Дәріс мақсаты операциялық жүйелердің негізгі түсініктері, олардың қызметтері және операциялық жүйелердің жіктелуімен танысу. Теориялық мәліметтер
жүктеу/скачать 134,42 Kb. Pdf көрінісі
|
лекция 5
| 4 1 ОПЕРАЦИЯЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕРДІҢ. НЕГІЗГІ ТҮСІНІКТЕРІ. ОПЕРАЦИЯЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕРДІҢ ЖІКТЕЛУ 1.1 Дәріс мақсаты Дәріс мақсаты операциялық жүйелердің негізгі түсініктері, олардың қызметтері және операциялық жүйелердің жіктелуімен танысу. 1.2 Теориялық мәліметтер 1.2.1 Операциялық жүйе түсінігі. Операциялық жүйенің функциялары Операциялық жүйе, ОЖ – компьютердің аппараттық бөлігі мен қолданбалы бағдарламаларын басқаратын сонымен қатар өзара және қолданушымен қатынасты қамтамасыз ететін бағдарламалық құралдардың жиынтығы. Операциялық жүйе (ағылш. Operating system) — компьютердің аппараттық құралдарын басқаруды, файлдармен жұмыс жасауды, мәліметтерді енгізу және шығару, сонымен қатар қолданбалы бағдарламалар мен утилиттердің орындалуын қамтамасыз ететін комьютерлік бағдарламалардың базалық кешені. Операциялық жүйе дербес компьютердің бағдарламалық қамтамасыздандыруының негізін құрайды. Операциялық жүйе қолданушының компьютермен өзара әрекеттесуін және барлық басқа бағдарламалардың орындалуын қамтамасыз ететін жүйелік және қызметтік бағдарламалық құралдардың кешені болып табылады. Компьютерді қосқан уақытта операциялық жүйе жадыға басқа бағдарламалардан бұрын жүктелінеді де, одан кейін басқа бағдарламалар үшін олардың жұмыс істейтін платформасы мен ортасы қызметін атқарады. Операциялық жүйе міндеттері: - есептеу жүйесінде есептеу үдерістерін басқару; - түрлі есептеу үдерістері арасында есептеу жүйесінің ресурстарын үлестіру; - қолданушылардың қолданбалы бағдарламалары орындалатын бағдарламалық (операциялық) ортаны құру. Операциялық орта – ОЖ функциялары мен қызметтерінің жиыны және оларды қолдану ережелері. Операциялық орта – бағдарламалар мен қолданушыларға белгілі бір қызметтерді қолдану мақсатында ОЖ қатынауға қажетті интерфейстер жиыны. Жалпы алғанда ОЖ бірнеше операциялық орта болуы мүмкін. Операциялық ортада бірнеше интерфейс болуы мүмкін: қолданушы интерфейстері және бағдарламалық интерфейстер. Операциялық орта – осы ортаның жұмыс істеу ережесіне сәйкес құрылған бағдарламалар орындалуы мүмкін жүйелік бағдарламалық аймақ. Операциялық жүйе келесі функцияларды орындайды: - дербес компьютердің әрбір блогының жұмысын және олардың өзара әрекеттесуін басқару; - сыртқы жадыда ақпаратты сақтауды ұйымдастыру; - қолданушы интерфейсін ұсыну (қолданушыдан командалық жол түрінде немесе манипулятордың (тінтуірдің) көмегімен берілген тапсырмалармен командаларды қабылдау); - бағдарламаларды (қосымшаларды) жедел жадыға жүктеу және орындау; - сыртқы құрылғыларға стандартталған қатынау (енгізу/шығару операцияларын ұйымдастыру және басқару); - жедел жадыны басқару (үдерістер арасында үлестіру, виртуалды жадыны ұйымдастыру); 5 - мультибағдарламалау режимін қамтамасыз ету, екі және одан да көп тапсырмаларды бір процессорда орындау; - нақты уақыт жүйелерінде жауап берудің минималды уақытын қамтамасыз ету; - тапсырмаларды жоспарлау және диспетчеризациялау; - жүйелік ресурстарды, мәліметтермен қолданушылардың бағдарламаларын, орындалып жатқан үдерістерді және өзін