Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Magó Zsolt Debreceni Egyetem Kiss András Budapesti.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Magó Zsolt Debreceni Egyetem Kiss András Budapesti."— Előadás másolata:

1 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Magó Zsolt Debreceni Egyetem Kiss András Budapesti Corvinus Egyetem

2 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Bevezetés

3 Történelem Előzmények mechanikus elvű számoló berendezések Schickard, Pascal  10-es számrendszerű összeadó-gép Leibnitz  az előző továbbfejlesztése mind a 4 alapműveletre Babbage, Hollerith  lyukkártyás adattárolás (Babbage: „program”, Hollerith: IBM) elektro-mechanikus eszközök Zuse, Aiken elektronikus számítógépek ENIAC (1946), EDVAC (1949)

4 Történelem Generációk: elektronikus számítógépek fejlődésének kategorizálása az alkalmazott meghatározó technológia eszköz szerint elektroncső (’50-es évek) tranzisztor (’60-as évek) integrált áramköri elemek (’60-as évek vége) mikroprocesszor (’70-es évek) ?

5 Generációk jellemzői I.: elektroncső: 40-es évek közepe – 50-es évek második fele 300 művelet/sec elektroncsöves tárak, lyukkártya/lyukszalag, fixpontos műveletvégzés, gépi kód (assembly), kötegelt mód, operátor II: tranzisztor: 50-es évek vége – művelet/sec ferritgyűrűs memória, mágnesszalag (mágneslemez), lebegőpontos aritmetika, assembly, magasszintű nyelvek, batch III: IC: es évek első fele 2 millió művelet/sec, ferritgyűrűs memória, mágneslemez, operációs rendszer megjelenése, (valódi) magasszintű nyelvek, multiprogramozás, virtuális memória számítógép-kategóriák (mainframe, middleware, minicomputer) IV: mikrochip: 70-es évek 20 millió művelet/sec, félvezető tárak, mágneslemez, optoelektronikus/optikai adathordozók, PC, 4GL, hálózati operációs rendszerek V: jelen? jövő? mesterséges intelligencia?, (valódi) párhuzamos rendszerek?

6 Fogalmak Adat  információ adat: észlelés  információ: hasznosítás információ: ismeret  adat: tárolt ismeret Információ-technológia = adat (információ) előállítása, tárolása, továbbítása, feldolgozása ICT: info-kommunikációs technológiák ICS: informatikai társadalom Informatika IT rendszerek fejlesztésével és üzemeltetésével foglalkozó tudomány informatika  számítástechnika!

7 összeköttetés közös nyelv egyedi címek Fogalmak Kommunikáció: ICT eszközök által végzett adattovábbítási tevékenység feltételei: összekapcsolhatóság (közeg) kommunikációs képesség: értelmezhetőség (protokollok) egyediség: azonosíthatóság (címek) Hálózatok ICT eszközök valamilyen cél érdekében, alkalmas módon összekapcsolt rendszere Protokoll kommunikációs szabályok (gyűjteményei) IPX/SPX, NetBEUI, TCP/IP http, ftp, telnet, mail, gopher,...

8 Fogalmak Algoritmus: valamely feladat megoldását eredményező elemi műveleti lépések sorozata, ha pontosan egy egyértelmű kezdete van és csak elemi tevékenységekből álló lépéseket tartalmaz és determinisztikus és véges, akkor formalizálható  Program számítógép által értelmezhető algoritmus

9 Fogalmak Számítógép = olyan (teljesen) elektronikusan működő berendezés, amely képes adatokat és programokat tárolni és automatikusan végrehajtani. hardver (a számítógépet alkotó technikai eszközök összesége) + szoftver (a számítógép segítségével feldolgozott adatok és a működést meghatározó programok összessége).

10 Neumann-elvek Szerkezeti elvek teljesen elektronikus működés (logikai áramkörök alkalmazása) felépítés: CPU + ALU + MEM + I/O Működési elvek kettes számrendszer és Boole-algebra soros utasítás-végrehajtás tárolt program elve

11 Kettes számrendszer alapszám: 2, számjegyek: 0, 1 műveletek: összeadás: 0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1 = 10 kivonás: komplementer összeadással 1-es komplemens: X(n)+X(n)K1=11..11(n)  technikailag: jegyenként az ellenkező 2-es komplemens: X(n)+X(n)K2=10..00(n+1)  technikailag: X K2 =X K1 +1 A-B  A+B K2  jelentősége: minden művelet visszavezethető összeadásra!

12 Boole-algebra állításokkal végzett logikai műveletek eredményét rögzíti állítás: egyértelműen eldönthető, hogy IGAZ vagy HAMIS művelet: logikai értékekhez rendel logikai értéket alapműveletek: ÉS (AND), VAGY (OR), NEM (NOT) kizáró vagy (XOR) alkalmazása: logikai kifejezések kiértékelhetők logikai állítások kiértékelésének sorozataként kiértékelés: igazság-táblával, predikátum-kalkulussal alkalmazása: kapuáramkörök

13 Neumann-elvek CPU: központi vezérlő egység utasítás-értelmezés, végrehajtás, vezérlés egy időben egy tevékenység  soros működés ALU: aritmetikai és logikai egység műveletvégzés kettes számrendszer, logikai alapműveletek (ÉS, VAGY,...) MEM: memória tárolás azonos méretű sorszámozott részek („rekesz”) egységes szerkezet az adatok és a program-utasítások számára  tárolt program elve I/O: be- és kiviteli eszközök kapcsolattartás a felhasználóval és esetleges további (külső) eszközökkel („perifériák”)

14 A számítógép felépítése CPU + ALU = (mikro)processzor memória I/O vezérlők + sínrendszer az egyes komponensek közti összeköttetést biztosító vezetékek funkció szerint: belső, memória, külső (rendszer) információ jellege szerint: adat-, cím-, vezérlő- alaplap (órajel-generátor, akku, slotok, stb.)

