Spusˇteˇnı´ pocˇı´tacˇe
Syste´move´ prostrˇedky soucˇasneˇ pouzˇitelne´ pouze jednı´m programem:
BIOS (Basic Input-Output System)
Operacˇnı´ syste´my
tiska´rna;
konfigurace pocˇı´tacˇe z pameˇti CMOS;
procesor (!);
autonomnı´ test pocˇı´tacˇe prˇi spusˇteˇnı´;
Michal Houda
soucˇasneˇ pouzˇitelne´ vı´ce programy, ale ty se o prostrˇedek musı´ rozdeˇlit:
inicializace komponent;
[email protected]
pameˇt’;
prˇeda´nı´ rˇ´ızenı´ zavadeˇcˇi operacˇnı´ho syste´mu.
Jihocˇeska´ univerzita v Cˇesky´ch Budeˇjovicı´ch Zemeˇdeˇlska´ fakulta
obrazovka; za´znamova´ zarˇ´ızenı´ (pevny´ disk, . . . );
pouzˇitelne´ bez omezenı´: syste´move´ hodiny.
Operacˇnı´ syste´my – p. 1/48
Osnova
Operacˇnı´ syste´my – p. 3/48
´ koly OS U
Operacˇnı´ syste´m
definice operacˇnı´ho syste´mu;
za´kladnı´ programove´ vybavenı´ pocˇı´tacˇe;
u´koly operacˇnı´ho syste´mu;
program stojı´cı´ nad vsˇemi ostatnı´mi programy;
souborove´ syste´my;
´ koly operacˇnı´ho syste´mu U spra´va pameˇti;
kontrola nad prˇ´ıstupem k jednotlivy´m prostrˇedku˚m – hardwaru (procesoru, pameˇti, vstupnı´m a vy´stupnı´m zarˇ´ızenı´m, . . . )
prˇehled operacˇnı´ch syste´mu˚.
Operacˇnı´ syste´my – p. 5/48
spra´va procesu˚; spra´va zarˇ´ızenı´.
. . . spra´vce syste´movy´ch prostrˇedku˚
Operacˇnı´ syste´my – p. 2/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 4/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 6/48
´ koly OS U
´ koly OS U Spra´va pameˇti
´ koly OS U
Spra´va procesu˚ – multitasking
prˇideˇlova´nı´ pameˇti jednotlivy´m procesu˚m; udrzˇova´nı´ informacı´ o pameˇti, ktera´ je volna´ a obsazena´;
Spra´va zarˇ´ızenı´ – za´kladnı´ sche´ma
soucˇasny´ beˇh vı´ce u´loh (programu˚) v jednom syste´mu; operacˇnı´ syste´m zajisˇt’uje spravedlive´ rozdeˇlenı´ syste´movy´ch prostrˇedku˚ mezi jednotlive´ aplikace;
odebra´nı´ pameˇti skoncˇene´mu programu (procesu); ochrana pameˇti;
pocˇı´tacˇ (aplikace, proces) ⇄ ovladacˇ (program) ⇄ zarˇ´ızenı´ (periferie, device)
mozˇnost prˇepı´na´nı´ mezi programy – u´koly (task switching);
pojem odkla´dacı´ soubor (swap file).
kooperace (procesy na poprˇedı´ a pozadı´); preemptivnı´ multitasking (prˇirˇazenı´ priorit).
Operacˇnı´ syste´my – p. 7/48
´ koly OS U
´ koly OS U Spra´va procesu˚
´ koly OS U
Vlastnosti vı´ceu´lohove´ho OS
Spra´va zarˇ´ızenı´ – ovladacˇ
proces = konkre´tnı´ aplikacı´ definovany´ u´kol;
mozˇnost prˇechodu k jine´mu programu bez nutnosti ukoncˇit prˇedchozı´ u´lohu;
spra´va procesu˚: rozdeˇlova´nı´ syste´movy´ch prostrˇedku˚ pro jednotlive´ procesy;
unadneˇnı´ funkce ovladacˇu˚;
pojem multitasking.
