Systémový software Operační systémy

Systémový software Operační systémy

1

1

Obsah • • • • •

Systémový software Operační systém Operační systémy pro mobilní zařízení Operační systémy pro osobní počítače Virtualizace

2

2

Systémový software • Programové vybavení, které poskytuje rozhraní mezi uživatelem a počítačem, vykonává základní operace s pamětí, soubory a vstupně výstupními zařízeními • Aplikační software využívá funkcí systémového programového vybavení • Hlavním zástupcem je operační systém

3

Operační systém • Operační systém (OS) je základní systémové programové vybavení počítače • Jde o nejdůležitější systémový program v počítači • Poskytuje rozhraní pro komunikaci uživatele s hardware • Je zaveden do paměti počítače při jeho startu a zůstává v ní až do jeho vypnutí.

4

Interakce uživatele, OS a hardware

Aplikační software Systémový software Hardware OS, překladače jazyka, komunikační programy, … Procedury a funkce (API) Uživatelské rozhraní (menu, ikony, …) 5

Operační systém, aplikace a periférie Uživatel

Aplikační software Zobrazuje data na displeji Přijímá vstup z klávesnice

Operační systém Přijímá vstup od myši

Ukládá soubory a adresáře

Zasílá dokumenty k tisku

6

Zdroje obrázků: office.com, tdp-ontrack.cz, thecontentwrangler.com

Charakteristika OS Hlavní funkce: 1. Řízení a správa technických prostředků (čas procesoru, přidělování paměti) 2. Řízení zpracování úloh (procesů) 3. Komunikace počítače a uživatele (uživatelské rozhraní, hlášení) 4. Správa dat (souborů) 5. Podpora bezpečnosti a spolehlivosti výpočetního systému (ochrana přístupu heslem, ochrana souborů přístupovými právy a atributy)

7

Rozdělení OS • Zařízení – embedded – Bankomat, pračka, auto

• Mobilní – Tablet, smartphone, …

• Desktop – PC, laptop

• Serverové • Speciální

8

Mobilita • Postupný odklon od desktopu – Tvrdí se již několik let – Dle pracovních činností – Snaha o unifikaci

• Mobilní zařízení – Nutno znát omezení a možnosti

• Dostupnost připojení • Zpomaluje se morální zastarání

9

Mobilita • Úsporný hardware – A méně výkonný

• Tablet, smartphone, ultrabook, … • Nižší výkon, méně tepla, menší spotřeba – i5 v laptopu je jiný než i5 v desktopu

• Omezená možnost konfigurace • Omezení výměn komponent

10

Firmware • Operační systém pro zařízení jako takové – Omezená interakce s uživatelem

• Oživení součástí – Pevný disk – Fotoaparát – Telefon – Set-top-box

• Lze updatovat • Komunikace s operačním systémem

11

BIOS • Specializovaný firmware • Základní software pokročilých zařízení – Laptop, PC, …

• Obsažen v základní desce • Spolupráce s OS • Nastavení hardware – Přetaktování – Konfigurace komponent – Základní nastavení

12

API – interface pro software • Abstrakce hardware – Není důležité, co je to za výrobce, reagují na standardizované pokyny

• Jednotné rozhraní • Standardizovaná výměna dat • Požadavek na otevření složky – Nezáleží na médiu – CD, USB disk, …

13

Moderní OS • Víceuživatelský • Multitasking – Více aplikací běží současně

• Více procesorových vláken – Několik aplikací běží skutečně současně

• Možnost provozu na různých zařízeních • Lokální x serverový

14

Komponenty OS • • • • • • •

Zavaděč Kernel – jádro operačního systému Paměťový řadič – přístup do operační paměti Souborový systém – přístup k souborům Ovladače – k zařízením Moduly – další funkce – volitelné Rozhraní – komunikace s uživatelem

15

Zavaděč • Subsystém OS • Po startu zařízení natahuje a spouští jednotlivé součásti OS • Uložen v MBR (master boot record) pevného disku, nebo ve specifikované oblasti • NTLDR – Windows • BootCamp – OS X • LILO, Grub – Linux 16

Kernel • • • • • •

Jádro systému Po nastartování systému je umístěno v paměti Řízení všeho (procesy, zdroje, paměti, periferie, ...) Privilegovaný a uživatelský režim Bezpečnostní opatření před škodlivým kódem Liší se svým pojetím: - Mikrojádro – další funkcionality řeší moduly - Monolit – „vše v jednom“ - Hybridní - mezityp 17

