Számítógépes alapismeretek

Számítógépes alapismeretek ˝ 3. eloadás Dr. Istenes Zoltán Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Programozáselmélet és Szoftvertechnológiai Tanszék

Programtervezo˝ Informatikus BSc 2008 / Budapest

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)

Számítógépes alapismeretek /

2008

1 / 50

Tartalom 1

Operációs rendszerek kialakulása, feladatai Operációs rendszerek "kialakulása"... Operációs rendszer feladatai

2

Operációs rendszer technológiák Operációs rendszer muködéséhez ˝ szükséges technológiák Folyamatok kezelése Memória kezelés kernel Fájlrendszerek, Be- és kivitel "Bootolás"...

3

Operációs rendszerek csoportosítása, példák... Operációs rendszerek csoportosítása Grafikus felhasználói felület



2008

2 / 50

Operációs rendszerek kialakulása, feladatai

Tartalom 1


2


3




2008

3 / 50


Operációs rendszerek "kialakulása"...

Tartalom 1


2


3




2008

4 / 50



Miért kell operációs rendszer ? Miért kell operációs rendszer? "Miért nem lehet "csak úgy" használni a számítógépet?"



2008

5 / 50



Többszintu˝ számítógépek (Andrew S. Tannenbaum) 5. problémaorientált nyelvi szint (magas szintu˝ nyelv) fordítás (fordítóprogram)

4. assembly nyelvi szint fordítás (assembler)

3. operációs rendszer gépi szintje "értelmezés" (operációs rendszer)

2. utasításrendszer-architektúra szintje értelmezés (mikroprogram) végrehajtás (elektronikus)

1. mikroarchitektúra szintje hardver

0. digitális logikai szint



2008

6 / 50



Történet... egy → több , hardver ↔ szoftver egy felhasználó, egy program, egy proceszor több felhasználó, több program, több processzor elso˝ számítógépek : nincs kötegelt feldolgozás (batch processing), ≈1960, (UNIVAC, CDC) OS/360 (IBM System/360 Operating System), IBM System 360 mainframe, 1964 : PCP (Primary Control Program) MFT (Multiprogramming with Fixed number of Tasks) MVT (Multiprogramming with Variable number of Tasks) ˝ feladat indító, TSO (Time Sharing Option): szövegszerkeszto, feladat befejezés értesíto˝ API JCL (Job Control Language): fájl és adatkommunikáció írás/olvasás fájlrendszer: PROJECT.USER.FILENAME (alkönyvtár nélkül) Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

7 / 50





2008

7 / 50





2008

7 / 50





2008

7 / 50



...

U NIX, 1969-1970, PDP-7, PDP-11, preemptive multitask, memória kezelés és védelem, MS-DOS, 1981, lemez muveletek, ˝ IBM PC gépekre Classic Mac OS (Apple, 1984), Microsoft Windows 1.0-3.11 (1985-1992), kooperatív multitasking GUI : Xerox 8010, 1981 (Macintosh, 1984)



2008

8 / 50


Operációs rendszer feladatai

Tartalom 1


2


3




2008

9 / 50



Az operációs rendszer réteg

felhasználó

"Az operációs rendszer egy réteg a kényelmes és hatékony számítógép használatért..."

alkalmazás

operációs rendszer

hardver



2008

10 / 50




Az operációs rendszer (operating system) feladatai: a tevékenységek kezelése, koordinálása ˝ az eroforrások megosztása processzor memória be- és kimenet

egységes felhasználói (programozói) felület alkalmazásprogramozási felület (Application Programming Interface - API) grafikus felhasználói felület (Graphical User Interface - GUI) parancssoros felhasználói felület (Command Line Interface - CLI)



2008

11 / 50



Alkalmazásprogramozási felület (API)

API (Application Programming Interface) számítógép programok számára, operációs rendszer (könyvtár, szolgáltatás) által nyújtott függvény, eljárás vagy osztály készlet



2008

12 / 50

Operációs rendszer technológiák

Tartalom 1


2


3




2008

13 / 50


Operációs rendszer muködéséhez ˝ szükséges technológiák

Tartalom 1


2


3




2008

14 / 50


Operációs rendszer muködéséhez ˝ szükséges technológiák

Operációs rendszer technológiák program végrehajtás (program execution) megszakítások (interrupts) védett és kernel mód (protected and supervisor mode) memória kezelés (memory management) virtuális memória (virtual memory) ˝ többfeladatos/idoosztásos (multitasking/time-sharing) lemezhozzáférés, fájlrendszerek (disk access, file systems) ˝ (device drivers) eszköz vezérlok hálózat (networking) biztonság (security) ...



2008

15 / 50


Folyamatok kezelése

Tartalom 1


2


3




2008

16 / 50



Folyamat kezelés (process management) Operációs rendszer ˝ eroforrásokat biztosít a folyamatok számára ˝ teszi az információ megosztást és cserét a folyamatok lehetové között ˝ védi a folyamatok eroforrásait összehangolja (szinkronizálja) a folyamatokat Egyprocesszoros rendszer ˝ a processzor egy (bármely) idopillanatban csak (egy programhoz tartozó) egy utasítást tud végrehajtani... ... de az, hogy éppen melyik program utasítását hajtja végre, ˝ az idoben változhat... Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