Operacˇnı´ syste´my – p. 11/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 9/48
prˇideˇluje dane´ zarˇ´ızenı´ na za´kladeˇ pozˇadavku procesu˚;
usnadneˇnı´ kooperace mezi programy (naprˇ. vy´meˇna dat);
oddeˇluje aplikacˇnı´ a hardwarovou vrstvu (naprˇ. pozˇadavek na tisk vs. realizace pozˇadavku na konkre´tnı´ tiska´rneˇ);
lepsˇ´ı vyuzˇitı´ kapacity pocˇı´tacˇe;
jako soucˇa´st OS, externı´ programy.
vı´ceuzˇivatelsky´ rezˇim; ru˚st rezˇie operacˇnı´ho syste´mu; vysˇsˇ´ı pozˇadavky na hardware (slozˇitost); riziko ztra´ty dat. Operacˇnı´ syste´my – p. 8/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 10/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 12/48
Souborovy´ syste´m
Souborovy´ syste´m
syste´m spra´vy souboru˚ a adresa´rˇu˚ na disku;
Souborovy´ syste´m
Za´kladnı´ pojmy – vlastnosti souboru
kazˇdy´ operacˇnı´ syste´m ma´ svu˚j nativnı´ souborovy´ syste´m, ktere´ se lisˇ´ı svy´mi vlastnostmi; volba operacˇnı´ho syste´mu = volba souborove´ho syste´mu.
mozˇnost prˇ´ıstupu k souboru cizı´m, jasneˇ definovany´m uzˇivatelu˚m;
na´zev; velikost;
dalsˇ´ı vlastnosti (komprese, sˇifrova´nı´);
mozˇnost nastavit souboru konkre´tnı´ho uzˇivatele jako vlastnı´ka, ktery´ ma´ pra´vo vsˇech operacı´ se souborem a take´ mozˇnost urcˇit prˇ´ıstupova´ opra´vneˇnı´ pro ostatnı´ uzˇivatele;
vlastnı´ obsah.
ru˚zne´ u´rovneˇ opra´vneˇnı´ (cˇtenı´, za´pis).
datum a cˇas vzniku, modifikace, cˇtenı´; prˇ´ıstupova´ a vlastnicka´ pra´va;
Operacˇnı´ syste´my – p. 13/48
Souborovy´ syste´m
Operacˇnı´ syste´my – p. 15/48
Souborovy´ syste´m
Za´kladnı´ pojmy – soubor (file)
Za´kladnı´ pojmy – sdı´lenı´, prˇ´ıstupova´ pra´va
Operacˇnı´ syste´my – p. 17/48
Souborovy´ syste´m
Za´kladnı´ pojmy – adresa´rˇ (directory)
Za´kladnı´ pojmy – fragmentace
z technicke´ho hlediska kombinace nul a jednicˇek; o prˇevod do „lidske´“ podoby se stara´ souborovy´ syste´m; aplikace tak nemusı´ zna´t zpu˚sob, jak jsou data (na discı´ch, v pameˇti, na sı´ti) ulozˇena.
zvla´sˇtnı´ typ souboru, obsahujı´cı´ (namı´sto dat) seznam souboru˚ v neˇm umı´steˇny´ch;
nezˇa´doucı´ deˇlenı´ souboru do neˇkolika cˇa´stı´ ulozˇeny´ch na ru˚zny´ch mı´stech na disku;
Windows: slozˇka (folder).
Windows: nelze zabra´nit, mozˇnost jednora´zove´ho (docˇasne´ho) odstraneˇnı´; neˇktere´ OS na ba´zi unixu fragmentaci vu˚bec neznajı´.
