1İşletim Sistemlerine Başlarken

1.1 İşletim sistemlerinin amacı ve işlevleri

Bir bilgisayarın işletim sistemi, bir yanda uygulamalar ve kullanıcılar, diğer yanda bilgisayarın donanımı arasında bir arayüz görevi gören, birbirine bağlı bir dizi programdır. İşletim sistemi iki grup işlevi yerine getirir:

Kullanıcıya veya programcıya bilgisayarın gerçek donanımı yerine genişletilmiş bir sanal makine sağlar;

Kaynaklarının bazı kriterlere göre rasyonel yönetimi ile bilgisayar kullanımının etkinliğini arttırır.

Kullanıcı, kural olarak, bilgisayar donanım cihazının detayları ile ilgilenmez, onu programlama dillerinden birinde yazılabilen bir dizi uygulama olarak görür. İşletim sistemi, programcıya, sistem çağrıları adı verilen özel komutlar aracılığıyla programların kullanabileceği bir dizi yetenek sağlar. Bu nedenle, bir yazılım uygulaması, örneğin dosyalarla çalışmak için gereken birçok sistem çağrısını içerir. İşletim sistemi, donanım ayrıntılarını programcıdan gizler ve işletim ortamı sistemini yürütmek için uygun bir arabirim sağlar.

Aynı zamanda, işletim sistemi bir kaynak yöneticisi görevi görür. Bu yaklaşıma göre, işletim sisteminin görevi, işlemciler, bellek ve G/Ç'nin organize ve kontrollü bir şekilde dağıtılmasını sağlamaktır. çeşitli programlar... İşletim sistemi aşağıdaki özelliklere sahiptir:

İşletim sisteminin işlevleri, yazılımın geri kalanıyla aynı şekilde çalışır - bunlar ayrı programlar veya bir dizi program, çalışan işlemler olarak uygulanır;

İşletim sistemi, denetimi diğer işlemlere devretmeli ve işlemcinin görevlerini yerine getirmesi için kendisine yeniden zaman ayırmasını beklemelidir.

Kaynak yönetimi aşağıdaki genel, kaynaktan bağımsız görevleri içerir:

Kaynak planlaması - yani, belirli bir kaynağın hangi sürecin, ne zaman ve hangi miktarda (bir kaynak bölümlere ayrılabiliyorsa) tahsis edilmesi gerektiğinin belirlenmesi;

Kaynak isteklerinin karşılanması;

Durumu izleme ve kaynak kullanımı için muhasebe - yani, bakım operasyonel bilgi kaynağın meşgul veya boş olup olmadığı ve kaynağın ne kadarının halihazırda tahsis edilmiş olduğu;

Süreçler arasındaki çatışmaları çözme.

Kaynak yönetimi, bunların çoğullanmasını (dağıtımını) iki şekilde içerir: zaman içinde ve uzayda. Bir kaynak zaman içinde tahsis edildiğinde, farklı kullanıcılar ve programlar onu sırayla kullanır. Önce biri kaynağın kullanımına erişim sağlar, sonra diğeri vb. Örneğin, birkaç program merkezi işlemciye erişmek ister. Bu durumda, işletim sistemi işlemciye önce bir programa, ardından yeterli bir süre çalıştıktan sonra başka bir programa, sonra diğerine ve son olarak tekrar ilk programa erişime izin verir. Bir kaynağın zaman içinde ne kadar süre kullanılacağını, sıradakinin kim olacağını ve kaynağın ne kadar süreyle ona tahsis edileceğini belirlemek işletim sisteminin görevidir. Başka bir dağıtım türü, uzaysal çoğullamadır. Tek tek çalışmak yerine, her müşteri kaynağın bir kısmını alır. Tipik olarak, RAM birkaç çalışan program arasında paylaşılır, böylece hepsi aynı anda bellekte kalabilir (örneğin, sırayla merkezi işlemciyi kullanarak). Birden çok programı depolamak için yeterli bellek olduğunu varsayarsak, özellikle kullanılabilir belleğin yalnızca küçük bir bölümüne ihtiyaç duyuyorsa, tüm belleği tek bir programa ayırmaktansa, birden çok programı bir kerede belleğe yerleştirmek daha verimlidir. Elbette bu, adil tahsis, bellek koruması vb. sorunları gündeme getirir ve bu sorunları çözmek için bir işletim sistemi mevcuttur.

1.2 İşletim sistemlerinin gelişim tarihi

Genellikle, işletim sistemlerinin gelişim tarihi, bilgisayarların gelişim tarihi ile ilişkilidir. Bilgisayar için ilk fikir, on dokuzuncu yüzyılın ortalarında İngiliz matematikçi Charles Babbage tarafından önerildi. Sözde mekanik "analitik motoru" geliştirdi, ancak düzgün çalışmadı. Aşağıdakiler, bilgisayar nesilleri ve bunların işletim sistemleriyle ilişkileridir.

Birinci nesil 1945-1955

Bilgisayarlar, vakum tüpleri ve patch panellerden oluşuyordu. En yüksek başarı, delikli kartların serbest bırakılmasıdır. İnce kartondan yapılmış, delikli bir kart, kartın belirli konumlarında deliklerin bulunup bulunmadığına göre bilgileri temsil eder. İşletim sistemi yok.

İkinci nesil 1955-1965

Bilgisayarların temeli transistörler ve toplu işleme sistemleridir. Delikli kartlar ve teyp desteleriyle karakterizedir. Fortran Monitor System (FMS) ve IBSYS işletim sistemleri için ağırlıklı olarak Fortran ve Assembler dillerinde programlama yaptılar.

Üçüncü nesil 1965-1980

Dönem, entegre devrelerin yanı sıra çoklu görevlerin ortaya çıkması veya başka bir şekilde adlandırıldığı gibi çoklu programlama ile karakterizedir. IBM, IBM / 360 ile başlayarak çeşitli makine serileri üretmiştir. İkinci nesil FMS'nin yaklaşık 1000 katı büyüklüğünde olan OS / 360 işletim sistemi onlar için yazılmıştır. Bu aşamada, çoklu görevin endüstriyel bir uygulaması ortaya çıkar - birkaç programın aynı anda bilgisayarın belleğinde olduğu ve dönüşümlü olarak bir işlemci üzerinde yürütüldüğü bir bilgi işlem sürecini organize etme yöntemi.

Diğer önemli işletim sistemi bu dönemden itibaren, yüzlerce kullanıcının aynı anda tek bir makineye erişimini sağlamak için tasarlanan CTSS (Uyumlu Zaman Paylaşım Sistemi) ve MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service) geliştirildi. Bu sistemin daha da geliştirilmesi UNIX'e dönüştü.

4. nesil 1980'den günümüze

Bu dönem, büyük entegre devrelerin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. 1974'te Intel, ilk evrensel 8-bit'i piyasaya sürdü. Intel işlemci 8080. 1980'lerin başında, IBM Corporation bir kişisel bilgisayar olan IBM PC'yi geliştirdi. Aynı zamanda, MS-DOS'un ilk sürümü belirir. Bu noktaya kadar geliştirilen tüm işletim sistemleri, kullanıcı ile yalnızca metin iletişim modunu destekledi.

Kullanıcı dostu bir grafik arayüze yönelik ilk girişim Apple Macintosh'ta uygulandı. Başarısından etkilenen Microsoft Corporation, MS-DOS - Windows için bir grafik kabuk yayınladı. Ve 1995'ten beri, Windows 95 piyasaya sürüldü ve bu otonom sistem... Daha sonra, Windows 95 ve başka bir Windows NT sistemi temelinde, şu anda mevcut işletim sistemleri geliştirildi - Windows 2000, XP, Vista ve diğerleri.

