Elérhetőségek
Operációs rendszerek
Nagyváradi Anett
MINB240 V2+2+0
Rendszer és Szoftvertechnológia Tanszék Boszorkány út – B138 Tel.: 3634-es mellék
[email protected]
Dr Iványi Péter Nagyváradi Anett Radó János
http://e-oktat.pmmf.hu/operacios_rendszerek_szt Fogadóóra: hétfőnként 13:30-14:40-ig
2
Előadás és gyakorlatok
Félévi követelmények 2 db zárthelyi dolgozat gyakorlati órákon gyakorlati és elméleti anyagból pótlás: egyszeri - félév utolsó hetében minimum követelmény: 50% (külön-külön, zhnként) vizsgajegybe beszámítás: 30%-ban Vizsgaidőszakban – vizsga zh – csak elméleti anyagból - teljesítendő: minimum 50%
Az előadások látogatása kötelező – nincs katalógus (de a fóliasor csak vázlat!!!) Gyakorlatok látogatása kötelező – katalógus Megengedett hiányzás mértéke: TVSZ szerint
3
4
Jegyzet
Ajánlott irodalom
Előadás segédlet elérhető: http://e-oktat.pmmf.hu/operacios_rendszerek_szt
CSAK VÁZLAT!!!
• A.TANENBAUM: Operációs rendszerek, Panem Kiadó Kft., 2007 • Kóczi Annamária, Kondorosi Károly: Operációs rendszerek mérnöki megközelítésben, Panem Kiadó Kft., 2004
Kérem kinyomtatva előadásra elhozni az anyagot – jegyzetoldal.
5
6
Félévi tematika hét 1
előadás Követelményrendszer ismertetése, bevezetés
gyakorlat -
2
Definíció, történet, fajták, strukturák, processzusok
általásos ismeretek, putty
3
Szálak, IPC
jogosultságrendszer linux alatt
4
Ütemezés
fájlműveletek
5
Deadlock es algoritmusok
vi
6
Memória kezelés 1
szűrés, keresés
7
Memória kezelés 2
zh1
8
Tavaszi szünet
Tavaszi szünet
9
Input Output 1
reguláris kifejezések
10
Input Output 2
sed
11
File rendszerek felépítése
awk
12
File rendszerek, CD-ROM, FAT, NTFS, stb
awk
13
Biztonság
shell scriptek
14
Egyéb operációs rendszerek
zh2
15
Összefoglalás
pótzh
Operációs rendszerek 0. előadás Bevezetés 7
Mikrogép architektúra
PC architektúra
9
Memória hierarchia
10
Merevlemez
11
12
Számítógép rendszer • • • • • •
Processzor Belső memória Lemezek Hálózati csatolók Nyomtatók Egyéb I/O eszközök
Számítógép rendszer
Nyers hardver fölötti szoftver réteg
Virtuális gép Operációs rendszer
13
Operációs rendszer
14
Mi is az operációs rendszer? Virtuális gép
• Legalapvetőbb rendszerprogram kezeli a rendszer erőforrásait, alapot biztosít a felhasználói programok írásához
ill.
erőforrás kezelő
Felülről - lefelé Alulról - felfelé Felhasználó felé olyan A processzorokért, felületet nyújtson, memóriákért, I/O melyet könnyebb eszközökért versenyző programozni, mint a programok számára mögöttes hardvert szabályos, felügyelt módon biztosítsa ezeket 15
16
Történet - lyukkártya
Történet - első digitális sz.gép
• Joseph Jacquard (1752-1834)
• Charles Babbage (1832) • Ada Lovelace (Ada Byron)
lyukkártya vezérlésű szövőgépe 17
Történet – elektromos leolvasás • Herman Hollerith (1860-1929)
18
Történet - Első generáció • Első generáció (1945-55)
lyukkártyák elektromos leolvasása
Vákuumcsövek, kapcsolótáblák – Vákuumcső - meghibásodás – Programozás :kapcsolótáblákkal – Abszolút gépi nyelv – Operációs rendszer fogalma ismeretlen – 1950-es évekre lyukkártya 19
20
Lyukkártya
Digitalizálódás
21
Történet - Második generáció
Kötegelt rendszerek • Gyűjtsünk össze egy kötegre való feladatot • Egy olcsóbb géppel olvastassuk mágnesszalagra IBM 1401 • Másik drágább, gyorsabb géppel végeztessük el a számításokat IBM 7094
• Második generáció (1955-65) Tranzisztorok és kötegelt rendszerek
• Feladat futtatása: – – – – –
22