Operacˇnı´ syste´my – p. 14/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 16/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 18/48
Souborovy´ syste´m
Souborove´ syste´my
Za´kladnı´ pojmy – zˇurna´lova´nı´
Souborove´ syste´my
unix/Linux
MS-DOS, Windows: FAT
zaznamena´va´nı´ vsˇech probı´hajı´cı´ch operacı´ (cˇtenı´, za´pis);
variabilita variant: optimalizace na velikost, rychlost, ochranu prˇed posˇkozenı´m, bezpecˇnost, atd.;
zarucˇena rychla´ obnova syste´mu po hava´rii;
zpravidla extre´mneˇ nı´zka´ nebo vu˚bec zˇa´dna´ fragmentace souboru˚;
danı´ za bezpecˇnost je nizˇsˇ´ı rychlost.
bezpecˇnost: propracovany´ syste´m prˇ´ıstupovy´ch pra´v.
princip: v tabulce FAT (File Allocation Table, alokacˇnı´ tabulka souboru˚) je zapsa´no umı´steˇnı´ vsˇech souboru˚ na disku; pozˇadavek na cˇtenı´ souboru: v tabulce se vyhleda´ jeho umı´steˇnı´ na disku; nejveˇtsˇ´ı nevy´hody: fragmentace, efektivita vyuzˇitı´ mı´sta, absence komprese, sˇifrova´nı´ a bezpecˇnostnı´ch mechanismu˚.
Operacˇnı´ syste´my – p. 19/48
Souborove´ syste´my
Operacˇnı´ syste´my – p. 21/48
Souborove´ syste´my
unix/Linux
Operacˇnı´ syste´my – p. 23/48
Souborove´ syste´my
Linux
MS-DOS: FAT12
velke´ mnozˇstvı´ ru˚zny´ch variant, ale spolecˇna´ mysˇlenka;
ext2 – stabilita, bezpecˇnost, nı´zka´ rychlost obnovy po hava´rii;
pocˇı´tacˇova´ prehistorie: FAT12 (1981);
„vsˇe je soubor“;
ext3 – doplneˇno zˇurna´lova´nı´ a dalsˇ´ı pokrocˇile´ vlastnosti;
disk je rozdeˇlen na 212 = 4096 cˇa´stı´ (clusteru˚), kazˇda´ o velikosti 8 kB;
ReiserFS – rychly´ zˇurna´lovy´ syste´m, neukoncˇeny´ vy´voj (nizˇsˇ´ı stabilita);
celkem tedy mozˇno adresovat pouze 32 MB;
za´kladnı´ struktura: i-node (indexovy´ uzel) – obsahuje vsˇechny informace kromeˇ jme´na souboru; adresa´rˇ: seznam jmen souboru˚ a odpovı´dajı´cı´ch i-nodu˚; jeden soubor (i-node) mu˚zˇe mı´t vı´ce jmen (tzv. hardlinks, pevne´ odkazy). Operacˇnı´ syste´my – p. 20/48
na kazˇdou adresu je rezervova´no 12 bitu˚;
dnes pouze na disketa´ch.
JFS – robustnı´ zˇurna´lovy´ syste´m, vysˇsˇ´ı na´rocˇnost, male´ rozsˇ´ırˇenı´.
Operacˇnı´ syste´my – p. 22/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 24/48
Souborove´ syste´my
Souborove´ syste´my
MS-DOS, Windows: FAT16
Souborove´ syste´my
Windows NT: NTFS
FAT16 – adresace 16 bity; 216 = 65 536 clusteru˚ o velikosti od 0,5 do 32 kB ⇒ maxima´lneˇ 2 GB; MS-DOS, Windows 95, Windows NT 3.