қолданушылармен олардың бағдарламаларының қасақана әрекеттерінен қорғау, жүйе жартылай жаңылысқан жағдайда қызмет көрсету; - аутентификация (қолданушы шынында да өзі ме, жоқ па екендігін тексеру), авторизация (өзін ұсынған қолданушының қандайда бір операцияны орындауға құқығы бар ма, жоқ па екендігін тексеру) және қауіпсіздікті қамтамасыз етудің басқа да құралдары. Жалпы алғанда, операциялық жүйе компьютердің сыртқы жадысы – дискіде сақталынады. Компьютерді желіге қосқаннан кейін операциялық жүйені дискіден жедел жадыға жазу үдерісі басталады. Бұл үдеріс операциялық жүйені жүктеу деген атау алды. Дербес компьютерді қосқаннан кейін оның процессоры жұмысын бастайды. Бірінші орындалатын команда BIOS адрестік кеңістігіне тиесілі. Бұл команда жай ғана басқаруды BIOS инициялизациялау бағдарламасына береді. BIOS инициялизациялау бағдарламасы POST бағдарламасының көмегімен компьютер құрылғыларының дұрыс жұмыс істейтіндігін тексереді және оларды инициализациялайды. Одан кейін BIOS алдын ала құрылған тізімде көрсетілген құрылғылардан жүктеу құрылғысын тапқанға дейін сұрай береді. Егер бұл сияқты құрылғы табылмаса, онда қате туралы хабарлама шығарылып, жүктеу барысы тоқтатылады. Егер BIOS жүктеу құрылғысын тапса, онда ол одан бастапқы жүктеуішті оқып, оған басқаруды береді. Қатті диск жағдайында бастапқы жүктеуіш басты жүктеуіш жазба (MBR) деп аталады және көбінесе операциялық жүйеге тәуелді емес болады. Жалпы ол қатты дискінің белсенді бөлімін іздейді, бұл бөлімнің жүктеуіш секторын жүктеп, басқаруды соған береді. Жүктеуіш сектор жадыға операциялық жүйе ядросын жүктеп, оған басқаруды беруі керек. Операциялық жүйе жүктеуіші – тура компьютер қосылғаннан кейін операциялық жүйенің жүктелуін қамтамасыз ететін жүйелік бағдарламалық қамтамасыздандыру. Бастапқы жүктеуіш қатты дискіде, дискетада, CD-ROM-да орналасуы мүмкін және тіптен желілік тақшаның көмегімен де алынады. Сондықтанда компьютер белгілі бір ретпен аталған құрылғылардан сұрау жүргізеді, компьютер сұрауды қажетті ақпаратты тапқанға дейін жүргізе береді (ОЖ жүктеуді жүргізуге болатын құрылғылардың ретін BIOS-та баптауға болады). Сыртқы жүйелік құрылғы – ОЖ жүктеу жүргізілетін құрылғы – дискті қозғағыш, қатты диск, CD-ROM, флеш-диск, желілік тақша. 1.2.2 Операциялық жүйелердің жіктелінуі Операциялық жүйелер компьютер ресурстарын (процессорлар, жады, құрылғыларды) басқару алгоритмдерін жүзеге асыру ерекшеліктері, қолданылған жобалау тәсілдерінің ерекшеліктері, аппараттық платформалардың типтері, қолдану аймағы және тағы басқа көптеген қасиеттері бойынша өзгешеленеді. ОЖ кейбір негізгі белгілері бойынша жіктелінуін қарастырайық. Процессорларды басқару алгоритмдеріне қарай ОЖ келесі түрлерге бөлінеді: - бір тапсырмалы және көп тапсырмалы; - бір қолданушылы және көп қолданушылы; - бір процессорлы және көп процессорлы; - жергілікті және желілік. Бір мезетте орындалатын тапсырмалар саны бойынша ОЖ екі класқа бөлінеді: 6 - бір тапсырмалы (MS DOS, MSX); - көп тапсырмалы (OS/2, Unix, Windows). Бір тапсырмалы жүйелерде сыртқы құрылғыларды басқару құралдары, файларды басқару құралдары, қолданушылармен байланысу құралдары қолданылады. Көп тапсырмалы ОЖ бір тапсырмалы жүйелерге тән құрылғылардың барлығын пайдаланады, сонымен қатар бірлесе қолданылатын ресурстарды бөлуді басқарады. Бірлесе