adathordozóin tárolt adatainak kezelésére A fájlok (nyilvánvalóan) olyan adathordozókon helyezkednek el, amelyek tartósan megőrzik a tartalmukat

Egy átlagos célra használt, otthoni számítógépen akár több százezer fájl is található Ezeket csak megfelelően csoportosítva lehetséges kezelni

Így a fájlrendszerek „kötelezően” támogatják a mapparendszer megvalósítását Azaz: a fájlok csoportosíthatók (mappák/könyvtárak), és a mappákban újabb almappák hozhatók létre A különböző fájlrendszerekben eltérő lehet a korlát fájlok és mappák maximális számára, a mappák max. egymásba ágyazhatóságára, a fájlok és mappák max. névhosszúságára vagy a fájlok ill. a teljes fájlrdsz. max. méretére 12

Informatika I.


Fájlkezelés Formázás: új adathordozó használatba vételekor fájlrendszert választunk, és az operációs rendszer (segédprogramja) az adathordozóra írja azokat az információkat, amik az adott fájlrendszer működéséhez szükségesek Formázáskor a háttértár tartalma jellemzően elvész

Az operációs rendszer támogatja a különböző fájlokkal kapcsolatos műveleteket (lásd még: gyakorlat) Fájlok egyedi elnevezése Sok fájl strukturált tárolása (mappákba szervezése) Fájlok visszakereshetősége, olvashatósága Fájlok létrehozása, módosítása Fájlok másolása, mozgatása Fájlok törlése, kukába helyezése Fájlok jogosultságainak kezelése (meghatározhatjuk, ki végezhet olvasási, írási, törlési, futtatási műveletet az egyes fájlokon) Fájltípusok meghatározása, kezelő programokhoz kapcsolása Pl. beállíthatjuk, hogy egy fájlkezelőben egy zenei fájlra kattintva azt valamely zenelejátszó program elkezdje lejátszani

Fájlok fájltípusnak megfelelő megtekintése Fájlrendszerek létrehozása az adathordozókon

Fontos fogalmak: aktuális könyvtár (azonosítás: .), szülőkönyvtár (azonosítás: ..), gyermekkönyvtár, elérési út (relatív, abszolút), dzsóker karakterek (?, *), maszkok (lásd még: gyakorlat) 13

Informatika I.


Fájlrendszerek (Megj: Sok fájlrdsz./op. rdsz. létezik, közülük néhány jellemző tulajdonságait tekintjük át) FAT, FAT32 A legáltalánosabb, kompatibilitási célú fájlrendszer Eredetileg az 1980-as években, a DOS operációs rendszerhez készült

Neve: arról a táblázatról (File Allocation Table, fájl-helykiosztási tábla), amiben nyilvántartja, hogy az adathordozó területén mely fájlok hol találhatók Fontos jellemző: az egyes FAT eszközöket külön-külön kezelhetjük, a jól ismert meghajtó betűjelek (A:, C: stb.) segítségével Eredetileg csak 8+3 karakteres fájlnevek használatára volt képes, és sok hasonló komoly korlátja volt (12 ill. 16 bites címrendszer) Újabb, fejlettebb változat: FAT32 (32 bites), itt a teljes rdsz. mérete elméletileg 2 TB (a gyakorlatban sokszor jóval kisebb, akár 100 GB alatt) a maximális fájlméret 4 GB Ez régebben nagyon nagynak látszott, ma már azonban jóval az otthon lejátszott videofilmek nagyságrendje alatt van, többek között ezért is szorult ki a számítógépek háttértárairól

A korábbi (kb. az évezredforduló előtti) Microsoft Windows operációs rendszerek a FAT és FAT32 fájlrendszereket használták Innen később „fő” rendszerként kiszorult, de használatba vehető (kompatibilitás)

Manapság: hordozható digitális eszközökön elterjedt (ennek oka talán leginkább a rendszer sokoldalú kompatibilitása) Ez a fájlrendszer kerül a pendrive-okra, MP3 lejátszókra, a fényképezőgépek és okostelefonok flash háttértáraira

14

Informatika I.