15 A számítógép elvi vázlata CPU +ALU MEM I/O CÍMEK ADATOK VEZÉRLŐJELEK

16 Mértékek bit: információ alapegysége két állapot megkülönböztetésére alkalmas jel realizálása: 1, 0  kettes számrendszer 1 helyiértékének tárolására alkalmas bájt: információ-tárolás alapegysége 8 bit mértékek váltószám: 2 10 (1024) és hatványai: kilo, mega, giga, tera 1 KB (kilobájt) = 1024 bájt 1 MB (megabájt) = 1024 KB = 1024*1024 B...

17 Ábrázolási rendszerek bináris rendszer: minden információ 2-es számrendszerben fogalmi szint: adattípusok numerikus, szöveges dátum, logikai objektum reprezentáció: bitsorozat

18 Fixpontos ábrázolás rögzített méretű tárhely bájt („félszó”, „szó”, „dupla szó”) a tizedespont helye rögzített gyakorlatban csak egész! ábrázolható értékkészlet előjellel vagy előjel nélkül? 1 bájt: (0-255) 2 bájt: 0x xFFFF (elvileg , gyakorlatban )

19 Lebegőpontos ábrázolás normálalakot tárol  f x 2  e f: mantissza (bináris tört, ) e: karakterisztika (kitevő), előjelesen (eltolással!) tárolás: rendelkezésre álló tárterület méretétől függően: egyszeres: 4 bájt (e: 8 bit, f: 23 bit) dupla: 8 bájt (e: 11 bit, f: 52 bit) bővített: 10 bájt (e: 15 bit, f: 64 bit)  ef

20 BCD (Binárisan kódolt decimális) számjegyeket tárol, nem értéket! 4 biten a 10-es számrendszerbeli szám jegyei előjel is 4 bit! (A, C, E, F : +; B, D: -) pakolt:  fél bájtonként a számjegyek, az utolsó fél bájt előjel zónázott:  első bájton az előjel és az első számjegy, a többi számjegy (vezető 0-kal) bájtonként vezérszavas  az első bájt írja le a következő bájtok jelentését

21 Karakterkódolás:ASCII ASCII American Standard Code for Information Interchange PC-k jellemző karakterkódolási rendszere szabvány: 7 biten sorszámozva a szimbólumok, a 8. bit a paritás kiegészítés 00h..7Fh: 128 jel, 80h..FFh: nemzeti karakterek (kódlapok)

22 Karakterkódolás: UNICODE (elvileg) 2 bájtos karakterkódolás (elvileg) a világ összes szimbóluma szabvány: 0000h..2000h – hagyományos írásjelek 2001h..3000h – szimbólumok 3001h..E800h – távol-keleti írásjelek (47e!) E801h..FE00h – felhasználói FE01h..FFFFh – fenntartott problémák: többértelműség ( latin „c” = cirill „sz”) eltérő definiálhatóság (á = a+’)

23 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Alapfogalmak, rétegmodell

24 Operációs rendszer olyan program(rendszer), amely felügyeli és vezérli a számítógépen futó valamennyi folyamatot ISO szabvány a számítógépet alkotó hardver eszközök működését felügyelő és vezérlő program technológiai megközelítés a számítógép tevékenységét meghatározó programokat felügyelő és vezérlő szoftver funkcionális megközelítés (a számítógépes rendszerben rendelkezésre álló) erőforrásokat elosztó szuperfolyamat folyamat-centrikus szemlélet olyan program, amely kapcsolatot teremt (és tart fent) a számítógépet alkotó technikai-technológiai (hardver) elemek és a (számítógéppel tevékenységet végző) felhasználó között ( felhasználói szemléletű definíció

25 Operációs rendszer feladatai: egyszerűsíti a hardverkezelést erőforrások elosztása, versenyhelyzetek kezelése felhasználói felület, kommunikáció állapot-felügyelet, hibakezelés, naplózás (hálózati szolgáltatások) (virtuális gép koncepció) részleges vagy teljes hardver függetlenség leggyakoribb képviselői (IBM PC-ken): DOS, Windows, Novell, Linux, OS/X

26 Példák

27 Felépítés: rétegek

28 Rétegszemlélet Felhasználói alkalmazások Operációs rendszer Hardver Program- készítés támogatása Program- készítés támogatása Hálózat- kezelő szoftver és hardver Hálózat- kezelő szoftver és hardver Állomány- kezelés Állomány- kezelés Operációs rendszer felhasználói felülete Operációs rendszer felhasználói felülete

29 A kernel HARDVER eszközei Felhasználói alkalmazások RENDSZERMAG (KERNEL) RENDSZERMAG (KERNEL) Hardver Megszakítás kezelés Klasszikus perifériák (BIOS) Egységes felület (IDE, SCSI) Device driver (ibmcd.sys) Intelligens perifériák (PnP, USB)