1.3 İşletim sistemlerinin sınıflandırılması

Birçok işletim sistemi var ve herkes onları tanımıyor. Ardından, büyükten küçüğe seviye açısından 7 farklı işletim sistemini ele alıyoruz.

Anabilgisayar işletim sistemleri

Mainframe - yüksek performanslı bilgisayar genel amaçlı yoğun hesaplama çalışmaları gerçekleştirmek için tasarlanmış önemli miktarda RAM ve harici bellek ile. Bunlar genellikle oda büyüklüğünde bilgisayarlardır ve konumları büyük şirketler... Ana bilgisayarlar tipik olarak binlerce disk ve terabayt RAM içerir.

Anabilgisayar işletim sistemleri öncelikle, çoğu büyük miktarda G/Ç gerektiren birçok eşzamanlı işi yürütmeye odaklanır. Sistem saniyede binlerce isteğe yanıt vermelidir. Bir örnek, 3. nesil OS / 360 işletim sisteminden türetilen OS / 390'dır.

Sunucu işletim sistemleri

Bu işletim sistemleri, kişisel bilgisayar, iş istasyonu ve hatta ana bilgisayar olan sunucularda çalışır. Sunucular, yazıcılar, dosyalar veya İnternet ile çalışma yeteneği sağlar. Bu işletim sistemleri arasında Unix, Linux, Windows 2003 Server vb.

Çok işlemcili işletim sistemleri

Bu sistemler, birkaç merkezi işlem birimine sahip bilgisayarlarda kullanılır. Özel işletim sistemleri gerektirirler, ancak genellikle sunucu işletim sistemlerinin modifikasyonlarıdır.

Kişisel bilgisayarlar için işletim sistemleri

Bu sistemlerin ana kriteri, tek kullanıcı için uygun bir arayüzdür. En ünlü sistemler: Windows 98, 2000, XP, Vista serisi; Macintosh, Linux.

Gerçek zamanlı işletim sistemleri

Bu sistemlerin ana parametresi zamandır. Kontrol sistemlerinde Endüstriyel süreç konveyörün, çeşitli endüstriyel robotların çalışma süresini net bir şekilde senkronize etmek gerekir. Bu zor bir gerçek zamanlı sistemdir. Ayrıca esnek gerçek zamanlı sistemler de vardır - örneğin multimedya sistemleri gibi operasyon için son tarihlerin atlanmasına izin verilir. Gerçek zamanlı işletim sistemleri arasında VxWorks ve QNX bulunur.

Gömülü işletim sistemleri

Bunlara PDA (Kişisel Dijital Asistan) işletim sistemleri dahildir. Ayrıca gömülü sistemler makinelerde, televizyonlarda, cep telefonları... Bu işletim sistemleri genellikle sınırlı bellek, güç vb. ile gerçek zamanlı işletim sistemlerinin tüm özelliklerine sahiptir. Sistem örnekleri, PalmOS, Windows CE'dir.

Akıllı kartlar için işletim sistemleri

Akıllı kart, merkezi bir işlem birimi içeren kredi kartı boyutunda bir cihazdır. Bu tür sistemler ciddi güç ve hafıza limitlerine tabidir. Bazıları yalnızca bir işlemi yönetir - elektronik ödemeÖrneğin. Seçilen akıllı kartlar, Java Sanal Makinesi için destek içerir.

1.4 Bilgisayar donanımına genel bakış

Bir işletim sistemi, üzerinde çalışması gereken bilgisayarın donanımıyla yakından ilgilidir. Donanım, işletim sisteminin komut setini ve kaynak yönetimini etkiler. Kavramsal olarak basit bir bilgisayar, Şekil 1'de gösterilen model olarak düşünülebilir. Bu yapı, IBM PC'nin ilk modellerinde kullanıldı.

Şekil 1 - Kişisel bilgisayarın bazı bileşenleri

Şekilde, merkezi işlemci, bellek, giriş-çıkış aygıtları, bilgi alışverişinde bulundukları sistem veriyolu ile bağlanmıştır.

İşlemci

Bir bilgisayarın "beyni" Merkezi İşlem Birimidir (CPU). Hafızadan komutları seçer ve yürütür. Tipik bir işlemci döngüsü şuna benzer: bellekten ilk talimatı okuyun, türünü ve işlenenlerini belirlemek için kodunu çözün, talimatı uygulayın, ardından okuyun, sonraki talimatların kodunu çözün. Programlar bu şekilde yürütülür.

Her işlemcinin yürütebileceği bir dizi talimat vardır. Talimatları veya veri setini almak için belleğe erişim, bu talimatların yürütülmesinden çok daha uzun sürdüğü için, tüm işlemciler, değişkenleri ve ara sonuçları depolamak için dahili kayıtlar içerir. Bu nedenle, bir talimat seti genellikle bellekten bir kelimeyi bir kayıt defterine yüklemek ve bir kayıttan bir kelimeyi belleğe depolamak için talimatlar içerir. Değişkenleri depolamak için kullanılan ana kayıtlara ek olarak, çoğu işlemcinin değişkenleri depolamak için kullanılan birkaç özel kaydının yanı sıra programcılar tarafından görülebilen özel kayıtlar vardır.

Bir işlemci zamanla çoğullandığında, işletim sistemi başka bir programı başlatmak için çalışan bir programı durdurur. Böyle bir kesinti her meydana geldiğinde, işletim sistemi tüm işlemci kayıtlarını kaydetmelidir, böylece daha sonra kesintiye uğrayan program çalışmaya devam ettiğinde, bunlar geri yüklenebilir.

CPU'nun hızını artırmak için geliştiricileri, bir döngüde yalnızca bir komutun okunabildiği, kodu çözülebildiği ve yürütülebildiği zaman basit modeli terk etti. Modern işlemciler aynı anda birden fazla komut yürütme yeteneğine sahiptir.

Çoğu CPU'nun iki çalışma modu vardır: çekirdek modu ve kullanıcı modu. İşlemci çekirdek modunda çalışırken, bir dizi talimattaki tüm talimatları yürütebilir ve donanımın tüm özelliklerini kullanabilir. İşletim sistemi, tüm donanımlara erişim sağlayan çekirdek modunda çalışır. Buna karşılık, kullanıcılar, bir program alt kümesinin yürütülmesine izin veren ve donanımın yalnızca bir kısmını kullanılabilir hale getiren kullanıcı modunda çalışır.

Hafıza

Herhangi bir bilgisayarın ikinci ana bileşeni bellektir. İdeal olarak, bellek olabildiğince hızlı olmalıdır (tek bir talimatı işlemekten daha hızlı, böylece işlemci yeterince büyük ve son derece ucuz belleğe erişerek yavaşlamaz). Günümüzde tüm bu gereksinimleri karşılayan teknolojiler bulunmamaktadır. Bu nedenle, farklı bir yaklaşım var.

Bellek sistemi, Şekil 2'de gösterilen bir katman hiyerarşisi şeklinde yapılandırılmıştır. Hiyerarşide yukarıdan aşağıya doğru ilerledikçe, iki parametre artar: erişim süresi, bellek boyutu.

En üst katman, dahili CPU kayıtlarından oluşur, bu nedenle bunlara erişimde gecikme olmaz. Dahili kayıtlar 1 KB'den daha az bilgi depolar. Programlar, donanım müdahalesi olmadan kayıtları yönetebilir. Kayıt erişimi en hızlıdır - birkaç nanosaniye.