Fájlrendszerek NTFS A Windows NT (New Technology) hálózati op. rendszerhez fejlesztették ki Sok mindent „átörökölt” a FAT/FAT 32 rendszertől, de fontos újítások is megjelentek: adat helyreállítás, biztonság, hibatűrés, nagy méretű fájlok kezelése, többszörös adatfolyamok kezelése, fájltömörítés (fájlrendszer szinten, automatikusan) Pl. az áramkimaradásból származó fájlsérülések ellen az NTFS úgy védekezik, hogy az adatstruktúrát a tranzakciókon belül folyamatosan eltárolja, naplózási rekordokban

A hozzáférési biztonságot a fájlokhoz rendelt biztonsági attribútumokon keresztül garantálja az NTFS (Access Control List – hozzáférési lista) Az NTFS 2 TB maximális méretű lehet, de az egybefűzhető, ún. dinamikus kötetek segítségével ez tovább növelhető (16 TB-re) A felhasználókhoz kvótarendszer alakítható ki (bizonyos tárhelyméret nem léphető túl)

*EXT4 EXTended filesystem version 4, modern fájlrendszer A Linuxhoz fejlesztették ki még a 90-es évek elején, nagyon sikeresnek minősítik azóta is Nincsenek méretgondok: 1 mó TB elméleti méret a teljes rendszerre, 16 TB maximális fájlméret, egy mappába max. 64000 almappa kerülhet A töredezettség problémáját nagyon hatékonyan kezeli A különböző eszközöket egységesen kezeli egyetlen mappaszerkezetben (pl. egy CD tartalma a /cdrom mappában jelenik meg és a többi fájlhoz hasonlóan kezelhető) 15

Informatika I.


Védelem és biztonság Védelem: eljárások és módszerek olyan rendszere, amely lehetőséget teremt a számítógép erőforrásainak ellenőrzött és összehangolt elérésére Eredeti cél: az egyre összetettebbé váló (multiprogramozott) rendszerekben a folyamatok működése ne zavarja egymást, és meg lehessen akadályozni az osztottan használt erőforrások illetéktelen használatát A modern védelmi rendszerekben fontos szempont a rendszer komplex megbízhatóságának növelése is, a védelem a programhibáknak ill. a programok nem kívánt mellékhatásainak (tehát véletlen eseményeknek) a kivédésére szolgál A modern op. rdsz-ek ezt számunkra láthatatlan (vagy alig látható) módon biztosítják Példa: egy adott program meghibásodása (lefagyása) az összműködést nem teheti tönkre

Biztonság: szeretnénk, hogy a rendszer maga ill. a rendszerben tárolt adataink sérthetetlenek legyenek Szükség van pl. arra, hogy a rendszer védve legyen a jogosulatlan külső felhasználóktól

Védelem – belső probléma; biztonság – a külső környezetet is figyelembe kell venni A két témakör szervesen összefügg, hiszen a védelem a biztonságra épül Hasonló példa: lakásunk belső és külső biztonsága

A biztonság garantálásakor feltételezni kell szándékos és rosszindulatú támadásokat is a rendszer ellen 16

Informatika I.


Védelem és biztonság Biztonság (folyt.) A szándékos támadások fajtái Adatok illetéktelen olvasása, módosítása Adatok tönkretétele

A technikailag tökéletes biztonság sem elég, fizikai védelem is kell az eszközöknek (pl. ne lehessen a védett adattárolóval „kisétálni”) Abszolút biztonságos rendszert nagyon nehéz létrehozni, ezért az általános célkitűzés az, hogy a „támadás” költsége nagyobb legyen, mint a remélhető haszon A felhasználók azonosítása (cél: a jogosulatlan hozzáférés megakadályozása) Személyes tulajdonság alapján (pl. ujjlenyomat) A felhasználó tulajdonában levő tárgy alapján (pl. azonosító kártya) Csak a felhasználó által ismert információ alapján (pl. jelszó)

Az utolsó módszer valósítható meg a legegyszerűbben, ez a leggyakoribb A jó jelszó „nehezen kitalálható”, de nem is annyira bonyolult, hogy le kelljen írni (!) Pl. értelmes szó, és csak kisbetűk vannak benne: szótárprogrammal nem túl nehezen feltörhető

A beléptetési biztonságot növelő általános módszerek A rendszer a felhasználónak vagy a rendszergazdának jelzi a gyanús aktivitást Tájékoztatás az utolsó sikeres és sikertelen belépésről, ill. arról, hogy az utóbbi időben hány sikertelen belépési kísérlet történt Néhány hibás jelszó megadása után a rendszer „kidobja” a felhasználót egy időre, vagy lelassítja az újabb próbálkozásokat („időhúzás”) 17

Informatika I.