30 A kernel SZOFTVER komponensei Felhasználói alkalmazások RENDSZERMAG (KERNEL) RENDSZERMAG (KERNEL) Hardver Rendszerhívások (system call) API (Win SDK) SHELL (command) (explorer)

31 A kernel „magja” Felhasználói alkalmazások RENDSZERMAG (KERNEL) RENDSZERMAG (KERNEL) Hardver Erőforrás kezelés CPU ütemezés Memória kezelés Állomány kezelés

32 Csoportosítás Felhasználói felület: karakteres grafikus Felhasználók száma: egy-felhasználós több-felhasználós hálózati Folyamatkezelés módja: kötegelt multiprogramozott valós idejű időosztásos Hardver-architektúrák: számítógép-ketegóriák mainframe szerver személyi számítógép mikroszámítógép kézi számítógép processzor-architektúrák CISC / RISC sínrendszer 16 / 32 / 64 bites

33 Csoportosítás Jogállás szerint: szerzői jogvédelem alá tartozó nyílt forráskódú „Történelmi” kategóriák korai operációs rendszerek UNIX-alapú rendszerek Windows rendszerek

34 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Működési modell

35 OPERÁCIÓS RENDSZER HARDVER megközelítés: Számítógép hardver eszközeinek működését ellenőrző és vezérlő program. FUNKCIONÁLIS megközelítés: A számítógép tevékenységét meghatározó programok vezérlését végző szoftver. FELHASZNÁLÓI szemlélet: A felhasználó és a számítógép erőforrásai közötti kommunikációt lehetővé tevő szolgáltatások összessége.

36 Történelem Lyukkártyás adatfeldolgozás Operátor KÖTEGELT FELDOLGOZÁS Monitor kötegek kezelése „kvázi” operációs rendszer parancsnyelvek

37 Történelem

38

39 Strukturált feladatvégzés

40 JELEN Interaktív rendszerek reális (emberi!) válaszidő időosztás felhasználói felület felhasználói adminisztráció Kötegelt rendszerek

41 JÖVŐ (?) Többprocesszoros rendszerek gyors, megbízható, erőforrás-takarékos (...) szimmetrikus / aszimmetrikus Elosztott rendszerek önálló számítógép + hálózat = közös tevékenység rugalmas, megbízható, gyors adatbiztonság?

42 Az operációs rendszer Feladata: egyszerűsíti a hardverkezelést (erőforrások elosztása, versenyhelyzetek kezelése) felhasználói felület, kommunikáció Virtuális gép koncepció részleges vagy teljes hardver függetlenség Leggyakoribb képviselői (PC-ken): (DOS,) Windows, Linux, Novell, MacOS, …

43 Felépítés

44 Működés RENDSZERHÍVÁSOKon keresztül kivétel (rendszerfolyamat) csapda (felhasználói folyamat) megszakítás (periféria) Privilegizálható maszkolás Üzemmódok rendszer (kernel, privilegizált) felhasználói (user)

45 Megszakítás-kezelés

46 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Kernel szolgáltatások: folyamatok

47 Alapfogalmak Erőforrás: folyamatok működéséhez szükséges, korlátozott (=kevés) MEGOSZTHATÓ? (share) RABOLHATÓ? (preemptive) Kezelés: hatékony és működőképes állapot biztosítása

48 Problémák HOLTPONT: a folyamat olyan erőforrásra vár, amelyet csak egy szintén várakozó folyamat tudna felszabadítani KIÉHEZTETÉS: a folyamat (az erőforrás- kezelő stratégiája miatt) „soha” nem kapja meg az igényelt erőforrást MEGELŐZNI vagy MEGOLDANI? (megelőzni „olcsóbb”, de nem mindig lehetséges)

49 Megelőzés Holtpont kialakulásának feltételei 1.Kölcsönös kizárás (nem megosztható EF) 2.Zárolás (várakozó folyamat lefoglalja az EF-t) 3.Nem elvehető erőforrások iránti igény 4.Ciklikus várakozás Csak együttesen  egyet elég megakadályozni

50 Megelőzés Kölcsönös kizárás: nem megelőzhető Zárolás  egy folyamat csak akkor igényelhet erőforrást, ha nem birtokol Algoritmus: egyetlen foglalás Nem rabolható erőforrások: nem megelőzhető Ciklikus várakoztatás  stratégiák Algoritmus: Prioritásos foglalás, Bankár

51 Megelőző stratégiák Egyetlen foglalás Induláskor kell igényelni az erőforrást rossz EF kihasználtság kiéheztetés Prioritásos (rangsor szerinti) foglalás Erőforrások osztályozása rossz EF kihasználtság osztályozási szempontok?

52 Bankár algoritmus Nem a holtpontot előzi meg, hanem a kialakulásának a LEHETŐSÉGÉT Biztonságos állapot fenntartása: létezik a folyamatok végrehajtásának legalább 1 megvalósítható sorozata Ismernie kell a folyamatok EF igényét! becslésen alapul (...)

