Systemy operacyjne Systemy operacyjne Systemy operacyjne

Systemy operacyjne
Dr inż. Ignacy Pardyka
Literatura
„ Siberschatz A. i inn. – Podstawy systemów operacyjnych,
WNT, Warszawa
„ Skorupski A. – Podstawy budowy i działania komputerów,
WKiŁ, Warszawa 2000
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.1
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy operacyjne
Systemy operacyjne
Lista slajdów:
„ 01 Wprowadzenie
„ 02 Struktury
„ 03 struktury cd
„ 04 Procesy i wątki
„ 06 Przydzielanie procesora
„ 07 Synchronizacja i blokady
„ 09 Zarządzanie pamięcią
„ 10 Pamięć wirtualna
„ 11 System plików i pamięć pomocnicza
„ 15 Struktury sieciowe
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.2
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Zadania systemu operacyjnego
„ Pośrednictwo pomiędzy użytkownikiem komputera a
„ Zadania systemu operacyjnego
„ Systemy dla dużych komputerów (Mainframe Systems)
„ Systemy dla komputerów osobistych (Desktop Systems)
„ Systemy wieloprocesorowe
„ Systemy rozproszone (distributed)
„ Systemy klasterowe (clustered)
„ Systemy czasu rzeczywistego (Real – Time Systems)
sprzętem komputerowym.
„ Zadania:
) Wykonywanie programów użytkownika i ułatwianie
rozwiązywania problemów stawianych przez użytkownika.
) Dostarczenie przyjaznego interfejsu.
„ Efektywne wykorzystanie sprzętu
.
„ Systemy dla urządzeń przenośnych (Handheld Systems)
„ Środowisko obliczeniowe
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.3
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
System komputerowy
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.4
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Abstrakcyjne składniki systemu
1. Sprzęt – podstawowe zasoby obliczeniowe (CPU,
pamięć, urządzenia).
2. System operacyjny – nadzoruje i koordynuje
posługiwanie się sprzętem przez wielu użytkowników.
3. Aplikacje – określają sposób użycia zasobów systemu do
rozwiązywania zadań stawianych przez użytkowników
(kompilatory, systemy baz danych, gry, programy
wspomagające zarządzanie itp.).
4. Użytkownicy (ludzie, maszyny, inne komputery).
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.5
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.6
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
1
Definicje
Systemy dla dużych komputerów
Mainframe Systems
„ Skrócenie czasu instalowania zadania przez
„ Dystrybutor zasobów – zarządza zasobami i ich
przydzielaniem
„ Program sterujący – steruje wykonaniem programów
użytkownika i operacjami we/wy.
„ Jądro – program wykonywany przez cały czas (pozostałe
programy to aplikacje).
przygotowanie wsadu zadań o podobnych wymaganiach
„ Automatyczne porządkowanie zadań – automatyczne
przekazywanie sterowania od jednego zadania do
drugiego.
„ Rezydentny monitor
) Inicjalnie sterowanie jest w monitorze
) Przekazanie sterowania do zadania
) Po zakończeniu zadania sterowanie wraca do monitora
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.7
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Podział pamięci w systemie wsadowym
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.8
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy wsadowe wieloprogramowe
W pamięci jest wiele zadań w tym samym czasie, a CPU jest im
przydzielana.
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.9
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Cechy SO potrzebne przy
wieloprogramowości
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.10
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy wielozadaniowe (z podziałem czasu)
„ Procedury we/wy dostarczane przez system.
„ Zarządzanie pamięcią – system musi przydzielać pamięć
wielu zadaniom.
„ Planowanie przydziału procesora (CPU scheduling) –
system musi wybrać, któremu z zadań gotowych do
wykonania przydzielić procesor.
„ Przydział urządzeń.
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.11
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
„ CPU jest przełączana pomiędzy różne zadania
rezydujące w pamięci lub na dysku (przydzielenie CPU
tylko do zadania rezydującego w pamięci)
„ Wymiana zadania między pamięcią i dyskiem.
„ Bieżąca komunikacja użytkownika i systemu.
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.12
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
2
Systemy komputerów osobistych
Systemy równoległe
„ Komputer osobisty – system komputerowy dedykowany
dla pojedynczego użytkownika.