Bir sonraki katman, esas olarak donanım tarafından kontrol edilen önbelleği içerir. En sık kullanılan önbellek alanları, CPU'nun içinde bulunan yüksek hızlı bir önbellekte depolanır. Bir programın bellekten bir kelime okuması gerektiğinde, önbellek yongası, gerekli satırın önbellekte olup olmadığını belirler; eğer öyleyse, o zaman önbelleğe etkili bir erişim vardır. Önbellek, yüksek maliyeti nedeniyle boyut olarak sınırlıdır. Modern makinelerde, her biri bir öncekinden daha yavaş ve daha büyük olan iki veya üç önbellek düzeyi vardır. Onlarca kilobayttan birkaç megabayta kadar önbellek boyutları. Erişim süresi, kayıtlara göre biraz daha uzundur.

Şekil 2 - Belleğin hiyerarşik yapısı

Bunu, makinenin belleğinin ana çalışma alanı olan RAM (RAM - Rastgele Erişim Belleği) takip eder. Önbellek tarafından karşılanamayan tüm CPU istekleri, işlenmek üzere RAM'e gider. Yüzlerce megabayttan birkaç gigabayta kadar hacimler. Erişim süresi onlarca nanosaniyedir.

Ardından manyetik disk gelir. Disk belleği, bit başına RAM'den iki kat daha ucuz ve iki kat daha büyüktür. Diskin bir sorunu var - üzerindeki verilere rastgele erişim yaklaşık üç kat daha uzun sürüyor. Sabit disk sürücülerinin (HDD'ler) düşük hızının nedeni, sürücünün mekanik bir tasarım olmasıdır. Belirli hızlarda, örneğin 7200 rpm'de dönen bir veya daha fazla metal plakadan oluşur. Disk hacimleri artık hızla artıyor ve çoğu kullanıcı için satışta yüzlerce gigabaytlık diskler var. Erişim süresi - 10 μs'den az değil.

Manyetik bant genellikle oluşturmak için kullanılır yedekler HDD veya çok büyük veri setlerini depolamak için. Şimdi, elbette, manyetik bantların kullanımını bulabileceğiniz yerler nadirdir, ancak hala kullanımları henüz bitmemiştir. Teyp düzeyi ayrıca CD'leri, DVD'leri ve flash belleği içerir. Erişim süresi saniye cinsinden ölçülür.

Açıklanan türlere ek olarak, bilgisayarlarda rasgele erişime sahip az miktarda salt okunur bellek bulunur. RAM'den farklı olarak, güç kapatıldığında içeriğini kaybetmez. ROM veya ROM denir. ROM, üretim sırasında programlanır ve bundan sonra içeriği değiştirilemez. Bu bellek yeterince hızlı ve ucuz. Bilgisayarın başlangıçta kullanılan önyükleme programları ROM'dadır. Ayrıca bazı G/Ç kartları, düşük seviyeli cihazları kontrol etmek için ROM'lar içerir. CMOS adı verilen bir bellek türü uçucudur. CMOS, geçerli tarih, saat ve yapılandırma parametrelerini depolamak için kullanılır; örneğin, neyin nereden geldiğini gösterir. hard disk indirmek. Bu bellek, takılı pilden güç alır.

Giriş-çıkış cihazları

İşletim sistemi, kaynak olarak I/O cihazlarıyla etkileşime girer. G/Ç cihazları genellikle bir kontrolör ve cihazın kendisinden oluşur.

Denetleyici - bir fiziksel kontrol cihazı olan konektöre yerleştirilmiş bir kart üzerindeki bir dizi mikro devre. İşletim sisteminden gelen komutları (örneğin, bir cihazdan veri okuma talimatları) kabul eder ve bunları yürütür. Cihazın gerçek kontrolü çok zordur ve yüksek seviye detaylandırma. Bu nedenle, işletim sistemine basit bir arayüz sunmak denetleyicinin işlevidir.

Bir sonraki kısım cihazın kendisidir. Cihazlar oldukça basit arayüzlere sahiptir, çünkü yetenekleri küçüktür ve tek bir standarda getirilmeleri gerekir. Örneğin, her IDE disk denetleyicisinin (Integrated Drive Electronics) herhangi bir IDE diskini yönetebilmesi için tek bir standart gereklidir. IDE arabirimi, diğer bilgisayarların yanı sıra Pentium tabanlı bilgisayarlardaki diskler için standarttır. Cihazın gerçek arayüzü kontrolör tarafından gizlendiğinden, işletim sistemi sadece cihazın arayüzünden çok farklı olabilen kontrolör arayüzünü görür.

Her türlü kontrolör farklı olduğu için farklı yazılım gerektirir. Denetleyici ile iletişim kuran program bir aygıt sürücüsüdür. Her denetleyici üreticisi, desteklenen işletim sistemleri için sürücüler sağlamalıdır. Bir sürücüyü kullanmak için, çekirdek modunda çalışabilmesi için işletim sisteminde yüklü olması gerekir. Çekirdeğe sürücü kurmanın üç yolu vardır:

Çekirdeği yeni sürücüyle yeniden bağlayın ve ardından işletim sistemini yeniden başlatın (bu, kaç Unix işletim sisteminin çalıştığıdır);

İşletim sisteminde bulunan dosyada bir sürücünün gerekli olduğunu söyleyen bir giriş oluşturun ve ardından sistemi yeniden başlatın; ilk önyükleme sırasında, işletim sisteminin kendisi gerekli sürücüleri bulur ve yükler (Windows bu şekilde çalışır);

İşletim sistemi, çalışmasını kesintiye uğratmadan yeni sürücüleri kabul edebilir ve yeniden başlatmaya gerek kalmadan hızla yükleyebilir. Bu yöntem giderek daha yaygın hale geliyor. USB veri yolları, IEEE 1394 gibi aygıtlar her zaman dinamik olarak yüklenmiş sürücülere ihtiyaç duyar.

Veri G/Ç üç şekilde gerçekleştirilebilir Farklı yollar.

en basit yol: kullanıcı programı, çekirdeğin sürücüye karşılık gelen bir prosedür çağrısına çevirdiği bir sistem isteği gönderir, ardından sürücü G/Ç işlemini başlatır. Bu süre zarfında, birlikte çalıştığı cihazı sürekli olarak sorgulayarak kısa bir program döngüsü gerçekleştirir. G/Ç tamamlandığında sürücü verileri olması gereken yere koyar ve orijinal durumuna geri döner. İşletim sistemi daha sonra kontrolü çağıran programa geri verir. Bu yöntem hazır bekliyor (aktif bekleme). Bir dezavantajı var: işlemci, kapanana kadar cihazı yoklamalıdır.

Sürücü, cihazı çalıştırır ve G/Ç'nin sonunda kesmeler vermesini ister; sürücü daha sonra kontrolü işletim sistemine geri verir ve diğer görevleri gerçekleştirmeye başlar. Denetleyici veri aktarımının sonunu algıladığında, işlemin tamamlanması üzerine bir kesinti oluşturur. Kesintileri kullanan G/Ç işlemi dört adımdan oluşur (Şekil 3). İlk adımda sürücü, denetleyiciye bir komut göndererek, aygıt kayıtlarına bilgi yazar. Kontrolör daha sonra cihazı başlatır. Denetleyici, iletmesi talimatı verilen bayt sayısını okumayı veya yazmayı bitirdiğinde, belirli veri yolu kablolarını kullanarak kesme denetleyici yongasına bir sinyal gönderir. Bu ikinci adım. Üçüncü adımda, kesme denetleyicisi kesmeleri işlemeye hazırsa, CPU'nun belirli bir pinine bir sinyal göndererek bu şekilde bilgilendirir. Dördüncü adımda, kesme denetleyicisi, CPU'nun hangi aygıtın kapandığını bilmesi için aygıt numarasını veri yoluna ekler.