53 Holtpont kezelése Felismerni a holtpontot elve: összehasonlítani az igényeket a rendelkezésre álló erőforrásokkal nyilvántartás számolás-igényes (lassú) algoritmusok

54 Holtpont kezelése Megszüntetni a holtpontot csak a folyamat megszüntetésével kiválasztási stratégiák: erőforrások szerint (felszabaduló vagy igényelt) futási idő (eltelt vagy várható) prioritás alapján jellege szerint (megismételhető)

55 Folyamatok 1.program a háttértárról a memóriába megszakítással jelzi igényét 2.PCB (folyamat-leíró blokk) elkészítése 3.folyamat működik (fut) állapot-változások 4.folyamat befejeződik PCB felszabadítása

56 Folyamatok életciklusa

57 Ütemezők Folyamatok egyes állapotait kezelő komponensek Hosszú távú (fő): indítás Középtávú: állapot-felügyelet Rövidtávú: végrehajtási sorrend Cél: optimális (gyors) kiszolgálás Módszer: alkalmas sorrend kialakítása

58 Ütemezők Mitől függ a végrehajtás sebessége? program  folyamat idő minimális folyamatok várakozási idejében más folyamatok működhetnek gyors környezetváltás Megvalósítás: ütemezési stratégiák

59 Ütemezési stratégiák Hosszú távú ütemező elvárás: olyan sorrendben hozza létre a folyamatokat, hogy azok a jelenleg működő folyamatokkal egyenlő arányban osztozzanak a fut-vár időszakokon lehetetlen! sorrendi alapú

60 Ütemezési stratégiák Középtávú ütemező elvárás: a nem futó folyamatok sorrendjének és állapotának optimalizálása lehetetlen prioritás alapú ütemezés

61 Ütemezési stratégiák Rövidtávú ütemező elvárás: a processzor hatékony kihasználásának biztosítása mérhető! válaszidő (program  folyamat) átfutási idő (elindul  befejeződik) várakozási idő (nem fut) stratégiák egymásnak ellen-ható jellemzők!

62 Rövidtávú ütemező stratégiái FCFS (First Come, First Served) egyszerűen megvalósítható torlódás SJF (Shortest Job First) gyors kizárás RR (Round Robin) kiküszöböli az előző módszerek hibáit adminisztráció-igényes

63 Példa: FCFS és SJF

64 Példa: RR

65 Gyakorlatok erőforrás-gazdálkodás: folyamatok: f1, f2, f3, f4 erőforrások: E1 (31), E2 (24), E3 (23) folyamatok erőforrás-igénye (ind./össz.) f1: 4/29, 4/24, 0/19 f2: 9/20, 8/10, 8/17 f3: 6/24, 7/15, 5/21 f4: 3/8, 3/4, 3/5 holtpont-mentes végrehajtási sorrend?

66 Gyakorlatok megoldás E1: 31E2: 24E3: 23 indmax. várh.indmax. várh.indmax. várh. f f f f

67 Gyakorlatok megoldás E1: 31/22E2: 24/22E3: 23/16 szabad927f4 szabad12510F2 szabad211318f3 szabad272023f4 f f f f

68 Gyakorlatok folyamat-ütemezés: folyamatok: f1,.., f6 PCB: (folyamat, érkezés, igény) (f1, 0, 5) (f2, 3, 12) (f3, 10, 6) (f4, 16, 2) (f5, 18, 13) (f6, 19, 9) átlagos várakozási idő? (FCFS, SJF, RR 6 )

69 Gyakorlatok megoldás (FCFS, SJF) Ér k IgKez d BefVá r Kez d BefVá r f f f f f f átlag6,35,6

70 Gyakorlatok megoldás (RR 6 ) ÉrkIgKezdBefVár f f f f2’ f f f ÉrkIgKezdBefVár f5’ f6’ f5’’ átlag8,3

71 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Kernel szolgáltatások: memória-kezelés

72 Alapelvek Neumann-elv CSAK a memóriában levő információ feldolgozható kizárólagos hozzáférés a végrehajtás alatt álló folyamat számára több folyamat  létezőnél nagyobb (össz)memória-igény

73 Problémák Egyidejűleg több folyamat a memóriában: tárvédelem 1. rendszerfolyamatok állandóan a memóriában tartózkodik rögzített vagy változó címen? 2. felhasználói folyamatok Rendelkezésre állónál nagyobb memóriaigény virtuális memória Végrehajtás közben kialakuló címek programozás-módszertan

74 Memória-kezelés Valóságos tárkezelés fizikai memória használata Virtuális tárkezelés háttértár elkülönített része mint memória csak az éppen feldolgozás alatt álló folyamat és adatai az operatív memóriában folyamatos cserélgetés

75 Tárkezelés módszerei I. Rögzített (abszolút) címzés az OR rögzített helyen és méretben határregiszter program elhelyezkedése fordítás során meghatározható tárvédelem: hivatkozások és a határregiszter összehasonlítása OR változó mérete...

76 Tárkezelés módszerei II. Áthelyező címzés relatív címek alkalmazása bázisregiszter: program kezdőcíme betöltődéskor alakul ki címszámítás: bázis + relatív = (fizikai) memóriacím programozási problémák...

77 Tárkezelés módszerei III. Átlapoló (overlay) programblokkok csak a végrehajtás alatt álló töltődik be vezérlőblokk fizikainál nagyobb memória-igény kiszolgálása háttértárak szerepe...