programozó papírra írta a programot ezt kártyákra lyukasztották kártyacsomagot a beviteli terembe vitték átadták az egyik kezelőnek mikor a gép végzett, az eredményt a kiviteli teremben kinyomtatta 23
24
Bemenetei feladat
Új korszak – a tranzisztor • Megbízható működés • BM Stretch: 50,000 ops/sec, 3.5 millió $
Tipikus bemenetei feladat (batch program) szerkezete
• Programozási nyelvek: FORTRAN, assembly
• Tipikus operációs rendszerek FMS (Fortran Monitor System) IBSYS 25
Történet - Harmadik generáció Harmadik generáció (1965-80)
26
Multiprogramozás és spooling • Szalagra várakozás. I/O várakozás Æ üresjárat
Integrált áramkörök és multiprogramozás
Multiprogramozás
• IBM System/360 • Új módszerek – multiprogramozás – spooling
• Háttértárolás - Spooling technika (Simultaneous Peripherial Operatiopn On Line) 27
28
Multiprogramozás alapelve
Még pár újdonság • Időosztásos rendszer kialakulása CTSS (M.I.T.) • Számítógép szolgáltató fejlesztése MULTICS • Miniszámítógépek • Ken Thompson – UNIX • IEEE - POSIX szabvány 29
POSIX
30
Történet - Negyedik generáció
Portable Operating System Interface rendszerinterfész definiálása, mely alkalmas hordozható alkalmazások készítésére Æ ~200 C függvény segítségével adja meg • Többfelhasználós Æ több folyamat futtatására alkalmas környezet (egyedi azonosító) • Hierarchikus állományrendszer • Védelmi rendszer Æ felhasználók adatainak elérését védelmi rendszer szabályozza
• Negyedik generáció (1980-tól) Személyi számítógépek – LSI (Large Scale Integration) – Mikroprocesszor – Kezdetben kép op.rsz. uralta a piacot: • Microsoft DOS • UNIX
– Hálózati operációs rendszerek, osztott operációs rendszerek fejlődése 31
32
Personal Computer
Merre tartunk? Mooretörvénye
• PC 1970-es évek: Apple, Commodore, Radio Shack • 1981: IBM PC • 1984: Macintosh (Mac 1984 commercial)
1970 Datapoint 2200
1977 Apple II
1979 Altair
1981 IBM5150
1984 Apple Machintos 33
Fogalmak
34
Processzusok
• Rendszerhívások – kiterjesztett utasítások
• Program, adat, verem szegmensekből áll
Az op.rsz. és a felhasználói programok közötti kapcsolatot biztosító kiterjesztett utasításkészlet
• Processzus – egy végrehajtás alatt lévő program Címtartomány Regiszterkészlet Processzustáblázat
35
36
Alapvető processzuskezelő rendszerhívások
Rendszerhívások • Programok és az op.rsz. közötti szolgáltatások igénybevételének eszközei. • Speciális gépi utasítás – trap (csapda) - paraméterátadás - HW működési mód váltás - paraméterek másolása - elágazása a hívott szolgáltatáshoz - visszaadott paraméterek másolása - visszatérés a hívóhoz
• Processzust létrehozó és megszűntető rendszerhívások – Pl.: parancsértelmező / shell – Gyermekprocesszusok – Processzusok közötti kommunikáció
• Memóriakezelő rendszerhívások • Fájlrendszerrel kapcsolatos rendszerhívások 37
38
Fájlok
Hierarchikus felépítés
• Rendszerhívások szükségesek: fájlok létrehozására, törlésére, olvasására, írására Katalógus / könyvtár / directory
39
• Processzushierarchia: – – – –
nem túl mély (max. 3 szint) rövid életű (percek) korlátozott vezérlés, elérés munkakatalógus
• Fájlhierarchia: – több szint is lehet – hosszú életű (évek) – majdnem minden felhasználó számára van jogosultsági rendszer – útvonalnévvel azonosítható 40
Unix rendszerek sajátossága • Katalógusvédelem: 9 bites bináris védelmi kód - rwx rw- r-- (user, group, other) Fájl írása: – – – –
Mountolás • Fájlrendszerek felcsatolása a könyvtárstruktúrába
open jogok ellenőrzése fájlleíró hibakód 41
Specifikus fájlok , Pipe-ok
42
Parancsértelmező - shell
• Specifikus fájlok
Nem az operációs rendszer része!
