Systemy operacyjne

SYSTEMY OPERACYJNE
System operacyjny (ang. skrót OS Operating
System) - program komputerowy bądź zbiór
programów, który zarządza sprzętem oraz
aplikacjami komputera. Podstawą wszystkich
systemów operacyjnych jest wykonywanie
podstawowych zadań takich jak: kontrolowanie i
przypisywanie pamięci, przydział czasu
procesora, obsługa urządzeń, ustalanie połączeń
sieciowych oraz zarządzanie plikami. Wiele
systemów operacyjnych posiada środowiska
graficzne ułatwiające ich obsługę.
Budowa systemu operacyjnego
Przyjęto podział na trzy główne elementy
budowy systemu operacyjnego:
• jądro systemu wykonujące zadania
• powłoka - specjalny program
komunikujący użytkownika z systemem
operacyjnym,
• system plików - sposób zapisu struktury
danych na nośniku.
1. system internetowy
2. Amiga
3. systemy firmy Apple
4. systemy firmy Be i pochodne
5. systemy firmy Digital (DEC)/Compaq
6. systemy firmy IBM
7. systemy firmy Microsoft i pochodne
8. systemy firmy Novell
9. NeXT
10. systemy firmy Unisys
11. UNIX i jego pochodne
12. systemy czasu rzeczywistego (realtime systems)
13. Inne
PODZIAŁ SYSTEMÓW
Jednozadaniowe / Wielozadaniowe
DOS / Windows, Linux
Jednodostępne / Wielodostępne
DOS, Win9X, ME, BeOS / Win NT,XP, Mac OS X, UNIX
Real Time - System operacyjny czasu rzeczywistego
-procesy mogą być wykonywane w zadanym momencie
(bez opóźnień)
WebOS - (Internetowy system operacyjny z ang. Web operating
system) to zaawansowany technologicznie skrypt dostępny z
poziomu przeglądarki, imitujący wizualnie i fizycznie
stacjonarny system operacyjny.
System operacyjny DOS
• DOS pojawił się na początku lat 80-tych, wraz z
serią komputerów IBM PC
• Obecnie dostępnych jest kilka odmian DOS’a:
MS DOS (Microsoft), PC DOS (IBM), darmowy
DR DOS (Caldera) oraz wolny Free DOS (w
trakcie tworzenia)
• DR DOS 7 zapewnia wielozadaniowość
• DOS składa się z 3 zasadniczych części:
BIOS’u, jądra systemu i interpretera poleceń
BIOS
BIOS to podstawowy system obsługi wejścia i wyjścia (Basic Input Output
System).
Jest on zapisany w pamięci stałej ROM komputera i zawiera:
• procedury obsługi klawiatury i monitora (oznaczenie CON), stacji dysków
(A:, B:), twardego dysku (C:), drukarki (LPT1), łącza komunikacji szeregowej
(COM1)
• procedury POST (Power On Self Test); po uruchomieniu komputera testują
one mikroprocesor, pamięć operacyjną RAM, sterowniki monitora, klawiatury
i stacji dyskietek
• procedury ładowania, które wczytują z dyskietki lub dysku twardego dalsze
części systemu operacyjnego
Jądro systemu
Zawarte w 2 zbiorach systemowych, znajdujących się na dyskietce systemowej
lub w katalogu podstawowym dysku twardego:
• IO.SYS
rozszerza BIOS o sterowniki dodatkowych urządzeń (np. dysku twardego,
karty dźwiękowej itp., zainstalowanych w systemie i wskazanych w pliku
konfiguracyjnym CONFIG.SYS
• MSDOS.SYS
moduł łączący procedury niskiego poziomu, zawarte w BIOS’ie i pliku
IO.SYS z poleceniami systemu operacyjnego; zarządza on plikami na
dyskach twardych i dyskietkach
Interpreter poleceń — COMMAND.COM
• interpretuje polecenia wprowadzane z klawiatury
• jeśli polecenia nie ma na liście poleceń wewnętrznych systemu DOS,
COMMAND.COM
szuka go w katalogach zdefiniowanych w zmiennej PATH - jeśli znajdzie, wczytuje plik
do pamięci RAM i uruchamia
• jeśli nie znajdzie, wyświetla komunikat o błędzie:
Bad command or file name