78 Tárkezelés módszerei III.

79 Tárkezelés módszerei IV. Tárcsere (swapping) többfolyamatos rendszerek környezet-váltás  memória-csere

80 Tárkezelés módszerei V. Partíciók memória felosztása független részekre egy időben több folyamat a memóriában partíciók méretének meghatározása statikus (előre definiált) belső elaprózódás dinamikus (igény szerint kialakuló) nyilvántartani a memória-foglaltságot külső elaprózódás  csoportosító algoritmusok

81 Tárkezelés módszerei V.

82 Tárkezelés módszerei VI. Lapozás (paging) lap: folyamatok rendelkezésére álló, nem (feltétlen) összefüggő memóriaterület (viszonylag) kicsi, azonos méretű (1-4K) laptábla: a lapok elhelyezkedésének és állapotának nyilvántartására szolgáló leírás PCB-ben! címzés: lapszám  fizikai cím + lapon belüli eltolás

83 Tárkezelés módszerei VI.

84 Problémák Valóságos (operatív) tárkezelés problémái címtartomány processzor által kezelhető címek (32 bit  4GB) memória-méret ( MB) párhuzamos folyamatok iránti igény + folyamatok száma  +memóriaméret lokalitás elve! lapcserék gyorsításának lehetősége

85 Virtuális memóriakezelés Alapelvek virtuális memória az elvileg megcímezhető memóriaterület a folyamat számára (memóriakezelés szempontjából) rendelkezésre is áll háttértár mint memória a háttértár (egy része) memóriaként címezhető transzparens (átlátszó) memóriakezelés a folyamat számára nincs különbség a tényleges és a virtuális memória között

86 Virtuális memóriakezelés Megvalósítás lapozás az OM és a VM azonos lapokra oszlik laptábla kiegészül egy állapot-jelzővel hivatkozás OM-ben VM-ben  laphiba, lapcsere

87 Algoritmus

88 Virtuális memóriakezelés Előnyök operatív tárnál nagyobb memória több folyamat gyorsabb betöltődés Hátrányok címszámítás lapozás lassúsága a processzorhoz képest lap és környezete együtt (lokalitás!) lapváltozatok figyelése (használt, „dirty”)

89 Virtuális memóriakezelés Keret: egy folyamat számára rendelkezésre álló lapok száma  keretkiosztási elvek: azonos számú arányos (VM igény függvényében) prioritásos lokális (futás során állandó) globális (futás során dinamikus, rabolható) vergődés!

90 Lapcsere stratégiák: FIFO legrégebben behozott lapot cseréli (sorrendi) egyszerű sok laphibát okoz

91 Lapcsere stratégiák: OPT legkésőbb igénylendő lapot cseréli (előrelátó) leghatékonyabb csak elméleti

92 Lapcsere stratégiák: LRU legrégebben használt lapot cseréli (figyelő) hatékony adminisztráció-igényes

93 Lapcsere stratégiák: SC módosított FIFO figyeli a laphivatkozásokat (jelzőbit) cserénél (ha lehet) a nem hivatkozottak közül választ: 1. ha a jelzőbit = 0  csere; 2. ha a jelzőbit =1  jelzőbit törlése, lap a sor végére és nézzük a következő lapot gyors bonyolult

94 Lapcsere stratégiák: NUR módosított LRU figyeli a laphivatkozásokat (jelzőbit) cserénél (ha lehet) a nem hivatkozottak közül választ: 1. ha a jelzőbit = 0  csere és minden jelzőbit 0 2. ha a jelzőbit =1  nézzük a következő lapot gyors számításigényes (LRU-nál jobb!)

95 Problémák Virtuális memóriakezelés problémái lassú! laphibák számának csökkentése  stratégiák címszámítás gyorsítása  asszociatív memória alkalmazása

96 Asszociatív memória jellemzők kicsi, gyors (,drága)  működés bemenet: adat  kimenet: tartalmazza? kiegészítés (társítás) alkalmazása TLB (címszámítást megkerülő tár)

97 Memóriakezelés feladatai Védelem folyamatok logikai egységeinek védelme SZEGMENTÁLÁS folyamatok védelme egymástól kommunikáció lehetőségét biztosítani kell! szegmens-leíró táblák rendszerfolyamatok védelme prioritás szegmensek használatához megfelelő szint kell

98 Tároló-hierarchia A leggyakrabban használt adatok legyenek a leggyorsabb elérési idejű tárolóban!

99 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Shell szolgáltatások

100 A PC felépítése alaplap processzor  foglalat ( tű)  1,2 - 4 GHz memóriamodulok  SDRAM, DDR-RAM  16 MB – 4 GB  MHz csatolók  PCI, AGP, IDE, S- ATA táp perifériák

101 Felhasználói felület GUI ablak szegély, címsor, vezérlőmenü ikonja, méretező ikonok, menüsor, eszköztár(ak), munkaterület, gördítősáv, állapotsor alkalmazás~, csoport~ (nézetek!), párbeszéd~ vezérlők beviteli (szöveg) mező, legördülő / kiválasztó lista, rádiógomb, jelölőnégyzet, „potméter”, lap („fül”), parancsgomb ikonok alkalmazásindító~ (alkalmazás~), dokumentum~ (mappa~), parancs~

102 Példa: Windows XP multitasking eseményvezérelt, preemptív multiuser állományszervezés: FAT / NTFS dinamikus háttértárak, EFS, röptömörítés vágólap, gyorsmenü, „drag-n-drop”, PnP,...