OS/2: HPFS (High Performance File System)
vznik v roce 1988, 64-bitovy´, 264 = vı´ce jak 18 kvadrilio´nu˚ clusteru˚, omezenı´ na disk 2 TB;
vznik v roce 1989 pro operacˇnı´ syste´m OS/2;
odlisˇna´ filozofie: srdcem tabulka MFT (Master File Table): soubor obsahujı´cı´ seznam souboru˚, pro kazˇdy´ soubor rezervova´n jeden rˇa´dek, ktery´ obsahuje vesˇkere´ informace o souboru; obnovitelnost: kazˇda´ operace se provede bud’ cela´,
bez fragmentace, dobra´ ochrana proti chyba´m, rozsˇ´ıˇrene´ atributy souboru, velikost do 512 GB.
snazˇ´ı se ˇresˇit nedostatky syste´mu FAT;
nebo vu˚bec (tzv. transakcˇnı´ princip); syste´m pra´v, komprese v rea´lne´m cˇase; Windows NT 4, Windows 2000, Windows XP. Operacˇnı´ syste´my – p. 25/48
Souborove´ syste´my
Operacˇnı´ syste´my – p. 27/48
Souborove´ syste´my
MS-DOS, Windows: FAT32
Operacˇnı´ syste´my – p. 29/48
Prˇehled operacˇnı´ch syste´mu˚ MS-DOS a Windows;
Windows NT: NTFSv5
FAT32 – adresace 32 bity;
nova´ generace syste´mu NTFS;
Apple MacOS;
232 = 4,3 miliardy clusteru˚ ⇒ azˇ 2 TB;
podpora sˇifrova´nı´, diskovy´ch kvo´t;
Linux;
za´lozˇnı´ kopie tabulky FAT (me´neˇ na´chylny´ na selha´nı´ syste´mu), dalsˇ´ı zmeˇny a vylepsˇenı´;
Windows NT 4 SP4, Windows 2000, Windows XP.
komercˇnı´ unixove´ syste´my; Novell Netware;
sta´le chybı´ podpora pro bezpecˇnostnı´ mechanismy;
PalmOS.
Windows 95-OSR2, Windows 98, Windows ME.
Operacˇnı´ syste´my – p. 26/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 28/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 30/48
Operacˇnı´ syste´my
Operacˇnı´ syste´my
Microsoft MS-DOS
Operacˇnı´ syste´my
Microsoft Windows
MS-DOS (Microsoft Disc Operating System); vznik v roce 1981 pro nove´ osobnı´ pocˇı´tacˇe PC od firmy IBM; prˇestozˇe nebyl prvnı´, nebyl prˇ´ılisˇ dokonaly´ a obsahoval spoustu chyb, dı´ky u´speˇchu PC zaznamenal i MS-DOS obrovsky´ u´speˇch;
Microsoft Windows
1995: Windows 95 – novy´ samostatny´ 32-bitovy´ syste´m; postaven na MS-DOSu 7.0, ale vyuzˇ´ıva´ jej prakticky jen ke sve´mu spusˇteˇnı´;
2000: Windows ME (Millenium Edition); poslednı´ verze zalozˇena´ na souborove´m syste´mu FAT; neprˇ´ılisˇ u´speˇsˇna´, prodej kra´tce po uvedenı´ zastaven.
vy´razny´ prˇedeˇl ve vy´voji operacˇnı´ch syste´mu˚ firmy Microsoft, nove´ uzˇivatelske´ rozhranı´; 1996: Windows 95-OSR2 (novy´ souborovy´ syste´m FAT32).
postaven na souborove´m syste´mu FAT; jeho klony (PC-DOS, DR-DOS) se neujaly.
Operacˇnı´ syste´my – p. 31/48
Operacˇnı´ syste´my Microsoft Windows 1985: MS Windows 1.0 (vy´voj od 1981, pu˚vodneˇ Interface Manager); 1987: MS Windows 2.0 (prvnı´ aplikace: Excel, Word, CorelDraw, PageMaker);
Operacˇnı´ syste´my – p. 33/48
Operacˇnı´ syste´my
Operacˇnı´ syste´my – p. 35/48
Operacˇnı´ syste´my
Microsoft Windows
Microsoft Windows NT
1998: Windows 98;
1993: Windows NT 3.1 (NT = New Technology)
integrace prohlı´zˇecˇe Internet Explorer do syste´mu;
uzˇivatelske´ rozhranı´ podobne´ Windows 3.1,
dalsˇ´ı funkcˇnı´ zmeˇny (podpora USB, technologie Plug&Play . . . );
ale zcela nove´ ja´dro syste´mu, plneˇ 32-bitovy´ syste´m; souborovy´ syste´m NTFS;
1999: Windows 98-SE (Second Edition, Druhe´ vyda´nı´).