Bilgi girdi-çıktısının üçüncü yöntemi kullanmaktır. özel kontrolör Doğrudan Bellek Erişimi (DMA). DMA, CPU müdahalesi olmadan RAM ve bazı kontrolörler arasındaki bit akışını yönetir. İşlemci, DMA yongasını adresler, aktarılacak bayt sayısını ve ayrıca cihazın ve belleğin adresini, veri aktarım yönünü söyler. Çalışmanın tamamlanmasının ardından DMA, olağan şekilde işlenen bir kesme başlatır.

Şekil 3 - Bir G/Ç cihazı başlatılırken ve bir kesme alınırken gerçekleştirilen eylemler

Lastikler

İşlemci ve bellek hızının artması nedeniyle hem giriş-çıkış cihazları arasındaki iletişimi hızlandırmak hem de işlemci ile bellek arasında veri aktarımı için sisteme ek veriyolları eklenmiştir. Şekil 4, ilk Pentium'un bilgi işlem sisteminin bir diyagramını göstermektedir.

Bu sistem, her biri kendi veri aktarım hızına ve kendi işlevlerine sahip 8 veriyoluna (önbellek veriyolu, yerel veriyolu, bellek veriyolu, PCI, SCSI, USB, IDE, ISA) sahiptir. İşletim sisteminin bilgisayarı kontrol edebilmesi için tüm bu veri yolları hakkında bilgi sahibi olması gerekir.

Yerel veri yolu üzerindeki merkezi işlemci, verileri PCI köprü yongasına iletir ve bu yonga da özel bir veri yolu üzerinden belleğe erişir. Pentium I sistemi, işlemcide yerleşik bir Düzey 1 (L1) önbelleğe ve işlemciye ayrı bir önbellek veri yolunda bağlı çok daha büyük bir Düzey 2 (L2) önbelleğe sahiptir. IDE veri yolu, çevresel aygıtları sisteme (CD-ROM, sabit disk) bağlamak için kullanılır.

Şekil 4 - Pentium sisteminin yapısı

USB (Evrensel Seri Veri Yolu) veri yolu, klavye, fare, yazıcı, flash bellek vb. gibi ek G/Ç aygıtlarını bilgisayara bağlamak için tasarlanmıştır. Zamanla, yeni daha hızlı lastikler ortaya çıkar ve eklenir.

İşletim sistemlerine kısa bir giriş. öğretici Petr Stashchuk

(Henüz derecelendirme yok)

Başlık: İşletim Sistemlerine Kısa Bir Giriş. öğretici

Pyotr Stashchuk kitabı hakkında “İşletim Sistemlerine Kısa Bir Giriş. öğretici"

Bilgisayar teknolojisinin kullanımı, işletim sistemlerine ve kabuklarına dayanan modern yazılım bilgisi olmadan etkili olamaz. Önerilen teorik dersi inceleyen öğrenciler, işletim sistemlerinin yetenekleri, yapıları, organizasyon ve işleyiş ilkeleri, yapılandırma kuralları vb. hakkında bir fikir edinmelidir. Kılavuzla çalışmak, öğrencilerin modern işletim sistemleri hakkında bilgi edinmelerini sağlayacaktır. Nitelikli bir kullanıcı seviyesi ve eğitim sırasında ve profesyonel faaliyetlerde modern yazılımı kullanma konusundaki pratik becerilerin pekiştirilmesine yardımcı olur.

Öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, üniversite öğretmenleri için.

Kitaplarla ilgili sitemizde, siteyi kayıt olmadan ücretsiz olarak indirebilir veya Petr Stashchuk'un “İşletim Sistemlerine Kısa Bir Giriş” adlı çevrimiçi kitabını okuyabilirsiniz. Öğretici ”iPad, iPhone, Android ve Kindle için epub, fb2, txt, rtf, pdf formatlarında. Kitap size çok keyifli anlar ve okumaktan gerçek bir zevk verecek. Satın almak tam versiyon ortağımızla iletişime geçebilirsiniz. Ayrıca burada edebiyat dünyasından en son haberleri, en sevdiğiniz yazarların biyografisini bulacaksınız. Acemi yazarlar için, edebi beceride elinizi deneyebileceğiniz faydalı ipuçları ve püf noktaları, ilginç makaleler içeren ayrı bir bölüm var.

Petr Stashchuk “İşletim Sistemlerine Kısa Bir Giriş” kitabından alıntılar. öğretici"

Ana bilgisayar kaynaklarının yönetimi (işlemciler, bellek, harici cihazlar), kullanılan tasarım yöntemlerinin özellikleri, donanım platformlarının türleri, uygulama alanları.

İşletim sistemi, kullanıcıyı bilgisayar donanımıyla doğrudan çalışmaktan korur ve ona düşük seviyeli donanım yönetimi sorunlarını bağımsız olarak çözen basit bir arayüz sağlar.

İşletim sistemi, veri yönetimini ve kullanıcı programlarının yürütülmesini sağlayan, bilgisayar kaynaklarının dağıtımını koordine eden ve kullanıcılarla etkileşimi sürdüren bir dizi programdır.

İlk işletim sistemleri toplu işleme sistemleriydi (yerleşik monitörler).

Bir bilgi işlem sistemi (CS), kullanıcının bilgi sorunlarının çözümünü otomatikleştirmek için tasarlanmış bir donanım ve yazılım kompleksidir.

Geçerli sayfa: 1 (kitap toplam 12 sayfadır) [okunabilir pasaj: 8 sayfa]

A. Yu. Kruchinin
işletim sistemi

1İşletim Sistemlerine Başlarken

1.1 İşletim sistemlerinin amacı ve işlevleri

Bir bilgisayarın işletim sistemi, bir yanda uygulamalar ve kullanıcılar, diğer yanda bilgisayarın donanımı arasında bir arayüz görevi gören, birbirine bağlı bir dizi programdır. İşletim sistemi iki grup işlevi yerine getirir:

Kullanıcıya veya programcıya bilgisayarın gerçek donanımı yerine genişletilmiş bir sanal makine sağlar;

Kaynaklarının bazı kriterlere göre rasyonel yönetimi ile bilgisayar kullanımının etkinliğini arttırır.

Kullanıcı, kural olarak, bilgisayar donanım cihazının detayları ile ilgilenmez, onu programlama dillerinden birinde yazılabilen bir dizi uygulama olarak görür. İşletim sistemi, programcıya, sistem çağrıları adı verilen özel komutlar aracılığıyla programların kullanabileceği bir dizi yetenek sağlar. Bu nedenle, bir yazılım uygulaması, örneğin dosyalarla çalışmak için gereken birçok sistem çağrısını içerir. İşletim sistemi, donanım ayrıntılarını programcıdan gizler ve işletim ortamı sistemini yürütmek için uygun bir arabirim sağlar.

Aynı zamanda, işletim sistemi bir kaynak yöneticisi görevi görür. Bu yaklaşıma göre, işletim sisteminin görevi, farklı programlar arasında işlemcilerin, belleğin ve G/Ç'nin organize ve kontrollü bir şekilde tahsis edilmesini sağlamaktır. İşletim sistemi aşağıdaki özelliklere sahiptir:

İşletim sisteminin işlevleri, yazılımın geri kalanıyla aynı şekilde çalışır - bunlar ayrı programlar veya bir dizi program, çalışan işlemler olarak uygulanır;

İşletim sistemi, denetimi diğer işlemlere devretmeli ve işlemcinin görevlerini yerine getirmesi için kendisine yeniden zaman ayırmasını beklemelidir.