Řízení procesů Jakýkoliv spuštěný program se stane procesem Jeden program může mít i více procesů – vícevláknové zpracování • Kernel každému procesu přidělí • Určitý objem paměti • Přístup k procesoru • Další zdroje • Přepíná jednotlivé procesy – zdánlivý souběh • Strom procesů - Rodič – potomek – potomek • •

18

Přerušení Signál po události Procesor přeruší prováděnou operaci Vykoná instrukce související s přerušením Pokračuje v práci • např. připojení flash disku • Velmi rychlé přepínání procesů • • • •

• •

Časové sloty Dle potřeby

19

Řízení paměti Řídí kernel Virtuální paměť • Součet fyzické a virtuální paměti • Např. 4GB RAM + 6GB virtuální na HDD = 10GB • Swap - odkládací soubor na disku • Umožňuje běh i v případě, že by fyzická paměť nestačila • Využití při nedostatku fyzické (RAM) paměti • Násobně pomalejší přístup na disk (HDD) • •

20

Virtuální paměť

21

Přístup k souborům • • • • •

Obsluha souborových systémů • práce se soubory Zajištění ochrany dat I při výpadku elektřiny – přerušení zápisu Chyba systému Využití disku

22

Souborový systém • • • • • • •

Jak zapsat soubory na médium Jak adresovat soubory Jak data mazat Cesta k souboru Organizace disků - připojení Nezávislost na médiu Metadata a data • Příkaz „smazat“ – mažou se pouze metadata • Riziko

23

Fragmentace dat - hard disk Čtení z nefragmentovaného souboru

Čtení z fragmentovaného souboru

24

Přístup uživatelů Práva k činnostem Read – Write – Execute – All • speciální • Velmi důležité správné nastavení (ve firmách) • Klíčová složka zabezpečení dat • Online či sdílné zdroje • •

25

Výmaz dat Kritická funkce Prodej zařízení - bezpečnost Harddisk (HDD) • Mažou se metadata • Data zůstávají a lze je obnovit • Vymazání až po 5ti násobném přepisu náhodnými daty • SSD disky – mazání průběžně - v jedné buňce části více souborů • • •

26

Nejčastější souborové systémy Windows • FAT • exFAT

Mac

Linux

• HFS+

• Ext 4 • BTRFS

27

FAT • Původní filesystem Microsoftu – Dnes na USB discích a paměťových kartách – FAT32

• 255 znaků, maximální velikost 4GB, maximální velikost oddílu 8TB • Vysoká fragmentace • Nulové řízení přístupu • Bez řízení přístupu • Rychlý 28

NTFS • • • • • • • • • • •

Současný Microsoft Moderní systém (byť původ 1980 J) Byť již několikrát nahrazovaný Žurnálování – ochrana před výpadkem – Data zapisována do nového souboru – starý po úspěchu vymazán Přístupová práva Komprese na úrovni souborového systému Šifrování Dlouhá jména – 255 znaků Změna velikosti za běhu Diskové kvóty Fragmentace – od Win8 1x týdně automatická defragmentace

29

Brtfs • • • • • • • • • • •

Nový systém pro Linux Moderní Load balancing, komprese Snapshot – vytváření bodů obnovy Klonování souborů Změnový management Deduplikace Bez písmen pro disky Bez fragmentace Self healing – v případě selhání …

30

Ext4 Standard pro Linux Žurnálování, komprese Indexování Obtížná obnova smazaných souborů Nepotřebuje písmena, připojení disku jako adresáře • Stabilní a výkonný • Online defragmentace • • • • •

31

HFS+ • • • •

Souborový systém pro OS X Začíná zastarávat Stabilita a výkon Chybí – Snapshoty – Časová razítka – Konkurenční přístup

32

Uživatelské rozhraní • Graphical User Interface (GUI)

• To, co vidí uživatel – A podle čeho hodnotí kvalitu

• Ovládání myší nebo dotykem – Na PC a laptopech se od dotyku ustupuje

• Rozdělení – Windows + OS X – propracované – Linux – možnost volby – Lightweight, Eye Candy