• komendy DOS’a, rozpoznawanych przez COMMAND.COM, nazywamy komendami
wewnętrznymi - tak jak sam COMMAND.COM, rezydują one w pamięci operacyjnej
RAM
• pozostałe komendy DOS’a, zwane komendami zewnętrznymi, są osobnymi
programami umieszczonymi na dysku systemowym, zwykle w katalogu
C:\DOS; po ich wywołaniu przez użytkownika, COMMAND.COM wczytuje je do pamięci
RAM i uruchamia
• przykłady komend wewnętrznych: del, dir, copy i zewnętrznych: xcopy, tree, format
Etapy ładowania DOS’u
• po włączeniu komputera do prądu rozpoczyna prace BIOS
• wykonuje się procedura POST
• procedura ładująca szuka w pierwszym sektorze (tzw. boot sector) dyskietki lub twardego dysku
program ładujący (bootstrap)
• bootstrap sprawdza, czy na dysku znajduje się jądro systemu (nie musi to być DOS - w podobny
sposób uruchamiają się też z inne systemy operacyjne, np. GNU/Linux, Windows 98, OS/2, BeOS)
• jeśli bootstrap nie odnajdzie jądra systemu, wyświetla komunikat:
Non-system disk or disk error
Replace and strike any key when ready
• jeśli znajdzie jądro DOS’a, wczytuje najpierw IO.SYS, a następnie MSDOS.SYS
• system szuka pliku konfiguracyjnego CONFIG.SYS i wczytuje zawarte w nim ustawienia
• MSDOS.SYS szuka COMMAND.COM, wczytuje go do pamięci RAM uruchamia
• COMMAND.COM szuka pliku AUTOEXEC.BAT i wykonuje zawarte tam po-lecenia startowe; jeśli
go nie znajdzie, żąda podania daty i czasu
• zostaje wyświetlony znak zgłoszenia systemu (tzw. PROMPT), po czym system oczekuje na
polecenia
Plik konfiguracyjny CONFIG.SYS
• wczytywany przy starcie systemu przez MSDOS.SYS
• zawiera zestaw parametrów, definiujących konfiguracją oraz wskazujących
dodatkowe sterowniki urządzeń zewnętrznych
• przykładowa zawartość:
LASTDRIVE=Z \\
FILES=40 \\
DEVICE=C:\DOS\HIMEM.SYS \\
Zmienne środowiskowe
Zmienne środowiskowe to parametry systemowe lub definiowane przez użytkownika,
przechowywane w pamięci operacyjnej , np.:
• PATH - zmienna systemowa określająca katalogi, do których zagląda
COMMAND.COM
w poszukiwaniu programów do wykonania (czyli plików o rozszerzeniu
*.COM, *.EXE, *.BAT)
• PROMPT — określa wygląd znaku zgłoszenia systemu (wyglądającego np. tak: C:\> )
• zmienne środowiskowe można definiować wprost z klawiatury komendą SET
• te, które chcemy definiować przy każdym starcie systemu, umieszcza się w pliku
AUTOEXEC.BAT, który jest wykonywany automatycznie przez COMMAND.COM na
końcu inicjacji systemu
Minimalne
Zalecane
Procesor Intel 80486DX
Procesor Intel Pentium MMX 100 MHz lub szybszy
16 MB Pamięci RAM
32 MB Pamięci RAM
200 MB wolnego miejsca na dysku
300 MB wolnego miejsca na dysku
VGA (640x480) 16 kolorów
Super VGA (800x600) 256 kolorów
Napęd CD-ROM (tylko dla wersji pudełkowej)
Napęd CD-ROM i/lub DVD-ROM
Rejestr Windows, a dokładnie rejestr ustawień w systemach
operacyjnych Windows to hierarchiczna baza danych
konfiguracyjnych. Są w niej przechowywane informacje o
konfiguracji i ustawieniach m.in. użytkowników, urządzeń
podłączonych do komputera, zainstalowanych programów.
Sterownik urządzenia to program lub fragment programu
odpowiadający za dane urządzenie i pośredniczący pomiędzy nim,
a resztą systemu komputerowego.
Service Pack to nazwa darmowego dodatku dla systemów
operacyjnych Microsoftu, ale także dla aplikacji serwerowych i
klienckich tej firmy. Jest to zestaw aktualizacji bezpieczeństwa i
nowych funkcji dla systemu operacyjnego oraz aplikacji.