1990: MS Windows 3.0 (vy´razny´ u´speˇch, vznik mnozˇstvı´ aplikacı´);
1994: Windows NT 3.5 (Workstation/Server) vy´razne´ vylepsˇenı´ syste´mu a snı´zˇenı´ na´roku˚ na pameˇt’.
1992: MS Windows 3.1 (vy´razne´ vylepsˇenı´ syste´mu˚); prvnı´ cˇtyrˇi verze byly pouze grafickou nadstavbou pro syste´m MS-DOS, nikoliv samostatny´m operacˇnı´m syste´mem. Operacˇnı´ syste´my – p. 32/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 34/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 36/48
Operacˇnı´ syste´my
Operacˇnı´ syste´my
Microsoft Windows NT
Operacˇnı´ syste´my
UNIX
1996: Windows NT 4.0 (Workstation/Server);
UNIX
1965–1971, Bell Telephone Laboratories (Massachussets Institute of Technology, divize spolecˇnosti AT&T) a General Electrics: prvnı´ provozuschopny´ syste´m unixove´ho typu (Multics);
uzˇivatelske´ rozhranı´ ve stylu Windows 95; dalsˇ´ı vylepsˇova´nı´ syste´mu; cˇtyrˇi servisnı´ balı´cˇky (Service Pack).
2000: Windows 2000
vznik assembleru a v neˇm prˇepsane´ho syste´mu pojmenovane´ho UNIX;
podpora technologie Plug&Play; integrace Internet Exploreru do syste´mu;
1973: UNIX kompletneˇ prˇepsa´n do nove´ho jazyka C;
podpora notebooku˚.
1977: poprve´ UNIX prˇeveden (portova´n) z pocˇı´tacˇe PDP na jiny´ hardware; Operacˇnı´ syste´my – p. 37/48
Operacˇnı´ syste´my
Operacˇnı´ syste´my – p. 39/48
Operacˇnı´ syste´my
Microsoft Windows NT
vzda´lena´ spra´va syste´mu; zmeˇna licencˇnı´ politiky (vazba na hardware).
1982: prvnı´ komercˇnı´ verze UNIXu (Unix System III).
2006?: Windows Longhorn
BSD 4.4 (Berkeley Software Distribution); dalsˇ´ı varianty a porty syste´mu˚ unixove´ho typu: SUN Solaris (7.0, 8.0), FreeBSD 4.1, SCO (Santa Cruz Operation) UnixWare (7, 2.1), BeSoft BeOS, Hewlett-Packard HP-UX11 (64-bitovy´ syste´m pro servery na platformeˇ PA-RISC), Digital (Compaq) OpenVMS a Tru64 UNIX (64-bitove´ syste´my na platformeˇ Alpha), SGI (Silicon Graphics Inc.) Irix. Operacˇnı´ syste´my – p. 41/48
Linux
1979: spolecˇnosti AT&T protimonopolnı´m u´ˇradem zaka´za´na cˇinnost v oblasti pocˇı´tacˇove´ho pru˚myslu, UNIX prˇeveden na univerzity;
nove´ uzˇivatelske´ rozhranı´;
System V SVR4 (USL – Unix System Laboratories, dnes Novell; SVR4 znamena´ System V Release 4);
Operacˇnı´ syste´my
UNIX
2001: Windows XP (Home/Professional);
soucˇasnost – dveˇ za´kladnı´ varianty:
pu˚vodneˇ studentsky´ pocˇin Linuse Torvaldse (Univerzita Helsinky); zalozˇen na mysˇlenka´ch unixu (Minixu), ale napsa´n kompletneˇ od zacˇa´tku;
zmeˇna souborove´ho syste´mu, noveˇ postavene´ho na SQL (Structured Query Language, databa´zovy´ dotazovacı´ jazyk);
Torvalds chteˇl vytvorˇit ja´dro, ktere´ by dokonale vyuzˇilo mozˇnosti procesoru˚ i386 a i486 (Intel);
vy´razneˇ prˇepracovane´ 3D rozhranı´.