33

Textové uživatelské rozhraní • Uživatel komunikuje přes příkazový interpret (např. C:\>_) • Předem definované příkazy (řádově desítky), např. cd, dir, ren, del, …

34

34

Linuxový shell

37

GUI před více než 25 lety - Windows 3.11

Zdroj obrázku: microsoft.com

38

OS/2

39

Hlavní rysy • Pracovní plocha – Případně několik – nově i ve Win 10

• • • • • •

Ukazatel Okno Ikony Menu Tlačítka … 40

Windows 7


41

Windows 8


42

Windows 10


43

OS X (Apple)

Zdroj obrázku: apple.com

44

Linux (KDE)

45

LXDE

46

Mobilní OS • Operační systém optimalizovaný na přenosná zařízení • Primárně s dotykovým displejem bez klávesnice • Nízká spotřeba energie • Mobilní procesory • ARM • Tegra • ... Zdroj obrázku: hippestphone.com

47

Mobilní OS dle podílu na trhu (globálně)

Stav k 10/2016 Zdroj : gs.statcounter.com

48

Mobilní OS dle podílu na trhu (ČR)


49

Android • • • • • • •

Nejpoužívanější mobilní OS Pod Google.com Smartphone, navigace, televize Základem je Linux Google Play – aplikace Open Hand Set Alliance Aktuálně Android 6.0 Marshmallow

Zdroj obrázku: google.com

50

Open Hand Set Alliance • Google, LG, Intel, Motorola, nVidia, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, … • Otevřený standard • Výhoda – pouze úpravy pro dané zařízení – Úspora – Vykrytí nástupu iOS

• Hrozba patentových sporů Zdroj obrázku: openhandsetalliance.com

51

• • • • • •

Distribuce aplikací a médií Přes milion aplikací Standardy Android Snaha o detekci malware Možnost placených a free aplikací Šablony s přístupy – Soukromí 52

Google Play

53

Zdroj: play.google.com 53

iOS • • • • • •

Aktuálně verze 10.12 Sierra Mobilní Mac OS X Unix + NextStep Dotykové ovládání Revoluce v mobilních OS Pevná vazba na hardware – Stabilita – Bezpečnost Zdroj obrázku: apple.com

54

App Store • • • • •

Distribuce obsahu a aplikací pro iOS Stejně tak pro desktopový iOS Multimédia přes iTunes Store Přes milion aplikací Konkurence s Google Play

Zdroj obrázku: en.wikipedia.org

55

• • • •

Jednotný vzhled a funkčnost napříč platformami Vybraní výrobci „Dlaždicové“ uživatelské rozhraní – Metro Provázanost na služby Microsoftu • Bing, Office 365, …

Zdroj obrázku: en.wikipedia.org, Reuters,

56

Windows 10 Mobile • • • •

Dostupnost na podzim 2015 První verze pro zařízení Nokia Lumia Slíbena podpora pro další zařízení Pokračování „unifikace“ platformy Windows napříč zařízeními

Zdroj obrázku: en.wikipedia.org/wiki/Windows_10_Mobile, copyright: Microsoft

57

Microsoft App Store • Původně Windows Marketplace • Spuštěno s Windows 8 (2012) • Nyní také tradiční desktopové aplikace pro Windows • Reakce na trend konkurenčních platforem (Android, iOS) • Změna filozofie poskytování aplikací (Windows 10) Zdroj obrázku: en.wikipedia.org

58

• Do roku 2010 nejoblíbenější mobilní OS (Nokia, Samsung, Motorola, Sony Ericsson) • Exkluzivně pro ARM procesory • Nokia změnila platformu na Windows (od 2011) • Zanikl


59

Blackberry Ltd. Proprietární OS (součást hardware řešení) Server – handheld řešení Nativní podpora poštovních služeb (žádané pro firemní komunikaci) • Bezdrátové spojení a synchronizace s MS Exchange, Lotus Domino a Novell GroupWise – zajišťuje BlackBerry Enterprise Server • Blackberry smartphone a tablet • Anglie – vytlačení SMS zpráv, Twitteru a FB • • • •


60

OS pro stolní počítače a laptopy • Operační systémy jsou nejvíce „vidět“ na desktopu • Základem by měl být spokojený uživatel • Problémem je bezpečnost a jednoduchost správy systému • Majoritní podíl rodiny Windows

61

Desktopové OS dle podílu na trhu (globálně)


62

Desktopové OS dle podílu na trhu (ČR)


63

Windows XP • NT 5.1 • Vydání 2002 • Z hlediska uživatele největší změna je GUI • Zatím ještě stále třetí (!) nejpoužívanější OS, ale podíl klesá • Konec oficiální podpory od Microsoftu – nejsou již aktualizace!