Kaynak yönetimi aşağıdaki genel, kaynaktan bağımsız görevleri içerir:

Kaynak planlaması - yani, belirli bir kaynağın hangi sürecin, ne zaman ve hangi miktarda (bir kaynak bölümlere ayrılabiliyorsa) tahsis edilmesi gerektiğinin belirlenmesi;

Kaynak isteklerinin karşılanması;

Durumun izlenmesi ve kaynak kullanımının muhasebeleştirilmesi - yani, kaynağın meşgul veya boş olup olmadığı ve kaynağın hangi payının halihazırda tahsis edilmiş olduğu hakkında operasyonel bilgilerin muhafaza edilmesi;

Süreçler arasındaki çatışmaları çözme.

Kaynak yönetimi, bunların çoğullanmasını (dağıtımını) iki şekilde içerir: zaman içinde ve uzayda. Bir kaynak zaman içinde tahsis edildiğinde, farklı kullanıcılar ve programlar onu sırayla kullanır. Önce biri kaynağın kullanımına erişim sağlar, sonra diğeri vb. Örneğin, birkaç program merkezi işlemciye erişmek ister. Bu durumda, işletim sistemi işlemciye önce bir programa, ardından yeterli bir süre çalıştıktan sonra başka bir programa, sonra diğerine ve son olarak tekrar ilk programa erişime izin verir. Bir kaynağın zaman içinde ne kadar süre kullanılacağını, sıradakinin kim olacağını ve kaynağın ne kadar süreyle ona tahsis edileceğini belirlemek işletim sisteminin görevidir. Başka bir dağıtım türü, uzaysal çoğullamadır. Tek tek çalışmak yerine, her müşteri kaynağın bir kısmını alır. Tipik olarak, RAM birkaç çalışan program arasında paylaşılır, böylece hepsi aynı anda bellekte kalabilir (örneğin, sırayla merkezi işlemciyi kullanarak). Birden çok programı depolamak için yeterli bellek olduğunu varsayarsak, özellikle kullanılabilir belleğin yalnızca küçük bir bölümüne ihtiyaç duyuyorsa, tüm belleği tek bir programa ayırmaktansa, birden çok programı bir kerede belleğe yerleştirmek daha verimlidir. Elbette bu, adil tahsis, bellek koruması vb. sorunları gündeme getirir ve bu sorunları çözmek için bir işletim sistemi mevcuttur.

1.2 İşletim sistemlerinin gelişim tarihi

Genellikle, işletim sistemlerinin gelişim tarihi, bilgisayarların gelişim tarihi ile ilişkilidir. Bilgisayar için ilk fikir, on dokuzuncu yüzyılın ortalarında İngiliz matematikçi Charles Babbage tarafından önerildi. Sözde mekanik "analitik motoru" geliştirdi, ancak düzgün çalışmadı. Aşağıdakiler, bilgisayar nesilleri ve bunların işletim sistemleriyle ilişkileridir.

Birinci nesil 1945-1955

Bilgisayarlar, vakum tüpleri ve patch panellerden oluşuyordu. En yüksek başarı, delikli kartların serbest bırakılmasıdır. İnce kartondan yapılmış, delikli bir kart, kartın belirli konumlarında deliklerin bulunup bulunmadığına göre bilgileri temsil eder. İşletim sistemi yok.

İkinci nesil 1955-1965

Bilgisayarların temeli transistörler ve toplu işleme sistemleridir. Delikli kartlar ve teyp desteleriyle karakterizedir. Fortran Monitor System (FMS) ve IBSYS işletim sistemleri için ağırlıklı olarak Fortran ve Assembler dillerinde programlama yaptılar.

Üçüncü nesil 1965-1980

Dönem, entegre devrelerin yanı sıra çoklu görevlerin ortaya çıkması veya başka bir şekilde adlandırıldığı gibi çoklu programlama ile karakterizedir. IBM, IBM / 360 ile başlayarak çeşitli makine serileri üretmiştir. İkinci nesil FMS'nin yaklaşık 1000 katı büyüklüğünde olan OS / 360 işletim sistemi onlar için yazılmıştır. Bu aşamada, çoklu görevin endüstriyel bir uygulaması ortaya çıkar - birkaç programın aynı anda bilgisayarın belleğinde olduğu ve dönüşümlü olarak bir işlemci üzerinde yürütüldüğü bir bilgi işlem sürecini organize etme yöntemi.

Bu dönemin dikkat çeken diğer işletim sistemleri, yüzlerce kullanıcının aynı anda tek bir makineye erişim sağlamak üzere tasarlanmış CTSS (Zaman Paylaşımlı Uyumlu Sistem) ve MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service) idi. Bu sistemin daha da geliştirilmesi UNIX'e dönüştü.

4. nesil 1980'den günümüze

Bu dönem, büyük entegre devrelerin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. 1974'te Intel, ilk evrensel 8 bit işlemci olan Intel 8080'i piyasaya sürdü. 1980'lerin başında IBM, kişisel bir bilgisayar olan IBM PC'yi geliştirdi. Aynı zamanda, MS-DOS'un ilk sürümü belirir. Bu noktaya kadar geliştirilen tüm işletim sistemleri, kullanıcı ile yalnızca metin iletişim modunu destekledi.

Kullanıcı dostu bir grafik arayüze yönelik ilk girişim Apple Macintosh'ta uygulandı. Başarısından etkilenen Microsoft Corporation, MS-DOS - Windows için bir grafik kabuk yayınladı. Ve 1995'ten beri, bağımsız bir sistem haline gelen Windows 95 piyasaya sürüldü. Daha sonra, Windows 95 ve başka bir Windows NT sistemi temelinde, şu anda mevcut işletim sistemleri geliştirildi - Windows 2000, XP, Vista ve diğerleri.

1.3 İşletim sistemlerinin sınıflandırılması

Birçok işletim sistemi var ve herkes onları tanımıyor. Ardından, büyükten küçüğe seviye açısından 7 farklı işletim sistemini ele alıyoruz.

Anabilgisayar işletim sistemleri

Ana bilgisayar, yoğun hesaplama işlerini gerçekleştirmek için tasarlanmış, önemli miktarda RAM ve harici belleğe sahip yüksek performanslı genel amaçlı bir bilgisayardır. Bunlar genellikle oda büyüklüğünde bilgisayarlardır ve büyük şirketlerde bulunur. Ana bilgisayarlar tipik olarak binlerce disk ve terabayt RAM içerir.

Anabilgisayar işletim sistemleri öncelikle, çoğu büyük miktarda G/Ç gerektiren birçok eşzamanlı işi yürütmeye odaklanır. Sistem saniyede binlerce isteğe yanıt vermelidir. Bir örnek, 3. nesil OS / 360 işletim sisteminden türetilen OS / 390'dır.

Sunucu işletim sistemleri

Bu işletim sistemleri, kişisel bilgisayar, iş istasyonu ve hatta ana bilgisayar olan sunucularda çalışır. Sunucular, yazıcılar, dosyalar veya İnternet ile çalışma yeteneği sağlar. Bu işletim sistemleri arasında Unix, Linux, Windows 2003 Server vb.

Çok işlemcili işletim sistemleri

Bu sistemler, birkaç merkezi işlem birimine sahip bilgisayarlarda kullanılır. Özel işletim sistemleri gerektirirler, ancak genellikle sunucu işletim sistemlerinin modifikasyonlarıdır.