„ Systemy wieloprocesorowe z procesorami silnie
„ Urządzenia we/wy – klawiatura, mysz, ekrany, drukarki.
powiązanymi.
„ Wygoda użytkownika.
„ System silnie powiązany – procesory korzystają ze
„ Pozwalają na korzystanie z technologii opracowanych dla
wspólnej pamięci i zegara; komunikacja zwykle odbywa
się poprzez pamięć.
„ Korzyści:
dużych komputerów (przy pojedynczym użytkowniku nie
korzysta się z wielu możliwości dostępnych, np.
zabezpieczeń.
„ Możliwość instalowania wielu systemów jednocześnie
(Windows, Unix, Linux).
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.13
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy równoległe (cd.)
) Zwiększona przepustowość
) Ekonomiczne
) Zwiększona niezawodność
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.14
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Architektura systemów wieloprocesorowych
symetrycznych
„ Wieloprocesorowość symetryczna - Symmetric
multiprocessing (SMP)
) Każdy procesor wykonuje identyczną kopię systemu
operacyjnego.
) Wiele procesów może się wykonywać równocześnie.
) Większość współczesnych systemów pozwala na SMP
„ Wieloprocesorowość asymetryczna
) Każdemu procesorowi powierzane jest specyficzne zadanie;
procesor główny (master) planuje i przydziela zadania
procesorom podrzędnym (slave).
) Częściej stosowana w bardzo dużych systemach.
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.15
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
Systemy rozproszone
1.16
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy rozproszone (cd.)
„ Rozdzielenie obliczeń między wiele fizycznych
procesorów.
„ Systemy luźno powiązane – każdy procesor ma lokalną
pamięć; procesory komunikują się ze sobą poprzez różne
łącza komunikacyjne (szybkie szyny danych, łącza
telefoniczne).
„ Korzyści.
„ Wymagają infrastruktury sieciowej.
„ Sieci lokalne (LAN) lub rozległe (WAN)
„ Systemy typu klient-serwer lub równoprawne (peer-to-
peer).
) Wspólne użytkowanie zasobów
) Podział obciążenia
) Niezawodność
) Łączność
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.17
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.18
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
3
Ogólna struktura systemów typu
Klient-Server
Systemy klasterowe
„ Pozwalają dwom lub więcej systemom na korzystanie ze
wspólnej pamięci.
„ Są bardzo niezawodne.
„ Asymetryczne (Asymmetric clustering): gdy jeden z
serwerów wykonuje aplikację, drugi jest wolny).
„ Symetryczne (Symmetric clustering): jednocześnie
wszystkie systemy wykonują aplikację).
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.19
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy czasu rzeczywistego
Real-Time Systems
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.20
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy czasu rzeczywistego(Cd.)
„ Często w sterownikach urządzeń o określonym
przeznaczeniu (np. sterowniki przemysłowe, aparatura
medyczna, aparatura laboratoryjna).
„ Ostre wymagania czasowe.
„ Rozwiązanie sprzętowe lub programowe (Real-Time
systems may be either hard or soft real-time).
„ Rozwiązanie sprzętowe (Hard real-time):
) Szybka pamięć (często ROM)
) Konflikty z systemami wielozadaniowymi typu
uniwersalnego.
„ Rozwiązanie programowe (Soft real-time)
) Rzadziej w sterownikach przemysłowych i robotach.
) Najczęściej w systemach wymagających zaawansowanych
możliwości (multimedia, virtual reality).
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.21
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy dla urzadzeń przenośnych
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.22
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Wędrówka cech i koncepcji systemów operacyjnych
„ Personal Digital Assistants (PDAs)
„ Telefony komórkowe
„ Problemy:
) Ograniczona pamięć
) Wolne procesory
) Małe ekrany.
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.23
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.24
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
4
Środowisko obliczeniowe
„ Lokalne, tradycyjne (Traditional Computing)
„ Z wykorzystaniem sieci (Web-Based Computing)
„ Wbudowane (Embedded Computing)
Systemy operacyjne – A. Silberschatz
1.25
Ignacy Pardyka Akademia Świętokrzyska
5