1991: prvnı´ spustitelna´ verze 0.02; 14. brˇezna 1994: verze 1.0.
Operacˇnı´ syste´my – p. 38/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 40/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 42/48
Operacˇnı´ syste´my Linux distribuova´n pod licencı´ GNU GPL (GNU General Public License, nadace Free Software Foundation) jako tzv. OpenSource (otevrˇeny´ zdrojovy´ ko´d)
Operacˇnı´ syste´my
Operacˇnı´ syste´my
Mac OS
Novell NetWare
pro pocˇı´tacˇe Apple (Macintosh);
vznik 1983, specializovany´ sı´t’ovy´ syste´m;
Mac OS 9.0 (starsˇ´ı syste´m);
zdrojovy´ ko´d je uzˇivateli dostupny´;
Mac OS X (zalozˇeno na unixu)
instaluje se jen na servery, stanice majı´ neˇktery´ z beˇzˇny´ch operacˇnı´ch syste´mu˚;
kdokoliv mu˚zˇe ko´d upravovat;
kompaktnı´ vyladeˇny´ operacˇnı´ syste´m.
souborovy´ syste´m NSS;
za produkty mu˚zˇe (ale nemusı´) by´t pozˇadova´na u´plata, ale musı´ by´t poskytnut zdrojovy´ ko´d;
aktua´lnı´ verze: NetWare 6.
nabyvatel programu ma´ svobodne´ pra´vo s nı´m zacha´zet (naprˇ. zkopı´rovat zdarma pro dalsˇ´ı za´jemce).
na vy´voji ja´dra se podı´lı´ tisı´ce dobrovolnı´ku˚ z cele´ho sveˇta i komercˇnı´ firmy; za trˇina´ct let byl vyvinut u´speˇsˇny´ a kvalitnı´ operacˇnı´ syste ´ m. Operacˇnı´ syste´my – p. 43/48
Operacˇnı´ syste´my Linux mnoho distribucı´ pro ru˚zne´ platformy (Intel, Alpha, . . . ): Mandrake Linux; SuSE; RedHat; Slackware;
Operacˇnı´ syste´my – p. 45/48
Operacˇnı´ syste´my
Operacˇnı´ syste´my – p. 47/48
Operacˇnı´ syste´my
OS/2
operacˇnı´ syste´my pro kapesnı´ pocˇı´tacˇe
spolecˇny´ projekt IBM a Microsoftu pro platformu Intel; v dobeˇ sve´ho vzniku (1987) byl kvalitneˇjsˇ´ı nezˇ pozdeˇji vyvinuty´ syste´m Windows, ale prˇ´ılisˇ se neujal; nove´ verze se sta´le, i kdyzˇ v male´m mnozˇstvı´, proda´vajı´ (OS/2 Warp).
PDA (Personal Digital Assistant) – male´ kapesnı´ pocˇı´tacˇe; dva souperˇi: Palm OS a Windows Mobile (drˇ´ıve CE) zacˇı´na´ se objevovat Linux; noveˇ se objevujı´ take´ operacˇnı´ syste´my pro vyspeˇle´ mobilnı´ telefony (tzv. smartphony) – naprˇ. Symbian.
Debian; a stovky dalsˇ´ıch.
dop. literatura: Linux – dokumentacˇnı´ projekt (kolektiv autoru˚, 3. aktualizovane´ vyda´nı´, Computer Press Brno, 2003). Operacˇnı´ syste´my – p. 44/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 46/48
Operacˇnı´ syste´my – p. 48/48