Zdroj obrázku: msdn.microsoft.com

64

Windows 7 • NT 6.1 • Nejpoužívanější operační systém od Microsoftu • Zrychlení systému • Zvýšení stability • Odladění kódu • Nejpoužívanější OS na desktopu (stav k 10/2016)


65

• • • • • • • • •

Avizovaná revoluce Očekávání s obavami Masivní podpora cloud procesů Část dat a systému bude online přístupná na serverech Pronájem aplikací na určité období Změna GUI Směřování na tablety a dotykové displeje Zmizelo tlačítko start • Vráceno W8.1 5 edicí Zdroje obrázků: en.wikipedia.org, microsoft.com

66

Windows 10 • Nový koncept • Návrat k původnímu ovládání – Rozšířená nabídka Start

• Vnější dojem – Windows 8 upravené • Drobná inspirace jinde – OS X – Přepínání aplikací – Linux – Virtuální plochy

Zdroj obrázku: en.wikipedia.org/wiki/Windows_10

67

OS X • Výhradně pro osobní počítače Apple (Mac a Macbook) • Po Windows nejpoužívanější systém na desktopech • Základem je NextStep a UNIX • Unifikace napříč zařízeními (iOS) • Dnes druhý nejpoužívanější systém na desktopech • iCloudDrive • Propojení s iPhone • Appstore • Hlasové ovládání Siri (verze Sierra) Zdroj obrázku: http://www.macstories.net/news/os-x-yosemite-overview/

68

Linux • Není to název OS, ale jádra OS • Distribuce – doplnění jádra o aplikace a moduly • Velké množství distribucí • Maximální přizpůsobitelnost • Virtuální plochy • Výběr z mnoha GUI • Celková rozmanitost • Silná pozice na serverech • Na desktopech zanedbatelný podíl

69

Linuxové distribuce • User friendly • Ubuntu – nejlepší podpora hardware • Mandriva • Fedora • Advanced • Debian – zejména servery • Arch • Hardcore • Slackware • Gentoo –kompilace na míru

70

Virtualizace • • • • • •

Vytváření virtuálních počítačů Výkonný server Virtualizační nástroj – zajišťuje vytvoření virtuálního hardware Použití přišlo s výkonnými počítači Dnes velmi oblíbené Technologie původem z 60tých let

71

Virtualizace • Virtuální paměť (rozšíření RAM, volné místo na disku, swapovací soubory) • Virtuální stroj – Pro DOSové programy event. programy napsané pro jiný systém, než ten který je právě spuštěn (je třeba tzv. emulátor API, Application Programming Interface, nahrazuje funkčnost příslušného operačního systému)

• Virtuální stroj je v software, který vytváří virtuální prostředí konkrétního operačního systému, ve kterém uživatel může spouštět svoje aplikace (např. na stroji s OS Windows lze spustit OS Unix a v něm pracovat). • Virtualizační nástroj – software pro tvorbu virtuálních počítačů

72

72

Výhody virtualizace • Omezení bezpečnostních rizik • Oddělení běhu serverů – databáze, web, … • Využití výkonu serverů pro nízkozátěžové aplikační servery • Mail, tftp, souborový server • Možno redukovat výrazně počet fyzických počítačů – příklad: - Původní stav cca 40 serverů - Spotřeba elektrické energie v hodnotě 1 mil Kč - Nový stav – 7 serverů, úspora 600 000Kč - Snadnější správa - Migrace – přesun pouze obrazů virtuálních systémů na nový stroj - Bez prodlení, snadné zálohování celého systému

73

Nevýhody • Vyšší náročnost na hardware • Virtualizační nástroj spotřebovává výkon i pro sebe • Dobrá bezpečnostní strategie je nezbytná • Riziko po ovládnutí jednoho virtualizovaného prostředí pro ostatní • Zvýšení škod při výpadku hardware

74

3 OS v jediném PC - ukázka

Windows XP Linux Fedora 7

Windows Vista 75

75

Systémový software Operační systémy

Recommend Documents