қолданылатын ресурстар: процессор, жедел есте сақтау құрылғысы (ОЕСҚ), файлдар және сыртқы құрылғылар. Сонымен қатар, кез келген көп тапсырмалы жүйе көп қолданушылы, ал кез келген бір қолданушылы жүйе бір тапсырмалы бола бермейтінін атап өткен жөн. Ығыстырылатын және ығыстырылмайтын көп тапсырмалылық. Процессор уақыты маңызды бөлінісілетін ресурс болып табылады. Жүйеде бір мезетте болатын үдерістер (немесе тармақтар) арасында процессор уақытын бөлу тәсілі көбінесе ОЖ ерекшеліктерін анықтайды. Көп тапсырмалылықты жүзеге асырудың қазіргі уақытта бар көптеген нұсқаларының ішінен алгоритмдердің екі тобын ерекшелеп көрсетуге болады: ығыстырылмайтын көп тапсырмалылық (NetWare, Windows 3.x); ығыстырылатын көп тапсырмалылық (Windows NT, OS/2, UNIX). Көп тапсырмалылықтың бұл екі нұсқасының арасындағы басты айырмашылығы үдерістерді жоспарлау механизмінің орталықтандырылу дәрежесінде. Бірінші жағдайда үдерістерді жоспарлау механизмі тұтасымен операциялық жүйенің назарына аударылған, ал екінші жағдайда жүйемен қолданбалы бағдарламалар арасында үлестірілген. Ығыстырылмайтын көп тапсырмалылықта белсенді үдеріс басқаруды операциялық жүйеге, ол кезектен орындалуға дайын басқа үдерісті орындау үшін таңдап алғанға өз еркімен бергенге дейін орындала береді. Ығыстырылатын көп тапсырмалылықта процессорды бір үдерістен келесі үдеріске аудару туралы шешімді белсенді үдеріс емес, операциялық жүйе қабылдайды. Көп тармақтылықты қолдау. ОЖ маңызды қасиеттерінің бірі бір тапсырма көлемінде есептеулерді параллельдеу мүмкіндігі болып табылады. Көп тармақты ОЖ процессор уақытын тапсырмалар арасында емес, тапсырмалардың жекелеген тармақтары (тарамдары) арасында бөледі. Қолдану аймағына қарай көп тапсырмалы ОЖ үш типке бөлінеді: - пакеттік өңдеу жүйелері (ЕС ОЖ); - уақытты бөлісуі бар жүйелер (Unix, Linux, Windows); - нақты уақыт жүйелері (RT11, QNX). Пакеттік өңдеу жүйелері негізінен жылдам нәтиже алуды қажет етпейтін есептеулер жүргізу сипатындағы тапсырмаларды шешуге арналған. Пакеттік өңдеу ОЖ басты мақсаты максималды өткізгіштік қабілет немесе уақыттың бір бірлігінде тапсырмалардың максималды санын шешу болып табылады. Бұл мақсатқа қол жеткізу үшін пакеттік өңдеу жүйелерінде келесі қызмет ету сұлбасы пайдаланылады: жұмыс басында тапсырмалар пакеті құрылады, әрбір тапсырмада ресурстарға қойылатын талаптар берілген; бұл тапсырмалар пакетінен мультибағдарламалық қосынды, яғни бір мезетте орындалатын тапсырмалар жиыны құрылады. Есептеу машинасының барлық құрылғыларына жүктеме бірдей болуы үшін бір мезетте орындау үшін ресурстарға түрлі талаптар қоятын тапсырмалар таңдап алынады. Бұл сияқты ОЖ қандай да бір тапсырманың нақты уақыт аралығында орындалатындығына кепілдеме беру мүмкін емес. Пакеттік өңдеу жүйелерінде бір тапсырманы орындаудан келесі тапсырманы орындауға көшу тек белсенді тапсырма өзі процессордан бас тартқан жағдайда ғана орындалады, мысалы, енгізу-шығару операциясын орындаудың қажеттілігінен. Сондықтан да бір тапсырма процессорды ұзақ уақыт босатпауы мүмкін, ал бұл интерактивті тапсырмаларды орындауды мүмкін етпейді. Бұл жүйелер үлкен көлемді ақпараттарды өңдеуде жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді, бірақ қолданушының интерактивті режимдегі жұмысының тиімділігін төмендетеді. 