Kişisel bilgisayarlar için işletim sistemleri

Bu sistemlerin ana kriteri, tek kullanıcı için uygun bir arayüzdür. En ünlü sistemler: Windows 98, 2000, XP, Vista serisi; Macintosh, Linux.

Gerçek zamanlı işletim sistemleri

Bu sistemlerin ana parametresi zamandır. Endüstriyel proses kontrol sistemlerinde konveyörün, çeşitli endüstriyel robotların çalışma süresinin net bir şekilde senkronize edilmesi gerekmektedir. Bu zor bir gerçek zamanlı sistemdir. Ayrıca esnek gerçek zamanlı sistemler de vardır - örneğin multimedya sistemleri gibi operasyon için son tarihlerin atlanmasına izin verilir. Gerçek zamanlı işletim sistemleri arasında VxWorks ve QNX bulunur.

Gömülü işletim sistemleri

Bunlara PDA (Kişisel Dijital Asistan) işletim sistemleri dahildir. Ayrıca gömülü sistemler arabalarda, televizyonlarda ve cep telefonlarında çalışır. Bu işletim sistemleri genellikle sınırlı bellek, güç vb. ile gerçek zamanlı işletim sistemlerinin tüm özelliklerine sahiptir. Sistem örnekleri, PalmOS, Windows CE'dir.

Akıllı kartlar için işletim sistemleri

Akıllı kart, merkezi bir işlem birimi içeren kredi kartı boyutunda bir cihazdır. Bu tür sistemler ciddi güç ve hafıza limitlerine tabidir. Bazıları yalnızca bir işlemi yönetir - örneğin elektronik ödeme. Seçilen akıllı kartlar, Java Sanal Makinesi için destek içerir.

1.4 Bilgisayar donanımına genel bakış

Bir işletim sistemi, üzerinde çalışması gereken bilgisayarın donanımıyla yakından ilgilidir. Donanım, işletim sisteminin komut setini ve kaynak yönetimini etkiler. Kavramsal olarak basit bir bilgisayar, Şekil 1'de gösterilen model olarak düşünülebilir. Bu yapı, IBM PC'nin ilk modellerinde kullanıldı.

Şekil 1 - Kişisel bilgisayarın bazı bileşenleri

Şekilde, merkezi işlemci, bellek, giriş-çıkış aygıtları, bilgi alışverişinde bulundukları sistem veriyolu ile bağlanmıştır.

İşlemci

Bir bilgisayarın "beyni" Merkezi İşlem Birimidir (CPU). Hafızadan komutları seçer ve yürütür. Tipik bir işlemci döngüsü şuna benzer: bellekten ilk talimatı okuyun, türünü ve işlenenlerini belirlemek için kodunu çözün, talimatı uygulayın, ardından okuyun, sonraki talimatların kodunu çözün. Programlar bu şekilde yürütülür.

Her işlemcinin yürütebileceği bir dizi talimat vardır. Talimatları veya veri setini almak için belleğe erişim, bu talimatların yürütülmesinden çok daha uzun sürdüğü için, tüm işlemciler, değişkenleri ve ara sonuçları depolamak için dahili kayıtlar içerir. Bu nedenle, bir talimat seti genellikle bellekten bir kelimeyi bir kayıt defterine yüklemek ve bir kayıttan bir kelimeyi belleğe depolamak için talimatlar içerir. Değişkenleri depolamak için kullanılan ana kayıtlara ek olarak, çoğu işlemcinin değişkenleri depolamak için kullanılan birkaç özel kaydının yanı sıra programcılar tarafından görülebilen özel kayıtlar vardır.

Bir işlemci zamanla çoğullandığında, işletim sistemi başka bir programı başlatmak için çalışan bir programı durdurur. Böyle bir kesinti her meydana geldiğinde, işletim sistemi tüm işlemci kayıtlarını kaydetmelidir, böylece daha sonra kesintiye uğrayan program çalışmaya devam ettiğinde, bunlar geri yüklenebilir.

CPU'nun hızını artırmak için geliştiricileri, bir döngüde yalnızca bir komutun okunabildiği, kodu çözülebildiği ve yürütülebildiği zaman basit modeli terk etti. Modern işlemciler, aynı anda birden fazla talimatı yürütme yeteneğine sahiptir.

Çoğu CPU'nun iki çalışma modu vardır: çekirdek modu ve kullanıcı modu. İşlemci çekirdek modunda çalışırken, bir dizi talimattaki tüm talimatları yürütebilir ve donanımın tüm özelliklerini kullanabilir. İşletim sistemi, tüm donanımlara erişim sağlayan çekirdek modunda çalışır. Buna karşılık, kullanıcılar, bir program alt kümesinin yürütülmesine izin veren ve donanımın yalnızca bir kısmını kullanılabilir hale getiren kullanıcı modunda çalışır.

Hafıza

Herhangi bir bilgisayarın ikinci ana bileşeni bellektir. İdeal olarak, bellek olabildiğince hızlı olmalıdır (tek bir talimatı işlemekten daha hızlı, böylece işlemci yeterince büyük ve son derece ucuz belleğe erişerek yavaşlamaz). Günümüzde tüm bu gereksinimleri karşılayan teknolojiler bulunmamaktadır. Bu nedenle, farklı bir yaklaşım var.

Bellek sistemi, Şekil 2'de gösterilen bir katman hiyerarşisi şeklinde yapılandırılmıştır. Hiyerarşide yukarıdan aşağıya doğru ilerledikçe, iki parametre artar: erişim süresi, bellek boyutu.

En üst katman, dahili CPU kayıtlarından oluşur, bu nedenle bunlara erişimde gecikme olmaz. Dahili kayıtlar 1 KB'den daha az bilgi depolar. Programlar, donanım müdahalesi olmadan kayıtları yönetebilir. Kayıt erişimi en hızlıdır - birkaç nanosaniye.

Bir sonraki katman, esas olarak donanım tarafından kontrol edilen önbelleği içerir. En sık kullanılan önbellek alanları, CPU'nun içinde bulunan yüksek hızlı bir önbellekte depolanır. Bir programın bellekten bir kelime okuması gerektiğinde, önbellek yongası, gerekli satırın önbellekte olup olmadığını belirler; eğer öyleyse, o zaman önbelleğe etkili bir erişim vardır. Önbellek, yüksek maliyeti nedeniyle boyut olarak sınırlıdır. Modern makinelerde, her biri bir öncekinden daha yavaş ve daha büyük olan iki veya üç önbellek düzeyi vardır. Onlarca kilobayttan birkaç megabayta kadar önbellek boyutları. Erişim süresi, kayıtlara göre biraz daha uzundur.

Şekil 2 - Belleğin hiyerarşik yapısı

Bunu, makinenin belleğinin ana çalışma alanı olan RAM (RAM - Rastgele Erişim Belleği) takip eder. Önbellek tarafından karşılanamayan tüm CPU istekleri, işlenmek üzere RAM'e gider. Yüzlerce megabayttan birkaç gigabayta kadar hacimler. Erişim süresi onlarca nanosaniyedir.

Ardından manyetik disk gelir. Disk belleği, bit başına RAM'den iki kat daha ucuz ve iki kat daha büyüktür. Diskin bir sorunu var - üzerindeki verilere rastgele erişim yaklaşık üç kat daha uzun sürüyor. Sabit disk sürücülerinin (HDD'ler) düşük hızının nedeni, sürücünün mekanik bir tasarım olmasıdır. Belirli hızlarda, örneğin 7200 rpm'de dönen bir veya daha fazla metal plakadan oluşur. Disk hacimleri artık hızla artıyor ve çoğu kullanıcı için satışta yüzlerce gigabaytlık diskler var. Erişim süresi - 10 μs'den az değil.