Védelem és biztonság Rosszindulatú programok Vírus (Virus) Programrészlet (általában nem önálló program), amely megpróbál más programokat „megfertőzni”, vagyis a kódjukba a saját utasításait beszúrni A fertőzött program elindításával a vírus futni kezd, ami (a további szaporodás mellett) valamilyen káros tevékenység végzését jelenti (általában fájlok módosítása, törlése, vagy a rdsz.paraméterek megváltoztatása) A készítők általában még arra is figyelnek, hogy ne derüljön ki túl hamar a károkozás A fertőzés alapja egy futtatható fájl módosítása (pl. UNIX/Linux alatt nem megy, Windows alatt igen)

Trójai faló (Trojan horse) vagy rejtekajtó (Trap door) A felhasználók a legtöbb rendszerben futtathatják a saját maguk és mások által írt alkalmazásokat A trójai faló típusú program a hasznos és dokumentált működésen túl beépít valamilyen, csak a programozó által ismert funkciót (pl. a felhasználó védett fájljait lemásolja)

Féreg (Worm) Olyan rosszindulatú program, amelynek célja a rendszerbe való bejutás után önmagának minél több példányban való futtatása Általában közvetlenül nem rombolja a rendszert, „csak” kritikusan lelassítja a teljesítményét

Védekezés: szokásos védelmi eljárások (vírusölők, tűzfal, spamszűrés stb.), lehetőleg csak gyári szoftverek alkalmazása, gépünk rendszeres átvizsgálása 18

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek MS Windows 1980-as évek eleje: a Microsoft jó üzleti érzékkel felvásárolta, és fejlesztette az akkor nagyon népszerű DOS operációs rendszer különböző változatait; Az alapító tulajdonos (Bill Gates) felismerte, hogy a széles körben való elterjesztéshez egyszerű, kényelmes grafikus felületre van szükség 1983: a MS bejelentette egy grafikus felhasználói felületű, többfeladatos rendszer létrehozását (Interface Manager, később: Windows), de a megjelentetés késett Versenytársak: sok más cég is nagy erőkkel dolgozott a fejlesztéseken; voltak, akik technológiában jóval a Microsoft előtt jártak, de nem volt olyan marketingjük és alakuló felhasználói bázisuk, mint a DOS kapcsán a MS-nak (Hiába jó egy op. rdsz., ha kevesen használják, nem írnak rá programokat, és ha nem írnak rá sok programot, kevesen fogják használni – ördögi kör)

1985 nov.: kijött a MS Windows első változata →, de lényeges problémákkal Lassú, sok hiba a működésben, ráadásul lopott ötletek (szabadalmak) miatt perelték a MS céget… (Akkor: 286-os gépek)

A MS igyekezett mindenkivel megegyezni, fizetett a licenszekért, és közben folytatta a fejlesztést 19

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek MS Windows (folyt.) A stratégia nagyon sikeresnek bizonyult hosszabb távon Az összevásárolt ötletek/fejlesztések későbbi valós értékéhez képest csak jelentéktelen összegeket fizettek ki Megszabadultak a vetélytársak többségétől

A viszonylag olcsón árult Windows egyre jobban terjedni kezdett a piacon (a hibák ellenére) Jelentős támogatás: sikeres szoftverek Windowsra írt változatai, pl.: Aldus Pagemaker kiadványszerkesztő, Corel Draw rajzoló vagy a MS által „házon belül” készített Word szövegszerkesztő és Excel táblázatkezelő

1987: Windows 2.0, a szabadalmi viták miatt újabb, évekig tartó pereskedési hullám, végül győz a MS 1990 és 1992: 3.0, majd 3.1 változat, ez utóbbi volt az első magyar nyelvű verzió (sikeres) A MS itt vezette be a virtuális memória és a mai napig is sikeres True type betűtípusok használatát Egyre több sikeres alkalmazás, ügyes piaci stratégia, milliós eladások

Új cél: nagyon hamar piacra kell dobni az újabb (továbbfejlesztett) rendszert még akkor is, ha hibák vannak benne – ezzel sikerül megelőzni a konkurenciát