7 Уақытты бөлісуі бар жүйелерде әрбір тапсырманы орындау үшін шағын уақыт аралығы бөлінеді, және ешбір тапсырма процессорды ұзақ уақытқа алмайды. Егерде бұл уақыт аралығы минималды болып алынған болса, онда бірнеше тапсырма бір мезетте орындалғандай болып көрінеді. Бұл жүйелердің өткізгіштік қабілеті төмен, бірақ қолданушының интерактивті режимдегі жұмысының жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді. Нақты уақыт жүйелері технологиялық үдерістерді немесе техникалық объектілерді басқару үшін қолданылады, мысалы ұшу объектісі, станок және т.б. Аталған жағдайлардың барлығында объектіні басқаратын қандайда бір бағдарлама орындалуға тиіс шекті мүмкін уақыт мөлшері бар, олай болмағанда апат болуы мүмкін: серіктің көріну аумағынан шығып кетуі, тетіктерден түсіп тұрған сараптаматық мәліметтердің жоғалуы мүмкін. Сонымен, нақты уақыт жүйелерінің тиімділік белгісі бағдарламаны іске қосу мен нәтижені (басқарушы ықпалды) алу арасында алдын ала берілген уақыт интервалын сақтай алу қабілеті болып табылады. Бұл уақыт жүйе реакциясының уақыты деп аталады, ал жүйенің сәйкес қасиеті- реактивтілік деп аталады. Бұл жүйелер үшін мультибағдарламалық қосынды аладын ала даярланған бағдарламалардың тиянақталған жиыны ретінде қабылданады, ал орындауға бағдарламаны таңдау объектінің ағымды күйін ескере отырып немесе жоспарлық жұмыстардың кестесіне сәйкес таңдалынады. Кейбір операциялық жүйелерде әртүрлі типті жүйелердің қасиеттері болуы мүмкін, мысалы, тапсырмалардың бір бөлігі пакеттік өңдеу режимінде, ал енді бір бөлігі – уақытты бөлісуі бар режимінде немесе нақты уақыт режимінде орындалуы мүмкін. Бұл сияқты жағдайда көбінесе пакеттік өңдеу режимін фондық режим деп атайды. ЭЕМ бір мезетте жұмыс істейтін қолданушылар саны бойынша ОЖ бір қолданушылы (MS DOS, Windows 3.x, OS/2 ертеректегі нұсқалары) және көп қолданушылы (Unix, Linux, Windows 95 – XP) болып бөлінеді. Көп қолданушылы ОЖ әрбір қолданушы өзі үшін қолданушы интерфейсін баптай алады, яғни ол өзінің жазба белгі жиындарын, бағдарламалар тобын құрып, жеке түстік сұлбаны көрсете алады, тапсырмалар панелін өзіне ыңғайлы орынға көшіріп, «Пуск» мәзіріне жаңа пунктілер қоса алады. Көп қолданушылы ОЖ әрбір қолданушының ақпараттарын басқа қолданушылардың рұқсатсыз қатынауынан қорғау құралдары бар. Бір процессорлы және көп процессорлы операциялық жүйелер. ОЖ тағы бір маңызды қасиеттерінің бірі онда көп процессорлы өңдеуді қолдау құралдары – мультипроцессорлеудің болуы немесе болмауы болып табылады. Мультипроцессорлеу ресурстарды басқару алгоритмдерін күрделендіруге әкеледі. Қазіргі таңда ОЖ мәліметтерді көп процессорлы өңдеу функцияларын енгізу жаппай етек алуда. Бұл сияқты функциялар Sun фирмасының Solaris 2.x, Santa Crus Operations компаниясының Open Server 3.x, IBM фирмасының OS/2, Microsoft фирмасының Windows NT және Novell фирмасының NetWare 4.1 операциялық жүйелерінде бар. Есептеу үдерісін ұйымдастыру тәсілі бойынша бұл ОЖ асимметриялық және симметриялық болып бөлінуі мүмкін. Асимметриялық ОЖ қолданбалы тапсырмаларды басқа процессорлар арасында үлестіре отырып, жүйе процессорларынының тек бірінде ғана орындалады. Симметриялық ОЖ толығымен орталықсыздандырылған, сонымен қатар жүйелік және қолданбалы тапсырмалар арасында процессордарды бөле отырып, процессорлардың барлық мүмкіндігін пайдаланады. 