Bant genellikle HDD'leri yedeklemek veya çok büyük veri kümelerini depolamak için kullanılır. Şimdi, elbette, manyetik bantların kullanımını bulabileceğiniz yerler nadirdir, ancak hala kullanımları henüz bitmemiştir. Teyp düzeyi ayrıca CD'leri, DVD'leri ve flash belleği içerir. Erişim süresi saniye cinsinden ölçülür.

Açıklanan türlere ek olarak, bilgisayarlarda rasgele erişime sahip az miktarda salt okunur bellek bulunur. RAM'den farklı olarak, güç kapatıldığında içeriğini kaybetmez. ROM veya ROM denir. ROM, üretim sırasında programlanır ve bundan sonra içeriği değiştirilemez. Bu bellek yeterince hızlı ve ucuz. Bilgisayarın başlangıçta kullanılan önyükleme programları ROM'dadır. Ayrıca bazı G/Ç kartları, düşük seviyeli cihazları kontrol etmek için ROM'lar içerir. CMOS adı verilen bir bellek türü uçucudur. CMOS, hangi sabit sürücüden önyükleme yapılacağını belirlemek gibi geçerli tarih, saat ve yapılandırma parametrelerini depolamak için kullanılır. Bu bellek, takılı pilden güç alır.

Giriş-çıkış cihazları

İşletim sistemi, kaynak olarak I/O cihazlarıyla etkileşime girer. G/Ç cihazları genellikle bir kontrolör ve cihazın kendisinden oluşur.

Denetleyici - bir fiziksel kontrol cihazı olan konektöre yerleştirilmiş bir kart üzerindeki bir dizi mikro devre. İşletim sisteminden gelen komutları (örneğin, bir cihazdan veri okuma talimatları) kabul eder ve bunları yürütür. Cihazın gerçek kontrolü çok karmaşıktır ve yüksek düzeyde ayrıntı gerektirir. Bu nedenle, işletim sistemine basit bir arayüz sunmak denetleyicinin işlevidir.

Bir sonraki kısım cihazın kendisidir. Cihazlar oldukça basit arayüzlere sahiptir, çünkü yetenekleri küçüktür ve tek bir standarda getirilmeleri gerekir. Örneğin, her IDE disk denetleyicisinin (Integrated Drive Electronics) herhangi bir IDE diskini yönetebilmesi için tek bir standart gereklidir. IDE arabirimi, diğer bilgisayarların yanı sıra Pentium tabanlı bilgisayarlardaki diskler için standarttır. Cihazın gerçek arayüzü kontrolör tarafından gizlendiğinden, işletim sistemi sadece cihazın arayüzünden çok farklı olabilen kontrolör arayüzünü görür.

Her türlü kontrolör farklı olduğu için farklı yazılım gerektirir. Denetleyici ile iletişim kuran program bir aygıt sürücüsüdür. Her denetleyici üreticisi, desteklenen işletim sistemleri için sürücüler sağlamalıdır. Bir sürücüyü kullanmak için, çekirdek modunda çalışabilmesi için işletim sisteminde yüklü olması gerekir. Çekirdeğe sürücü kurmanın üç yolu vardır:

Çekirdeği yeni sürücüyle yeniden bağlayın ve ardından işletim sistemini yeniden başlatın (bu, kaç Unix işletim sisteminin çalıştığıdır);

İşletim sisteminde bulunan dosyada bir sürücünün gerekli olduğunu söyleyen bir giriş oluşturun ve ardından sistemi yeniden başlatın; ilk önyükleme sırasında, işletim sisteminin kendisi gerekli sürücüleri bulur ve yükler (Windows bu şekilde çalışır);

İşletim sistemi, çalışmasını kesintiye uğratmadan yeni sürücüleri kabul edebilir ve yeniden başlatmaya gerek kalmadan hızla yükleyebilir. Bu yöntem giderek daha yaygın hale geliyor. USB veri yolları, IEEE 1394 gibi aygıtlar her zaman dinamik olarak yüklenmiş sürücülere ihtiyaç duyar.

Data I/O üç farklı şekilde yapılabilmektedir.

En basit yol: kullanıcı programı, çekirdeğin sürücüye karşılık gelen prosedüre bir çağrıya çevirdiği bir sistem isteği gönderir, ardından sürücü G / Ç işlemini başlatır. Bu süre zarfında, birlikte çalıştığı cihazı sürekli olarak sorgulayarak kısa bir program döngüsü gerçekleştirir. G/Ç tamamlandığında sürücü verileri olması gereken yere koyar ve orijinal durumuna geri döner. İşletim sistemi daha sonra kontrolü çağıran programa geri verir. Bu yöntem hazır bekliyor (aktif bekleme). Bir dezavantajı var: işlemci, kapanana kadar cihazı yoklamalıdır.

Sürücü, cihazı çalıştırır ve G/Ç'nin sonunda kesmeler vermesini ister; sürücü daha sonra kontrolü işletim sistemine geri verir ve diğer görevleri gerçekleştirmeye başlar. Denetleyici veri aktarımının sonunu algıladığında, işlemin tamamlanması üzerine bir kesinti oluşturur. Kesintileri kullanan G/Ç işlemi dört adımdan oluşur (Şekil 3). İlk adımda sürücü, denetleyiciye bir komut göndererek, aygıt kayıtlarına bilgi yazar. Kontrolör daha sonra cihazı başlatır. Denetleyici, iletmesi talimatı verilen bayt sayısını okumayı veya yazmayı bitirdiğinde, belirli veri yolu kablolarını kullanarak kesme denetleyici yongasına bir sinyal gönderir. Bu ikinci adım. Üçüncü adımda, kesme denetleyicisi kesmeleri işlemeye hazırsa, CPU'nun belirli bir pinine bir sinyal göndererek bu şekilde bilgilendirir. Dördüncü adımda, kesme denetleyicisi, CPU'nun hangi aygıtın kapandığını bilmesi için aygıt numarasını veri yoluna ekler.

Bilgi giriş-çıkışının üçüncü yöntemi, özel bir DMA (Doğrudan Bellek Erişimi) denetleyicisi kullanmaktır. DMA, CPU müdahalesi olmadan RAM ve bazı kontrolörler arasındaki bit akışını yönetir. İşlemci, DMA yongasını adresler, aktarılacak bayt sayısını ve ayrıca cihazın ve belleğin adresini, veri aktarım yönünü söyler. Çalışmanın tamamlanmasının ardından DMA, olağan şekilde işlenen bir kesme başlatır.

Şekil 3 - Bir G/Ç cihazı başlatılırken ve bir kesme alınırken gerçekleştirilen eylemler

Lastikler

İşlemci ve bellek hızının artması nedeniyle hem giriş-çıkış cihazları arasındaki iletişimi hızlandırmak hem de işlemci ile bellek arasında veri aktarımı için sisteme ek veriyolları eklenmiştir. Şekil 4, ilk Pentium'un bilgi işlem sisteminin bir diyagramını göstermektedir.

Bu sistem, her biri kendi veri aktarım hızına ve kendi işlevlerine sahip 8 veriyoluna (önbellek veriyolu, yerel veriyolu, bellek veriyolu, PCI, SCSI, USB, IDE, ISA) sahiptir. İşletim sisteminin bilgisayarı kontrol edebilmesi için tüm bu veri yolları hakkında bilgi sahibi olması gerekir.