System plików
FAT 16 – MS-DOS -95
FAT 32 – 98, 95OSR2
NTFS – XP, Vista
Systemy / środowiska
16 bitowe środowiska operacyjne – MS DOS, Win1, Win2
16/32 hybrydowe środowiska operacyjne – Win3
16/32 hybrydowe systemy operacyjne – Win3.11. Win95/98
32 bitowe systemy operacyjne – NT3.1, XP, Vista
64 bitowe systemy operacyjne – NT3.1-4.0, Vista
Minimalne / Zalecane
Procesor Pentium/AMD 166 MHz lub szybszy
Procesor Pentium/AMD 300 MHz lub szybszy
64 MB Pamięci RAM
256 MB Pamięci RAM lub więcej
1,5 GB wolnego miejsca na dysku
2 GB wolnego miejsca lub więcej na dysku
Super VGA (800x600)
Adapter wideo i monitor o wyższej rozdzielczości.
Napęd CD-ROM (tylko dla wersji pudełkowej)
Napęd CD-ROM lub DVD-ROM lub blu-ray disc
Konfiguracja minimalna (wg producenta), przy której
niektóre funkcje systemu Windows Vista są niedostępne:
• Procesor 32- lub 64-bitowy o częstotliwości 800 MHz,
zalecane 1GHz
• 512 MB pamięci operacyjnej,
zalecane 1 GB
• Karta graficzna SVGA (o rozdzielczości 800×600),
zalecane 128 Mb
• Dysk twardy o pojemności 20 GB i 15 GB wolnego
miejsca,
zalecane 40 GB i mający 15 GB, system zajmuje 8GB
Napęd CD-ROM.
Unix Time-Sharing System (pisane również jako
UNIX, choć nie jest to skrót – nazwa "UNIX" jest
kalamburem określenia MULTICS, który był wzorem
dla Uniksa) - system operacyjny napisany w 1969 r. w
Bell Labs (UNIX System Laboratories, USL) przez
Dennisa Ritchie i Kena Thompsona. Rozwijany
później w bardzo dynamiczny sposób, co
zaowocowało powstaniem wielu odmian i
implementacji.
Kategorie
Systemy Unix i uniksopodobne zwykle za Erikiem Raymondem dzieli się na trzy
kategorie:
• systemy charakteryzujące się historyczną ciągłością kodu źródłowego
• pochodne BSD: FreeBSD, NetBSD i OpenBSD
• pochodne AT&T oraz BSD: NCR UNIX, Solaris, UnixWare
• systemy, które Open Group uznała za spełniające warunki Single UNIX
Specification i zezwoliła na używanie w ich opisie znaku handlowego
UNIX®, lista obejmuje tylko następujące systemy:
AIX, HP-UX, IRIX, NCR UNIX, SCO OpenServer, Solaris, Tru64 UNIX,
UnixWare, UX/4800, z/OS
• systemy funkcjonalnie podobne do systemów Unix, które nie spełniają
powyższych kryteriów:
• dodatkowo z nimi kompatybilne, na przykład poprzez spełnienie
wymagań normy POSIX: GNU/Hurd, GNU/Linux, Minix (POSIX od
Minix 2), QNX
• tylko funkcjonalnie podobne: CROOK, Phoenix-RTOS
System operacyjny Unix - Model warstwowy systemu
W modelu tym dzieli się system na 4 warstwy: jądro,
biblioteki, powłoka i programy.
