Operációs Rendszerek II. Első előadás

Mai alkalom

Bemutatkozás Bringye Zsolt

Tárgystruktúra

A félév

Előadások

Számonkérés Fontosabb fogalmak elmagyarázása Rajzok (pl. állapottér) Algoritmusok (egyszerű, beszélt nyelven) Több megoldás (algoritmus) összevetése Nem lesz: konkrét nevek, évszámok, típusok De: időszak, gyártmány (cég) lehet!

Tartalom Történeti áttekintés, fejlődés mozgatórugói OS black-box leírása Folyamatok és szálak (ütemezés, párhuzamosság) Memóriakezelés I/O kezelés és diszkek Fájlrendszerek, fájlok „Aktuális témák” (virtualizáció, elosztott rendszerek) Példák: Windows, Unix (Solaris), Linux

Mai alkalom

Témák Mi az, hogy „operációs rendszer”? Black-box leírás Rövid történet A fejlődés mozgatórugói

Operációs Rendszer An operating system (OS) is a computer program that manages the hardware and software resources of a computer. At the foundation of all system software, the OS performs basic tasks such as controlling and allocating memory, prioritizing system requests, controlling input and output devices, facilitating networking, and managing files. It also may provide a graphical user interface for higher level functions. It forms a platform for other software (Wikipedia)computer programhardware softwareresourcescomputermemory networkingfilesgraphical user interfaceplatform

Operációs Rendszer master control program in computer: the essential program in a computer that maintains disk files, runs applications, and handles devices such as the mouse and printer (MSN Encarta) olyan program, amely közvetítőként működik a felhasználó és a számítógép hardvere között (Kóczy-Kondorosi, 2000)

Operációs rendszer A számítógép hardver elemei és az (alkalmazói) programok közötti szoftver réteg, amely biztosítja a hardver komponensek (erőforrások) hatékony használatát Az operációs rendszer elfedi a hardver sajátosságait, egyfajta virtuális gépként jelenik meg a felsőbb rétegek számára

Black-box leírás Nem érdekel, „mi van belül”, az interfészek megadásával írom le a vizsgált „valamit”

Felhasználói interfész Ember-gép kapcsolat, tipikus formájában képernyő, billentyűzet és (manapság) valamilyen pozicionáló eszköz segítségével A különféle felhasználói csoportok (végfelhasználó, programozó, rendszer admin) elvárásai eltérőek, ez a különbség általában az interfészben is tapasztalható

Felhasználói csoportok Végfelhasználók –Napi tevékenységükhöz szükséges alkalmazásokat használnak, operációs rendszerrel minimális a közvetlen kapcsolatuk Fejlesztők (alacsony szintű megoldások) –Operációs rendszer által biztosított virtuális gépen fejlesztenek –Operációs rendszeri eszközöket (is) használnak (utility-k) Rendszer adminisztrátorok –Oprendszer működését felügyelik, hangolják –Folyamatos állapot információkkal kell rendelkezniük –A működésbe is beavatkoz(hat)nak

Felhasználói felületek Grafikus és karakteres felületek egyaránt használatosak A karakteres felület lehet parancssoros és menü alapú Egy rendszernek lehet többféle felülete is A végfelhasználók esetén szinte csak grafikus felület, de a többi csoportban is használják Feladatok összekapcsolása sokszor hasznos lehet, ez jellemzően parancssoros megoldásoknál használatos

Alkalmazási Programozói Felület Az operációs rendszer, mint virtuális gép „utasításkészlete” (a számítógép utasításkészletének kiterjesztése) Tipikusan rendszerhívásokon keresztül érhető el A programozói nyelvek tipikusan elfedik ezt a felületet (még a C is – hiszen itt is C függvényhívásokat, nem pedig rendszerhívásokat használunk), de a saját szolgáltatás-készletüket erre alapozzák

Hardver Interfész Különféle hardver elemek kezelése –Hatékonyság –Hardverek sokaságának támogatása –Képesség a fejlődésre (új fajta hardverek) –Hibakezelés