Yerel veri yolu üzerindeki merkezi işlemci, verileri PCI köprü yongasına iletir ve bu yonga da özel bir veri yolu üzerinden belleğe erişir. Pentium I sistemi, işlemcide yerleşik bir Düzey 1 (L1) önbelleğe ve işlemciye ayrı bir önbellek veri yolunda bağlı çok daha büyük bir Düzey 2 (L2) önbelleğe sahiptir. IDE veri yolu, çevresel aygıtları sisteme (CD-ROM, sabit disk) bağlamak için kullanılır.

Şekil 4 - Pentium sisteminin yapısı

USB (Evrensel Seri Veri Yolu) veri yolu, klavye, fare, yazıcı, flash bellek vb. gibi ek G/Ç aygıtlarını bilgisayara bağlamak için tasarlanmıştır. Zamanla, yeni daha hızlı lastikler ortaya çıkar ve eklenir.

Andrew Tanenbaum, modern işletim sistemlerinin işleyişini anlamak için gerekli olan dünya çapında en çok satan kitabının yeni bir baskısını sunuyor. Bir öncekinden önemli ölçüde farklıdır ve alandaki en son başarılar hakkında bilgi içerir. Bilişim Teknolojileri... Örneğin, Windows Vista ile ilgili bölüm, bu yazının yazıldığı sırada en güncel sürüm olarak Windows 8.1'e ayrıntılı bir bakışla değiştirilmiştir. Ameliyathaneye ayrılmış hacimli bir bölüm ortaya çıktı. Android sistemi... Materyal, Unix ve Linux'un yanı sıra RAID sistemlerinde güncellendi. Son yıllarda önemi giderek artan çok çekirdekli ve çok çekirdekli sistemlere çok daha fazla ilgi gösterildi. Sanallaştırma ve bulut bilişim üzerine yepyeni bir bölüm geldi. Kod hatalarının kullanımı hakkında büyük miktarda yeni malzeme eklendi, yaklaşık kötü amaçlı yazılım ve uygun koruyucu önlemler. Kitap, başka hiçbir yayında bulunmayan birçok önemli ayrıntıyı açık ve ilgi çekici bir şekilde sunuyor.

Genişletilmiş bir makine olarak işletim sistemi.
Makine dili düzeyinde çoğu bilgisayarın mimarisi (komut seti, bellek organizasyonu, veri G/Ç ve veri yolu yapısı) özellikle G/Ç sistemleri için programlarda kullanım için çok ilkel ve elverişsizdir. Sohbeti rayına oturtmak için çoğu bilgisayarda kullanılan modern SATA (Seri ATA) sabit sürücülerini düşünün. Anderson tarafından 2007'de yayınlanan ve programcıların diski kullanmayı öğrenmesi gereken disk arayüzünün bir tanımını içeren kitap 450 sayfadan fazlaydı. Bundan sonra, arayüz birçok kez revize edildi ve 2007'de olduğundan daha karmaşık hale geldi. Aklı başında hiçbir programcının donanım düzeyinde böyle bir diskle uğraşmak istemediği açıktır. Bunun yerine donanım, ayrıntılara girmeden disk bloklarını okumak ve yazmak için bir arabirim sağlayan disk sürücüsü adı verilen bir yazılım parçası tarafından yönetilir. İşletim sistemleri, G / Ç aygıtlarını kontrol etmek için birçok sürücü içerir.

Ancak bu seviye bile çoğu uygulama için çok düşüktür. Bu nedenle, tüm işletim sistemleri, diskleri - dosyaları kullanmak için başka bir soyutlama düzeyi sağlar. Bu soyutlamayı kullanarak, programlar ayrıntılara girmeden dosyalar oluşturabilir, yazabilir ve okuyabilir. gerçek iş teçhizat.

İçerik
Önsöz
Bölüm 1. Giriş
Bölüm 2. İşlemler ve Konular
Bölüm 3. Bellek Yönetimi
Bölüm 4. Dosya Sistemleri
Bölüm 5. Bilgi girişi ve çıkışı
Bölüm 6. Kilitlenme
Bölüm 7. Sanallaştırma ve Bulut
Bölüm 8. Çok işlemcili sistemler
Bölüm 9. Güvenlik
Bölüm 10. Keşfetmek somut örnekler: Unix, Linux ve Android
Bölüm 11. Vaka Çalışmaları: Windows 8
Bölüm 12. İşletim sistemlerinin geliştirilmesi
Bölüm 13. Bibliyografya.

Ücretsiz indirin e-kitap uygun bir biçimde izleyin ve okuyun:
Modern işletim sistemleri kitabını indirin, Tanenbaum E., Bos X., 2015 - fileskachat.com, hızlı ve ücretsiz indirin.

PDF İndir
Bu kitabı aşağıdan satın alabilirsiniz. en iyi fiyat Rusya genelinde teslimat ile indirim ile.

İndirilenler: 8365

Şu anda tüm işletim sistemlerinin en ünlüsü şüphesiz Microsoft Corporation'ın Windows ailesidir. Ancak, popülaritesine rağmen, Windows dünyadaki ilk veya tek işletim sistemi değildir.

28.04.2014
Nathan Wallace, Anthony Sequeira - Windows® 2000 Kayıt Defteri

İndirilenler: 596

Her şeyden önce, Coriolis'in Satın Alma Editörü Charlotte Carpentier'e teşekkür etmek istiyoruz. Ayrıca, Proje Editörü olarak görev yapan Greg Balas'a ve kitabın Yapım Koordinatörü olarak görev yapan Peggy Cantrell'e özel teşekkürler.

27.04.2014
A. Chekmarev - Windows 7 Yönetici Kılavuzu

İndirilenler: 12818

Microsoft Windows 7 İşletim Sistemi Kılavuzu, ileri düzey kullanıcılar ve ağ yöneticileri için tasarlanmıştır. Windows 7'nin tüm sürümlerinin sayısız olasılığı ortaya çıkar, sistemi kullanmanın tüm yönleri ayrıntılı olarak ele alınır: kurulumdan kurtarma yöntemlerine.

27.04.2014
M. Russinovich - Microsoft Windows'un iç yapısı

İndirilenler: 9066

Bu efsanevi kitabın altıncı baskısı, iç yapı ve ameliyathanenin ana bileşenlerinin çalışması için algoritmalar Microsoft sistemleri Windows 7 ve Windows Server 2008 R2.

17.04.2014
Richard Simon - Microsoft Windows API'sı. Sistem Programcısının Referansı

İndirilenler: 8967

Windows ailesinin işletim sistemleri, bu işletim sistemleri tarafından yürütülen ve kontrol edilen uygulama uygulamaları geliştirme metodolojisini tamamen yeni bir niteliksel düzeye getirdi. Güçlü programlama araçlarının bolluğuna rağmen, tüm temel bilgilerin temeli olan Uygulama Programlama Arayüzü (API) bilgisi, güçlü bir pazar konumu kazanabilecek programlar yazmanın anahtarıdır.

17.04.2014
Arnold Robbins, Elbert Hannah ve Linda Lamb-Learning the vi ve Vim Editörleri. 7. baskı.

İndirilenler: 799

"Sert çekirdek Unix ve Linux kullanıcılarının metin editörlerinden daha fanatik olduğu hiçbir şey yoktur. Editörler, tartışma konusunun editörünüz mü yoksa başka biri mi olduğuna bağlı olarak, hayranlık ve tapınma ya da küçümseme ve alay konusu olur" s. vi, 30 yıla yakın bir süredir standart editör olmuştur. Unix ve Linux'ta popülerdir, Windows sistemlerinde de artan bir takipçi kitlesine sahiptir. En deneyimli sistem yöneticileri, tercih ettikleri araç olarak citevi. Ve 1986'dan beri bu kitap vi için rehber olmuştur.