Jądro
• zawiera m.in. program szeregujący oraz sterowniki urządzeń
• zarządza pamięcią operacyjną
• w nowszych systemach sterowniki rzadziej występujących
urządzeń dostępne są w postaci zewnętrznych modułów,
które można wybiórczo załadować do jądra - dzięki temu jego
rozmiary są mniejsze
• jądro ma bezpośredni dostęp do wszystkich zasobów
komputera
Biblioteki
• zawierają zestawy podprogramów (zwykle napisanych w
języku C), wykonujących różne, często stosowane, operacje
(mogą to być np. zestawy funkcji matematycznych,
procedury, umożliwiające obsługą monitora czy też operacje
na dysku)
• biblioteki te są zwykle dołączane do programów na etapie
ich konsolidacji (program, np. w języku C, przed
uruchomieniem zostaje poddany kompilacji, a następnie
konsolidacji)
• taka statyczna konsolidacja powoduje, że dana biblioteka
jest dołączana do każdego z korzystających z niej programów
- nawet wtedy, gdy uruchamiane są one jednocześnie w
systemie; powoduje to znaczną zajętość pamięci operacyjnej
Powłoka
• nazwa pochodzi stąd, że warstwa ta oddziela wewnętrzna
część systemu operacyjnego od użytkownika
• powłoka zawiera interpreter poleceń, który umożliwia
komunikację z użytkownikiem
(jest to odpowiednik programu command.com z DOS’a)
• interpreter poleceń uruchamia polecenia systemu
operacyjnego oraz pro-gramy użytkowe
Programy
• procesy uruchamiane przez użytkownika
• zarządzane przez program szeregujący jądra
• mogą być przerwane w dowolnym momencie, np. komendą
- kill
• każdy ma przydzielony odpowiedni obszar pamięci i
priorytet
• jeśli proces użytkownika próbuje dostać sie do cudzego
obszaru pamięci, zostaje przerwany, a system wyświetla
komunikat: segmentation fault
• bieżąca zawartość pamięci procesu może zostać zapisana
na dysku w pliku o nazwie core (nazwa od słów core dump,
czyli zrzut pamięci)
• analiza zawartości tego pliku może pomóc programiście w
wykryciu przyczyny wystąpienia błędu
http://aurox.pl/
Aurox to koordynowana w Polsce
dystrybucja Linuksa, bazująca na Fedorze.
Aurox posiada linie produktowe zarówno
komercyjne (Aurox Server i Aurox
Workstation), jak i linie darmowe (Aurox
Community) dostępne bez żadnych opłat do
ściągnięcia ze stron projektu. Aurox w ciągu
ostatnich ponad 3 lat stał się jedną z
najpopularniejszych dystrybucji Linuksa w
Polsce, a także w Europie ŚrodkowoWschodniej.
Aurox to dobry wybór dla początkujących
użytkowników Linuksa, którzy poszukują
systemu zastępczego dla kulejącej instalacji
MS Windows.
http://www.debian.org/
Czym jest Debian?
Debian to wolny system operacyjny (OS). System operacyjny to zestaw
podstawowych programów i narzędzi, które umożliwiają komputerowi działanie.
Debian używa jądra (jest to rdzeń systemu operacyjnego) Linux, ale większość
podstawowych narzędzi systemu pochodzi z projektu GNU. Dlatego system
nazywa się GNU/Linux.
Debian to coś więcej, niż sam system operacyjny: zawiera ponad 18700
pakietów, które są skompilowanymi programami spakowanymi w sposób, który
umożliwia łatwą instalację.
http://fedoraproject.org/
Fedora jest systemem operacyjnym opartym na Linuksie, który
prezentuje to, co najnowsze i najlepsze w wolnym
oprogramowaniu i oprogramowaniu open source. Fedorę zawsze
można dowolnie używać, modyfikować i rozpowszechniać.
http://ubuntu.pl/
Ubuntu to stare afrykańskie słowo
oznaczające "człowieczeństwo
dla wszystkich". Kierując się tym
przesłaniem firma Canonical Ltd.
opracowała i udostępniła opartą
na Debianie dystrybucję Linuksa
Ubuntu.
SUSE
http://www.novell.com/linux/
MANDRIVA http://mandriva.com/
KNOPPIX® http://knoppix.com/
SLACKWARE http://slackware.com/
GENTOO http://www.gentoo.org/
Mac OS X - jest to złożony system operacyjny dla komputerów
Macintosh opracowany w roku 2000 w amerykańskiej firmie Apple
Computer. X w nazwie oznacza 10 wersję systemu Mac OS,
jednak Mac OS X jest systemem o całkowicie odmiennej budowie
niż poprzednie wersje Mac OS.
Jego silne strony to między innymi:
• możliwość uruchamiania programów napisanych dla
wcześniejszych wersji systemu Mac OS
• łatwość adaptacji, kompilacji i wykorzystania oprogramowania
stworzonego dla systemów uniksowych, zwłaszcza typu BSD
• Quartz Extreme, format PDF jako podstawa interfejsu
graficznego
• ColorSync, przemysłowej jakości system zarządzania kolorem
• wydajny silnik OpenGL
• ma wbudowane zaawansowane narzędzia sieciowe
Efekty 3D
Fedora Core 6 domyślnie instaluje
środowisko Compiz oraz wsparcie dla
efektów 3D z użyciem technologii AIGLX.
Jeśli tylko sterowniki do karty graficznej
obsługują OpenGL, efekty 3D na pulpicie
są na wyciągnięcie ręki (System >
Preferences > Desktop Effects).