8 ЭЕМ жіктеудің тағы бір маңызды білгілерінің бірі оларды жергілікті және желілікке бөлу. Жергілікті ОЖ автономды ДК немесе компьютерлік желілерде клиент ретінде қолданылатын ДК пайдаланылады. Жергілікті ОЖ құрамына қашықтатылған ресурстармен қызметтерге қатынауға арналған бағдарламалық қамтамасыздандырудың клиенттік бөлігі кіреді. Желілік ОЖ ресусртарын ортақ пайдалану мақсатында желіге қосылған ДК ресурстарын басқаруға арналған. Олар ақпаратқа қатынауды, оның біртұтастығын шектеудің маңызды құралдарын және де желілік ресурстарды пайдаланудың басқа мүмкіншіліктерін ұсынады. Желілік ОЖ құрамында автономды ОЖ мүлдем қажет емес байланыс желілері арқылы компьютерлер арасында хабарламалар жіберу құралдары бар. Осы хабарламалардың негізінде желілік ОЖ желіге қосылған қашықтатылған компьютерлер арасында компьютер ресурстарын бөлуді қамтамасыз етеді. Хабарламаларды жіберу функциясын орындау үшін ОЖ арнайы бағдарламалық компоненттер бар. Олар IP, IPX, Ethernet және т.б. сияқты танымал коммуникациялық хаттамаларын жүзеге асырады. Операциялық жүйенің қасиеттеріне ол өзі бағдарланған аппараттық құралдар тікелей әсер етеді. Аппаратураның типі бойынша операциялық жүйенің келесі түрлерін ажыратады: дербес компьютердің ОЖ, мини-компьютердің ОЖ, мейнфреймдердің ОЖ, кластерлермен ЭЕМ желілерінің ОЖ. Аталған компьютерлер тізімі арасында бір процессорлысы да, көп процессорлысы да кездесуі мүмкін. Қандай жағдайда болмасын аппараттық құралдардың ерекшелігі операциялық жүйенің ерекшеліктеріне әсер етеді. Кластерлердің операциялық жүйесіне басқа талаптар қойылады. Кластер – ортақ бағдарламалардың орындалуы үшін бірлесе жұмыс істейтін және қолданушыға бір жүйе түрінде көрінетін бірнеше есептеу жүйелерінің әлсіз байланысқан жиынтығы. Кластерлік жүйелердің қызмет етуі үшін қажет арнайы аппаратурамен қатар, операциялық жүйе тарапынан бағдарламалық қолдау қажет. Ал бұл бағдарламалық қолдау бөлінісілетін ресурстарға қатынауды синхронизациялау, жүйенің бас тартуларын және динамикалық реконфигурациясын табуды іске асырады. Кластерлік технологиялар саласындағы ең алғашқы шешімдердің бірі VAX компьютерлері негізіндегі Digital Equipment компаниясының шешімі болды. Жуырда бұл компания Microsoft корпорациясымен Windows NT қолданатын кластерлік технологияны әзірлеу туралы келісімге келді. Кейбір компаниялар UNIX-машиналары негізіндегі кластерлерді ұсынуда. Аппараттық платформаның нақты бір типіне бағдарланған ОЖ қатар, бір компьютерден екінші компьютерге оңай көшіріле алатын арнайы құрылған ОЖ бар, оларды мобильді ОЖ деп атайды. Қазіргі уақытта бұл сияқты ОЖ мысал ретінде танымал UNIX ОЖ келтіруге болады. Бұл сияқты жүйелерде аппараттық-тәуелді орындары мейлінше оқшауланған, сондықтан жүйені жаңа платформаға көшіргенде тек олар көшіріледі. ОЖ басқа бөліктерін көшіруді жеңілдету құралы, оның кодын машиналық-тәуелсіз тілде жазу, мысалы, операциялық жүйелерді бағдарламалауға арнап шығарылған бағдарламалау тілі С. 1.3 Бақылау сұрақтары 1.3.1 ОЖ түсінігі. ОЖ тағайындаулары. 1.3.2 ОЖ қызметтері? 1.3.3 ОЖ жіктелуі қандай? 1.3.4 Пакеттік өңдеу жүйелеріне қандай ерекшеліктер тән? 1.3.5 Уақытты бөлісуі бар жүйелерде қандай ерекшеліктер тән? 1.3.6 Нақты уақыт жүйелеріне қандай ерекшеліктер тән? жүктеу/скачать 134,42 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|