20

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek MS Windows (folyt.) (A fejlesztés az 1980-as évek végén szétágazott, otthoni és vállalati (hálózatos, komolyabb) felhasználók felé – Windows 95 és Windows NT típusú op. rdsz-ek) 1995 nyár: Windows 95, újabb sikeres újítások A beépített eszközmeghajtók automatikusan használatba tudták venni (plug-and-play) az akkori kurrens hardver eszközöket (korábban pl. egy egér használatához a floppyn mellékelt egérkezelő programot is telepíteni kellett) Ez már önálló operációs rendszer De: ez a rdsz. is sok hibát tartalmazott (pl. kék halál), és a MS agresszív (sokszor visszatetsző) marketing stratégiát folytatott Sokan úgy vásárolták meg a programot dobozban, hogy nem is volt számítógépük…

A Windows 98 és ME (Millenium Edition, 2000) a 95-höz képest néhány funkcióval bővült, elsősorban az új, fejlettebb hardverhez igazították Pl. a 98-as verzió támogatta először a DVD-lemezek olvasását

21

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek MS Windows (folyt.) 1993: megjelent a Windows NT (New Technology) hálózatos op. rdsz. a 3.1-es verzióval A kitűzött célok (1988) a következők voltak: kiterjeszthetőség, átvihetőség, megbízhatóság, kompatibilitás és nagy teljesítmény Sikeres megvalósítás, jelentős különbség az addigi Windows verziókhoz képest (az NT sokkal megbízhatóbb, 32 bites) Legfőbb ok: alapok „tiszta” újragondolása, újraírás

Az NT kétféle változatban került forgalomba: munkaállomás (asztali gép) – Workstation; kiszolgáló – Server Későbbi NT-k: 1994, 1996

Ezen vonal folytatása volt a Windows 2000 Stratégiaváltás: a Microsoft felhagyott azzal, hogy otthonra és céges környezetre különböző operációs rendszert tervezzen, újra egyesült a két ág 2001: Windows XP (eXPerience, élmény) Itt a kül. felhasználói igényeket már (és azóta is) ugyanazon a rendszeren belül hangolják (Home és Professional változatok, főként üzleti szempontból fontos a megkülönböztetés) „Innovatív élmények”, egyszerűsített, hatékonyabb grafikus felhasználói felület, újítások a multimédiás anyagok kezelésében

2006: Vista Nem tekinthető sikeresnek 22

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek MS Windows (folyt.) 2009: Windows 7 (2012: Windows 8) Főbb célok: kényelmes felhasználói felület, gyorsindítás eszköztár, biztonság, otthoni hálózati funkciók Maximum 2 processzort támogat, a 32 bites verzió maximum 4 GB (gyakorlatilag valamivel kevesebb), a 64 bites egyes változatai pedig elvileg 192 GB (!) memóriát képes(ek) kezelni Az alkalmazások a virtuális memóriát látják, aminek felső része csak a rendszeré (pl. kernel), az alsó a felhasználói programoké

Kék halál Régi Windows hibaforrás: a meghajtóprogramokat az op. rdsz. részeiként kezelte, így azok rendszerszintű hibákat okozhattak A Vista óta egyre több meghajtóprogram normál felhasználói programként működik, ez megszüntette a rdsz.összeomlások jelentős részét

Nem személyi számítógépekre tervezett Microsoft operációs rendszerek Windows kiszolgáló gépekre és mobil eszközökre Ismert képviselők: CE (Embedded Compact) (a mai napig sok GPS futtatja), és Windows Mobile termékek 23

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek

24

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek

25

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek Unix (fejlesztéstörténet) Eredeti ötlet, „álom” (1960-as évek): több amerikai (MIT, Bell, General Electric) cég közösen egy „mindentudó”, korszakalkotó op. rendszert akart kifejleszteni (Multics) Nem sikerült, a projekt abbamaradt; de az egyik fejlesztő önállóan tovább dolgozott, jóval szerényebb célokat kitűzve maga elé…

Első változat: Ken Thompson, Bell Laboratories, 1969, egy DEC PDP-7-es gépre, eredetileg assembly nyelven, később egy általa direkt ezért kifejlesztett B nevű nyelven A rendszer neve: Uniplexed Operating and Computing System (UNICS) Tréfás változatok szerint a név eredete: eunuch Multics :-)