103 Windows XP - felület Asztal ikonok (szokványos: Sajátgép, Dokumentumok, Lomtár, Hálózati helyek, Internet Explorer), ablakok (futó alkalmazások), kurzor Tálca START menü Gyorsindító pult Futó alkalmazások Háttérben futó („szervíz”) szolgáltatások

104 Windows XP - állománykezelés eszközök: Sajátgép, Intéző, parancssor, segédprogramok műveletek létrehozás kijelölés egyszeres  többszörös, összefüggő  nem összefüggő törlés Lomtár szerepe jellemzők megváltoztatása azonosító (átnevezés), elhelyezkedés (mozgatás, másolás), műveleti kör (tulajdonságok)

105 Windows XP – alkalmazások START menü alkalmazások indítása (Programok, Futtatás) beállítások (Vezérlőpult: hálózat, nyomtatási beállítások, megjelenítés, hardver-szoftver leltár, stb.) támogatás (Súgó, Keresés) alapvető alkalmazások Számológép, Jegyzettömb, WordPad, Paint, Médialejátszó („un-ZIP”) hálózati szolgáltatások (böngésző, levelező, IM)

106 UNIX/LINUX alapú rendszerek

107 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Állományszervezés: fizikai szint

108 Perifériák Egyirányú beviteli billentyűzet, egér (trackball, fényceruza, touch-screen), lapolvasó, mikrofon, digitális kamera kiviteli monitor (TV!), nyomtató (rajzgép), hangszóró Kétirányú kommunikációs modem, hálózati kártya háttértár mágneslemez. mágnesszalag, optikai tároló

109 Háttértárak mechanikus lyukkártya, lyukszalag mágneses mágnesszalag mágneslemez optikai CD, DVD elektronikus pen-drive

110 Mechanikus adattárolás lyukkártya 80 (IBM) / 90 (UNIVAC) oszlop („bájt”) 8 (7+1) / 12 (9+3) sor (bit) „köteg”, lyukszalag

111 Mágneses elvű háttértárak Elv: indukció Jellemzők: Kapacitás Átviteli sebesség Elérési idő Megbízhatóság, hordozhatóság

112 Mágnesszalag (DAT) Adathozzáférés: soros Kapacitás: 2-24 GB Átviteli sebesség: 2-10 Mb/s (+keresési idő!)

113 Mágneslemez Adathozzáférés: közvetlen Kapacitás: 0,3 – 120 GB Átviteli sebesség: 0,5-50 MB/s

114 Mágneslemezes meghajtók

115 Hajlékonylemez méret: 8”, 5¼”, 3½” szerkezet hordozóréteg (1) író-olvasó nyílás (2) indexfurat (3) írásengedélyező (4) védő (súrlódás-csökkentő) tok

116 Hajlékonylemez kapacitás 180 KB – 1,44 MB oldalak, sávok, szektorok száma (1-2, 40-80, , SS/DS, SD/DD/HD) átviteli sebesség: 0,5 KB/s 360 RPM

117 Merevlemez lemezköteg: rétegek egymás fölött író-olvasó fej közös tengelyen magas RPM, kis távolság: szennyeződés-mentes környezet

118 Merevlemez

119 Átviteli idő Működés: pozícionálás + átvitel Elérési idő (sávváltás) Lappangási idő (elfordulás) Átviteli idő Gyorsítási lehetőségek cache redundáns tárolás célszerű elhelyezés (közép)

120 Tárolási szerkezet fizikai és logikai fizikai: sáv – szektor (cluster, cilinder) formázás! logikai: kötet, meghajtó, állomány... címszámítás logikai ↔ fizikai azonosítók (hivatkozási egységek) szektor: adminisztratív korlát! cluster: elaprózódás (külső, belső)

121 Problémák Azonos forgási sebesség eltérő adatsűrűség ZBR (zónabit-rögzítés): eltérő szektorszám Optimális kiszolgálási sorrend ütemezés: sávváltások számának csökkentése

122 Problémák Tömörítés minta szerinti RLE: futási hossz különbségi csak eltérések, DE statisztikai HUFFMANN (gyakoriság) LZW

123 Problémák Megbízhatóság Hibák felismerése paritásos rendszerek CRC Hibák javítása Hamming-kódok RAID rendszerek  RAID-0: tükör, RAID-1: sáv,... RAID-5

124 Optikai elvű háttértárak Elv: Fényvisszaverődés (pit-land) Spirális (kifelé) tárolás Állandó kerületi sebesség Szabványok:... Books (könyvek) Red (Vörös): audió, 1982 – alap, 1x Yellow (XA), Orange (Mode2), White (videó)

125 Felület

126 Jellemzők Kapacitás: 650+ MB/4,5-19,2 GB Átviteli sebesség: 150 KB/s Típusok: CD-ROM: WORM CD-R(ecordable), CD-R(e)W(ritable) Fotó CD, SVCD,... DVD-ROM, DVD-RAM, DVD±R(W)

127 Elektronikus háttértárak USB flash drive, pen-drive  EEPROM részei NAND memória (4)  soros elérésű  blokk-szervezésű vezérlőchip (2) (  RISC + memória)  fájlrendszer-szerű szolgáltatásokat biztosít a memória elérésére oszcillátor (5)

128 Műveletek háttértárakkal Információk 1.Eszköz típusa 2.Adat helye a háttértárolón 3.Adat helye a memóriában 4.Adatmozgás iránya 5.Adatok mennyisége

129 Műveletvégzés

130 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Állományszervezés: logikai szint

131 Alapfeladatok Állományszervezés operációs rendszer tevékenysége az állományok 1. elhelyezésének, 2. azonosításának, 3. visszakeresésének, 4. hozzáférésének biztosítására.