– Blokk specifikus fájl (lemezek) – Karakter specifikus fájl (nyomtatók, modemek)
• Pipe: Két processzus összeköttetésére alkalmas fájl
43
44
Operációs rendszerek belső szerkezete • • • •
Monolitikus rendszer • Legelterjedtebb szervezés • Struktúrája a struktúrálatlanság • Az op.rsz. eljárások gyűjteménye – bármelyik szabadon hívhatja a másikat
Monolitikus rendszerek Rétegelt rendszerek Virtuális gépek Kliens-szerver modell - mikrokernel
45
Monolitikus rendszer
46
Rétegelt rendszerek • az op.rsz. rétegekből álló hierarchia is lehet • minden réteg az alatta lévőre épül pl.: T.H.E. (Technische Hogeschool indhoven) Dijkstra 1968. Réteg
MULTICS 47
Feladat
5
A gépépkezelő
4
Fehsználói programok
3
I/O kezelése
2
Gépkezelő - processzuskommunikáció
1
Memória és dobkezelés
0
Proesszor hozzárendelés és multiprogramozás
48
Rétegelt rendszerek
Virtuális gépek • virtuális gépmonitor
49
Kliens-szerver modell Mikrokernel
50
Kliens-szerver modell Mikrokernel
• Op.rsz. részek magasabb rétegbe helyezés • Az op rsz több funkcióját felhasználói processzusokra bízzák • A kernelnek csak a kliens és szerver közötti kommunikációt kell kezelnie
51
52
Unix - Linux • 1960. többfelhasználós operációs rendszer kifejlesztése • 1969. Ken Thompson a UNIX kezdetleges változatának a kifejlesztése • C nyelvre való áttérés • Modularizálás • 1971-ben publikálták az első UNIX kézikönyvet • Berkeley Egyetem 1974-ben jutott hozzá egy UNIXlicenszhez
• rejtett
53
54
BSD
Sun Solaris
Berkeley Software Distribution
Solaris Operating System • SUN Microsystems cég által kifejlesztett • Korábbi verziók: SunOS (BSD Unix-on) • Elsődlegesen SPARC processzorokra írták • Solaris-x86 PC-re
• 1977. Bill Joy először kiegészítő Sixth Edition Unix-hoz (1BSD) • Majd önálló, teljes rendszer • legfőbb komponense a [Pascal programming language|Pascal]] fordító • 1978. 2BSD – két új program • Vi – szövegszerkesztő • C shell - parancsértelmező 55
56
IBM AIX
I5/OS
Advanced Interactive eXecutive • IBM fejlesztés (1986) • IBM POWER vagy PowerPC architektúrára • JFS2 (Journaled File System) fájlrendszer bevezetése
iSeries vagy AS/400 néven is ismert 1988 • IBM System i rendszereken használt operációs rendszer • architektúrája 128 bitre van tervezve • struktúrája nem processzorközpontú, hanem alkalmazáscentrikus
57
Windows
58
Windows történet
• ablaktechnikán alapuló rendszer • „mindent szabad, kivéve néhány dolgot” elv alapján épültek fel • felhasználói programok a teljes rsz-t elérték Æ biztonság hiányaÆ • New Technology – fájl szintű Hozzáférés Vezérlő Lista alapú jogosultságkezelés 59
1985 Windows 1.0 1990 Windows 3.0 (a legsikerültebb verzió) 1992 Windows 3.1 (ez az első Windows, ami IBM XT-ken már nem működik) 1993 Windows NT (New Technology, ez volt az első önálló operációs rendszer, ami nem igényelt DOS-t maga alá) 1994 Windows 3.11 (for Workgroups, hálózati támogatottsággal) 1995 Windows 95 (önálló operációs rendszer, CD-n is forgalmazták) 1996 Windows CE (laptopokra és palmtopokra) 1998 Windows 98 (sok 95-ös hiba kijavítása, főleg az Internetes lehetőségei) 1999 Windows Me 2000 Windows 2000. (NT és 9x vonalak összefonása) 2001 Windows XP (=eXperience - élmény) A Stabil NT/2000-es folytatása 2007 Windows Vista 60 2010 Windows 7 munkanével (hipervizor technika )
OS/2
Novell Netware
Operating System/2 (1988) • IBM és Microsoft által fejlesztett rendszer • Az IBM Personal System/2 rendszerekre • HPFS (High Performance File System) fájlrendszer
• Hálózati operációs rendszer (1983) • Diszkmegosztás helyett fájlmegosztás • Különféle, különálló hálózatok egy egységes hálózattá való összeintegrálása • Bármikor, bárhonnan elérhető
• Hosszú fájlnevek • Kis és nagybetűérzékeny • Hatékonyabb lemezkihasználtság
– a különféle hálózati platformokról – asztali operációs rendszerekről – vezeték nélküli eszközökről
• Moduláris felépítés 61
Összefoglalás • Vizsgálat kétféle nézőpontból • Erőforráskezelők • Kiterjesztett gépek
• Történet • Először csak gépkezelő helyettesítése • Korszerű, multiprogramozható rendszerek
• Minden operációs rendszer lelke: • Megvalósított rendszerhívások készlete
• Többféleképpen struktúrálhatóak • Monolitkus, rétegelt, virtuális gép, kliens szerver modell 63
62