17 / 50



Folyamat kezelés (process management) Operációs rendszer ˝ eroforrásokat biztosít a folyamatok számára ˝ teszi az információ megosztást és cserét a folyamatok lehetové között ˝ védi a folyamatok eroforrásait összehangolja (szinkronizálja) a folyamatokat Egyprocesszoros rendszer ˝ a processzor egy (bármely) idopillanatban csak (egy programhoz tartozó) egy utasítást tud végrehajtani... ... de az, hogy éppen melyik program utasítását hajtja végre, ˝ az idoben változhat... Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

17 / 50



˝ többfeladatos/idoosztásos rendszerek Többfeladatos rendszerek, multiprogramozás (multiprogramming, multitasking) Egy processzoron, több feladat futtatása... Ütemezési stratégiák: "ha az egyik feladat blokkol (IO), akkor a másik következik" ˝ idoosztás (time sharing) ˝ együttmuköd ˝ o˝ idoosztás (cooperative time sharing): ... preemptív (kiszorításos, "megszakítható"!)

valósideju˝ (real time) : "garantált" határido˝ több szálú végrehajtás (multi thread execution) környezet váltás (context switch) Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

18 / 50






2008

18 / 50






2008

18 / 50






2008

18 / 50






2008

18 / 50






2008

18 / 50



Program végrehajtás

megszakítások, IO... Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

19 / 50


Memória kezelés

Tartalom 1


2


3




2008

20 / 50


Memória kezelés

memória kezelés, virtuális memória

virtuális memória "a fizikai és a logikai memória különválasztása"

virtuális memória kezelés lapozásos memória kezelés szegmentált memória kezelés

virtuális címtartomány (virtual adress space) memória hierarchia kezelése memória védelem, elosztás



2008

21 / 50


kernel

Tartalom 1


2


3




2008

22 / 50


kernel

kernel... kernel az operációs rendszer "központi része" monolitikus mikrokernel hibrid

memória: kernel space / user space... CPU: kernel (master, supervisor, privileged) mode / user mode Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

23 / 50


Fájlrendszerek, Be- és kivitel

Tartalom 1


2


3




2008

24 / 50


Fájlrendszerek, Be- és kivitel

Fájlrendszerek, lemezhozzáférés... fájlrendszendszer a fájlok tárolásának és elérésének a módszere kötet→könyvtár→fájl→lemez-blokk: "sebesség", "hatékonyság" korlátok, maximális méretek: fáljnév, útvonal hossz, fájl méret, fájlrendszer méret

tárolt adatok: fájl tulajdonos, jogosultságok ˝ létrehozás, utolsó írás/olvasás/módosítás/archiválás idopontja ˝ o˝ összeg (ECC) ellenorz

˝ lehetoségek: hard/soft linkek naplózó fájlrendszer (journaling file system) titkosítás, tömörítés fájlrendszer növelés/csökkentés online/offline

Példák: CP/M, FAT, NTFS, ISO 9660, EXT2, EXT3, ReiserFS, HFS, XFS, HPFS, Joliet, UDF, ... Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

25 / 50


"Bootolás"...

Tartalom 1


2


3




2008

26 / 50


"Bootolás"...

A rendszerbetöltés folyamata (PC) rendszerbetöltés ("bootolás") az operációs rendszer betöltésének a folyamata Lépesek (PC esetén): 1 BIOS tesztek ("POST", "power on self test") 2 "rendszerindítás" 3 boot eszköz (lemezmeghajtó) kiválasztása 4 legelso˝ (speciális "boot") szektor beolvasása: MBR, Master Boot Record (partíciós tábla, aktív partíció) 512byte-os program... 5

operációs rendszer (kernel) betöltése...

Példák: LILO Grub ... Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

27 / 50

Operációs rendszerek csoportosítása, példák...

Tartalom 1


2


3




2008

28 / 50


Operációs rendszerek csoportosítása

Tartalom 1


2


3




2008

29 / 50



Operációs rendszerek csoportosítása ˝ felület Kezeloi szöveges grafikus Felhasználók száma egyfelhasználós többfelhasználós (multiuser) Az egyidõben futtatható programok száma monoprogramozott multiprogramozott, többfeladatos (multitasking) ... Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT)


2008

30 / 50



Operációs rendszerek példák...

OpenVMS (DEC, Digital Equipement Corporation), csúcs-számítógépekre Solaris, SPARC munkaállomásokra és szerverekre VxWorks (valós ideju, ˝ beágyazott, nagy megbízhatóságú) Minix (Andrew S. Tannenbaum)



2008

31 / 50


Grafikus felhasználói felület

Tartalom 1


2


3




2008

32 / 50



1979 július, (A Pictorial History of the "Apple Desktop Interface)



2008

33 / 50



1980 február



2008

34 / 50



1980 március



2008

35 / 50



1980 augusztus



2008

36 / 50



1980 október



2008

37 / 50



1980 december



2008

38 / 50



1981 július



2008

39 / 50



Lisa Office System 1.0 , 1983 május



2008

40 / 50



Lisa 7/7 Office System 3.1, 1984



2008

41 / 50



Macintosh System 1.0 , 1984 január



2008

42 / 50



Macintosh System 7.5.3, 1995



2008

43 / 50



Macintosh Os X , ≈2001



2008

44 / 50



Gnome 2.20



2008

45 / 50



Ubuntu 8.04



2008

46 / 50



Windows Aero



2008

47 / 50



Fedora AIGLX



2008

48 / 50



ami kimaradt...

beágyazott rendszerek : Symbian OS, Palm OS, Windows CE "tulajdon", licensz alapján



2008

49 / 50



Összefoglalás

hatékonyság és kényelem... gépnek, embernek...



2008

50 / 50

Számítógépes alapismeretek

Recommend Documents