132 Állomány-kezelő

133 Logikai állománykezelés Állomány (fájl, file) Katalógus (mappa, directory) Kötet (volume, ~drive, ~disk) Hivatkozási egységek (elérési, keresési út) Fizikai állománykezelés (lemezkezelés) Lemezek (disk), Partíciók (partition) Blokkok, Cluster (fürt ?!) Boot record, MBR, Root, fájlrendszer Állományszervezés

134 Állomány felhasználói szempontból összetartozó adatok megkülönböztető azonosítóval rendelkező csoportja a háttértárolón Könyvtár állományok felhasználói csoportosítását lehetővé tevő logikai egység adminisztratív célú állomány! Kötet háttértároló logikai egysége (A:, Z:, SYS:,...)

135 Állományok jellemzői Azonosító NÉV + leíró együtt (ha van!) névhasználati szabályok helyettesítő karakterek Tulajdonságok méret időbélyegek jellemzők (az OR működésének kezelésére) jogosultságok

136 Hivatkozások Abszolút hivatkozás A kötet megadása után a hivatkozott állományig minden közbülső katalógust fel kell sorolni Pl. C:\WIN98\SYSTEM\USER.EXE Relatív hivatkozás A címzés az aktuális kötethez, katalógushoz képest történik (gyerek ‘.’, szülő ‘..’, gyökér ‘\’) Pl...\..\USR\ZSAZSA.LOG UNC (hálózat!) Az erőforrás tartalmazó gép és az erőforrás neve Pl. \\EREBUS\SYS\PMAIL\WINPMAIL.EXE

137 Példa PROG DATA adat1.dbf adat2.dbf \ A: WIN95 TEMPJOSKA PISTA rajz.jpg tabla.xls szoveg.txt \ C: Abszolút hivatkozások A:\DATA\ADAT1.DBF C:\TEMP\PISTA\RAJZ.JPG C:\TEMP\JOSKA\SZOVEG.TXT Relatív hivatkozások A:ADAT1.DBF C:RAJZ.JPG \TEMP\JOSKA\SZOVEG.TXT..\TEMP\JOSKA\SZOVEG.TXT

138 Katalógus (könyvtár) adminisztratív logikai – fizikai azonosító összerendelése állományok tulajdonságainak tárolása virtuális megvalósítás: hierarchikus fa azonosítás: a struktúrában elfoglalt hely hivatkozás: abszolút, relatív

139 Állományszervezési módok feltétel: foglaltsági tábla! folytonos: FIRST FIT – első szabad BEST FIT – legjobban kihasználó WORST FIT – legtöbbet meghagyó nem folytonos láncolt lista indextábla

140 Példák

141 Példák: láncolt (FAT)

142 Példák: indextábla (i-node)

143 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Felhasználói eszközök

144 Segédprogramok Az operációs rendszer szolgáltatásait kiegészítő alkalmazások: kényelmes(ebb) felhasználhatóság többletfunkcionalitás speciális igények pl. commanderek, tömörítők, vírusírtók, codecek, stb...

145 Commander programok eredetileg a karakteres felület állománykezelési parancsainak kiváltására később általános állománykezelési eszköztár szerepben felépítés: panelek  2(!) „aktív” könyvtár Norton Commander, Volkov, Far Manager, Windows Commander  Total Commander

146 Tömörítő programok cél: tárolási méret csökkentése csoportosítás módszer veszteséges veszteség-mentes megvalósítás valós idejű („röptömörítő”) alkalmazás (egyirányú/kétirányú)

147 Veszteséges tömörítés „felesleges” információ kiszűrése érzékelhető adatvesztés nélkül! az információ tömörített formájában is használható! jellemzően multimédiás alkalmazási terület frekvencia-tartomány szűkítése ismétlődő adatok tárolása hivatkozással spektrum (szín vagy hangszín) szám csökkentése pl. JPG, MPEG

148 Veszteségmentes tömörítések adat – archívum – adat reverzibilis műveletpár eredménye a konverzió során adatvesztés nem lép fel az archívált információ nem feldolgozható kódolási algoritmusokkal hatékonyság (archív méret / eredeti méret) gyorsaság

149 Tömörítési algoritmusok darabszám kódolás ismétlődő jelek helyett azok száma: RLE (futási hossz) helyettesítéses szimbólum-helyettesítés (TAB = 8 szóköz) minta helyettesítés statisztikai gyakoriság: (Shannon-Fano), Huffman aritmetikai

150 Tömörítő programok kétfájlos tömörítők külön program a kódolás-dekódoláshoz pkzip/pkunzip egyfájlos tömörítők kapcsoló a kódolás irányának meghatározásához arj a / arj x sfx – önkicsomagoló archívum

151 Tömörítő programok karakteres pkzip/pkunzip, arc, lha, ace, rar (menüvezérelt!) gzip, tar (Unix) grafikus WinZip, WinRar, WinAce, commander programok (operációs rendszer...)