Interfészek, határok

Operációs rendszerek fejlődése Operációs rendszer nélküli idők Egyszerű kötegelt rendszerek Multiprogramozott kötegelt rendszerek Időosztásos rendszerek Személyi számítógépek Specialitások: valós idejű és elosztott rendszerek Specialitások: PDA-k, okos telefonok és társaik…

Operációs rendszer nélkül A kezdeti idők (40-es évek végétől az 50-es évek közepéig) teljesen manuális megoldása Kézi ütemezés (foglalási tábla) – lehet, hogy programot ki kellett lőni, de az is lehet, hogy a gép „üresen állt” A program indítása jelentős időt vett el a hasznos működéstől Feladat: rendszer kihasználtságának növelése

Egyszerű kötegelt feldolgozás 50-es évek közepe, GM (IBM platformra) A rendszer vezérlése nem manuálisan, hanem egy program által (rezidens monitor) történik A futtatandó program kártyáit a monitornak szóló leírással (JCL) együtt előre be kellett „tárazni” A megvalósítás feltételei: –Memória védelem (monitor meg tudja védeni magát) –Időzítő (timer), megszakítások (később) –Privilegizált utasítások (monitor megkerülése ellen) – végrehajtási módok (user, kernel) megjelenése

Multiprogramozott kötegelt feldolg. 60-as évek közepétől A kötegelt feldolgozás nem segített a processzor futás közbeni üresjáratain (I/O-ra várakozás) Egy időben több program található a memóriá- ban, ezek közül választjuk ki azt, amelyik futhat Feltételek –Memória menedzsment (több program a memóriában) –Megszakítások

Időosztásos rendszerek A kötegelt rendszerek bizonyos feladatokra (pl. tranzakció feldolgozás) alkalmatlanok, viszont a számítógépek túl drágák, hogy egyetlen ember használja őket Az interaktív felhasználók (programjaik) időszeleteket kapnak Egyik első megvalósítás: CTSS, MIT 60-évek eleje Terminálok elterjedése

Kötegelt vs. Időosztásos Kötegelt feldolgozás Időosztásos rendszerek Optimalizálás alapja Processzor kihasználtság maximalizálása Válaszidők minimalizálása Rendszer vezérlése JCL nyelvű programok Terminálról ad-hoc bevitt parancsok

Személyi számítógépek Olcsó, tömegesen elterjedt rendszer Kifejezetten személyi (single user) használatra Kezdetben korlátos erőforrások, de ma már nem Erőforrások kihasználása nem szempont, felhasználói élmény fokozása a cél A felhasználók informatikai képzettsége sokkal alacsonyabb, mint a korábbi rendszereknél

Valós idejű rendszerek Nem új történet, de korábban csak specializált területeken Megkülönböztetünk „hard” és „soft” rendszreket, a közkedvelt rendszerek gyakorlatilag csak az utóbbi kategóriát teljesítik Hard real-time rendszerek esetén komoly matematikai háttér

Elosztott rendszerek A szükséges számítási teljesítményt és/vagy megbízhatóságot nem drága, egyedi rendszerekkel, hanem több (sok) olcsó rendszer együttműködésén alapuló megoldásokkal biztosítjuk Igazán kényelmes használatuk újfajta operációs rendszereket (is) igényelne, ezek még inkább csak kutatási fázisban találhatók meg Feladtokat jelenleg alkalmazás és/vagy middleware szinten oldjuk meg

PDA-k, Okos telefonok, stb. A „klasszikus” számítógépektől eltérő használati mód, eltérő hardver képességekkel (perifériák képességei, rendelkezésre álló erőforrások) Méret, fogyasztás kritikus Itt is vannak operációs rendszerek –Windows Mobile –Symbian –Palm OS –Linux

Változások motorja Optimalizálás, javítás (meglévő kódé) Hardver fejlődése –Új hardver eszközök –Új hardver „családok” –Hardverek teljesítmény, „mennyiségi” jellemzőinek változása Felhasználási mód, igények változása Programozási modell, elvárások változása –Pl. objektum orientált paradigma –Szálak