Később Brian Kernighan és Dennis Ritchie (a C programnyelv megalkotói) is csatlakozott a fejlesztéshez Cél: hatékony futtatható kódot lehessen a forráskódból előállítani

A UNIX rendszer kódját ettől kezdve nagy részben C nyelven (újra)írták (hordozhatóság) 1976: publikusan kibocsátott első változat Jóval megbízhatóbb volt, mint az akkori ismert operációs rendszerek Forráskódja is nyilvános volt, mindenki fejleszthette, javíthatta, bővíthette Gyorsan terjedt, kutató intézetekben és egyetemeken használták

1970-es évek végétől: a kereskedelmi cégek is beszálltak, nagy fantáziát láttak benne, saját Unix változatok (pénzért) 1980-as évektől: erős piaci igény arra, hogy bármely UNIX-os alkalmazói program futni tudjon bármelyik UNIX-os gépen (akár más platformú UNIX alatt) Egységesítési törekvések, pl. POSIX szabvány

A UNIX napjainkban is nagyon népszerű és sikeres operációs rendszer 26

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek Linux 1983: kezdeményezés, hogy szabadon elérhető (nem fizetős) Unix-szerű operációs rendszert fejlesszenek ki (GNU projekt) 1991: Linus Torvalds finn egyetemista a PC-jére (386-os) írt egy Unix szabványnak megfelelő (POSIX) rendszermagot A rendszermag forráskódját nyilvánosan elérhetővé tette, és a GNU projektben elkezdték azt használni A meglévő GNU elemek az elkészült kezdetleges rendszermagot jól kiegészítették

A rendszer bárki számára ingyen elérhető volt, és látványos fejlődésnek indult A rendszer neve: a Linus keresztnévből és a Unix „x” végződéséből

Több csapásirány a fejlesztésben, disztribúciók: Slackware, RedHat, Ubuntu, Suse (Linux) Disztribúció: valamely szervezet saját maga dönt a használt felhasználói felületről és a sokezernyi segédprogram összeállításáról

Napjainkban a Linux az egyik legelterjedtebb operációs rendszer A szuperszámítógépek >90%-a, a 10 legerősebb számítógép mindegyike, az okostelefonok >50%-a, a webszerverek 70%-a Linux operációs rendszerrel dolgozik (2013-as adatok) A Linuxok emellett (természetesen) személyi számítógépekben (asztali, notebook, netbook, ultrabook), tabletekben, DSL modemekben, routerekben, DVD lejátszókban, GPS-ekben, háztartási gépekben stb. futnak A kiszolgálókon és az eszközökbe ágyazott rendszereknél a felhasználó sokszor nem látja direkt módon az op. rdsz-t, az pedig csendben, – jó esetben – hibamentesen végzi a dolgát 27

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek Linux (folyt.) A Linux jellemzői Biztonságos, stabil, szabad (ingyenesen használható és módosítható) rendszer Kiváló támogatás (support; pl. fórumok) Nagyon sok sikeres alkalmazás, jellemzően ingyenesek (de: egyes alkalmazások lehetnek fizetősek) A telepítés egyszerű és gyors (egy kattintásból vagy egyetlen parancs begépeléséből áll – ellentétben a PC-s Windows rendszerrel; ugyanígy az eltávolítás is; újraindítás nem szükséges!) A frissítés automatikus, és nem csak a szűken vett operációs rendszer frissül, hanem az összes telepített alkalmazás is

Android Igény a mobiltelefónia fejlődésével (egyre komolyabb teljesítményű eszközök): a mobil eszközök a gyártók egyedi fejlesztései helyett kapjanak valami egységes platformot (akár: operációs rendszert) Régi telefon: egyszerű testreszabhatóság (néhány háttérstílus + egyedi csengőhangok); újabb mobil eszközök: kompakt, mini számítógépek (a telefonálás mellett sok más funkció)

A mobil eszközök sajátosságai: kis méretű érintőképernyő, gyenge processzor, kevés memória, kevés tárhely, billentyűzet és egér hiánya, tartós vezeték nélküli használat Az Android fejlesztését az azonos nevű cég kezdte, ezt a Google 2005-ben felvásárolta (további fejlesztésre) 28

Informatika I.