152 Vírustan Fogalma: PROGRAM! reprodukciós képesség ártó szándék Jellegzetességek álca parazita-jelleg

153 Vírustan „klasszikus” kategóriák boot-vírusok alkalmazás (program) vírusok makró vírusok megjelenési mód szerint lopakodók kódváltók (polimorf)

154 Vírustan új típusú” veszélyhordozók férgek (worms) trójai programok (maleware) kémprogramok (spyware) redirektor hoax, spam

155 Vírustan vírus vagy féreg? elsődleges cél a sokszorosítás a vírus hordozó útján, a féreg önállóan terjed trójai álcázott működés elsődleges cél az adatlopás (nem rombol!)

156 Vírusvédelem „social engineering” vírusírtó programok védő („shield”) vagy kereső („scan”) 3D („Disinfect”, „Delete”, „Deny”) pl. Symantec (NAV), McAfee, Kaspersky (FSAV), Panda,... + hálózat védelme tűzfal, spam-szűrő,...

157 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Gyakorlati ismeretek: Windows XP

158 Windows XP Változatok Windows NT 4 Windows XP Home Pro Windows 2000 Professional Server (Advanced, Datacenter) Windows 2003

159 Sajátosságok többfelhasználós, hálózati operációs rendszer azonosítás (felhasználó, folyamat, eszköz) biztonság (SID, ACL) Active Directory (integrált) hálózati szolgáltatások NTFS 5 állomány-szintű jogosultság-kezelés röptömörítés, titkosítás automatikus öröklődés dinamikus lemezkezelés

160 Felügyelet felhasználói környezet felhasználók és csoportok jogosultságok naplózás alkalmazások virtuális gép memória- és processzorvédelem alkalmazás – folyamat - szolgáltatás hardver: HCL szabványok: APM/ACPI, PnP háttértárak hálózati szolgáltatások

161 Felügyeleti eszközök-1 Vezérlőpult

162 Felügyeleti eszközök-2 Microsoft Management Consol (MMC) egységes keretrendszer beépülő modulok (snap-in) testreszabható távfelügyelet Start/Futtatás/mmc Vezérlőpult elemei előre definiált MMC-k!

163 MMC

164 MMC: háttértárak

165 Felügyeleti eszközök-3 Feladat-kezelő (Task Manager)

166 Felügyeleti eszközök-4 Feladat-kezelő C TRL + S HIFT +E SC vagy C TRL +A LT +D EL C TRL + S HIFT +E SC vagy C TRL +A LT +D EL komponensek Applications – Alkalmazások  „futó” programok Processes - Folyamatok Performance – Teljesítmény eszközök nem válaszoló (  lefagyott! ) alkalmazások bezárása új programok indítása (Start/Futtatás)

167 Felügyeleti eszközök-5 Programozott felügyeleti eszközök Parancsállományok batch (DOS) Windows Scripting Host: VBScript és/vagy JScript Windows Management Instruments (WMI) Időzített futtatás Feladat-ütemező AT

168 Felügyeleti eszközök-6 Registry

169 Felügyeleti eszközök-7 automatikus felügyelet Windows Update WEB alapú felügyeleti komponens biztonsági központ frissítés, tűzfal, vírusvédelem

170 Felhasználók alapértelmezett telepítés mellett rendszergazda korlátozott jogú felhasználó programok futtatása csak saját környezeti beállításait módosíthatja Vezérlőpult/Felhasználói fiókok létrehozás, módosítás, törlés felhasználó-váltás

171 Felhasználók MMC teljes körű felügyelet jelszókezelési szabályok csoporttagság profil

172 Csoportok Beépített Rendszergazda Biztonsági másolat felelősök Kiemelt felhasználók Felhasználók Vendégek Dinamikus tagsága nem állítható tagjai a környezet függvényében változnak Mindenki Hitelesített felhasználók Névtelen bejelentkezés Interaktív Hálózat

173 Profil felhasználói környezet tárolása alapértelmezett munkakönyvtár bejelentkezéskor végrehajtandó parancssorozat dokumentumok helye egyéni beállítások: Asztal Tálca Vezérlőpult beállításai Start menü felépítése stb.

174 Házirend számítógép működésével és a felhasználó által elvégezhető műveletekkel kapcsolatos beállítások, pl.: jelszórend kizárási szabályok felhasználók rendszerre vonatkozó jogosultságai naplózás rendszerszintű biztonsági eszközök két szintű: TILTOTT/ENGEDÉLYEZETT

175 Házirend

176 Állományhozzáférés Alapelvek legkisebb elégséges jogok elve csoportos jogosultság-kezelés tiltás mindig erősebb az engedélynél több forrásból származó jogok összeadódnak öröklődés

177 Állományokra vonatkozó jogok Összetett (nevesített) jogok Teljes hozzáférés Módosítás Olvasás és végrehajtás Olvasás Írás elemi jogok

178 Megosztás könyvtárak és nyomtatók adminisztratív megosztások automatikusan létrejönnek megosztási név ($ - rejtett) jogosultsági szintek NTFS alatti megosztás esetén azonos a helyivel! hivatkozás: UNC

179 A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Gyakorlati ismeretek: Linux


Letölteni ppt "A projekt az Európai Unió társfinanszírozásával, az Európa terv keretében valósul meg. Operációs rendszerek Magó Zsolt Debreceni Egyetem Kiss András Budapesti."

Hasonló előadás


Google Hirdetések