Ismert operációs rendszerek Android (folyt.) Az Android egységes, nyílt forráskódú operációs rendszer, Linux alapokon (rendszermagon) fut A Linux kernel tartalmazza a hardver által kezelendő eszközök meghajtóprogramjait (ezeket a gyártók írják) Ide tartozik a képernyő, a kamera, a mikrofon, a hangszóró, a WLAN (Wifi), az A-GPS, a Bluetooth, az iránytű, a gyorsulásmérő, a flash memória és minden egyéb eszköz működéséhez szükséges meghajtóprg. A Linux rendszer végzi az eszközök alapvető kezelését, ütemezi a folyamatokat

A felh.ói felület kezelése és a tényleges alkalmazói szoftverek futtatása átkerült egy virtuális gépre Az Android rendszer egy Java virtuális gépet futtat (a rendszerre írt programok is ezen a virt. gépen futnak) A felhasználó már az „igazi” op. rdsz-t nem is érzékeli, hanem egy kényelmes felhasználói felületet lát A különböző hardverek ellenére a megírt programok más gyártó hardvereszközein is futhatnak (a virtuális gép azonos lehet, alatta a tényleges, különböző eszközök kezelését pedig a Linux rendszer végzi)

Az Android 2008 őszén jelent meg, az első évben egyáltalán nem volt sikeres Az újabb verziók egyre hatékonyabban kihasználták a hardvereket, és egyre jobban eltalálták a felhasználók igényeit 2010: már 50%-os részesedés az okostelefonok piacán; később a frissen megjelent táblagépek között is rohamosan terjedt, 2013-as adatok szerint közelíti az 50%-ot

29

Informatika I.


Virtuális gép koncepció Az informatikai hardverek és alkalmazások fejlődésével egyre jobban előtérbe kerülnek a különböző virtualizációs technikák Mint már tanultuk, a modern op. rendszerek egyik funkciója is a virtualizáció

A virtualizáció újabb lépcsőfoka: a futó operációs rendszeren egy újabb komplett számítógépet hozunk létre virtuálisan, hogy abban egy másik op. rendszer futhasson (azaz: több op. rdsz. fut egyidőben!) A futtató, valós hardveren futó operációs rendszert gazdának (host) hívjuk, a virtuális környezetben futót pedig vendégnek (quest)

Miért lehet szükséges a vendég op. rendszer futtatása? (részletesebben lásd jegyzet) Másik operációs rendszer ideiglenes használata Pl. Linuxos notebookon egy Windows programot akarunk elindítani, eredeti környezetben

Régi operációs rendszer használata Pl. egy valamikor DOS vagy Windows 3.1 alatt futó programot akarunk elindítani, amelyek későbbi rendszerekben már nem futnak – adatmentés

Program tesztelése Pl. egy programot a lehetséges felhasználói kör alapján angol, magyar, német, spanyol és orosz nyelvű, 32 és 64 bites rendszereken kell kipróbálni

Hálózat kialakítása és tesztelése Egy gépen indított több virtuális gépen egyszerűen és olcsón tesztelhetünk hálózati funkciókat, vagy a saját alkalmazásunk több gép közötti hálózati működését

Felhasználói támogatás (helpdesk) Pillanatképek, visszaállítás 30

Informatika I.


Virtuális gép koncepció Virtuális gép létrehozása és használatba vétele A gazdagépen szükséges egy virtuális gépet megvalósító szoftver → Ebben először létre kell hozni a vendég gépet, majd be kell állítanunk a hardver fontosabb paramétereit és a hálózati kapcsolatokat Pl. mennyi RAM legyen a gépben, és mekkora háttértárral dolgozhasson

Ezután be kell állítanunk, honnan tudjuk az új gépünket telepíteni Szokásos megoldás tipikusan: egy DVD vagy DVD-képfájl

Végül az elkészült gépet a gazdagépen el kell indítanunk, és ettől kezdve a valós gépekhez hasonlóan kezelhető

(Windows 7-es virtuális gép kezelését részletesen lásd: gyakorlat)

Külön köszönet: Pukler A. és Fülep D. kollégáimnak

31

Informatika I.


Zh kérdés minták Az operációs rendszer feladatai

32

Informatika I.


Zh kérdés minták

33

4. előadás. Operációs rendszerek. Dr. Kallós Gábor

Recommend Documents