Systemy operacyjne

Wykład nr 1:

Wprowadzenie. Pojęcia podstawowe

Piotr Bilski

Zasady zaliczenia

• Przedmiot składa się z dwóch części: wykładu i laboratorium

• Laboratorium składa się z 14 ćwiczeń wykonywanych co tydzień (7 z Windows i 7 z Linuksa)

• Wykład zaliczany jest na egzaminie w sesji po zakończeniu semestru

Program przedmiotu

1. Wstęp. Pojęcia podstawowe2. Struktura systemu komputerowego3. Struktura systemu operacyjnego4. Procesy5. Modele wątków6. Planowanie przydziału procesora7. Metody synchronizacji procesów8. Zakleszczenia i zapobieganie im9. Zarządzanie pamięcią10. Pamięć wirtualna11. Systemy plików12. Systemy wejścia-wyjścia i pamięć masowa13. Ochrona systemu operacyjnego

Literatura

• A. Silberschatz, P. B. Galvin, G. Gagne, „Podstawy systemów operacyjnych”, WNT, Warszawa, 2005

• A. S. Tanenbaum, „Systemy operacyjne”, Helion, Gliwice, 2010

• W. Stallings, „Systemy operacyjne. Struktura i zasady budowy”, WN PWN, Warszawa, 2006

• A. S. Tanenbaum, M. Van Steen „Systemy rozproszone. Zasady i paradygmaty”, WNT, 2006

Definicja systemu operacyjnego

• Nie istnieje ścisła definicja

• Jest to zwykle program lub zbiór programów zarządzających sprzętem komputerowym

Rodzaje systemów operacyjnych• Przeznaczenie

– Ogólnego przeznaczenia (SOOP)

– Specjalizowane• Równoległe• Czasu rzeczywistego• Wbudowane

• Rodzaj systemu komputerowego– Osobiste (np. biurkowe, notebooki)

– Dla komputerów główne (mainframe)

– Systemy mobilne (Android, BBOS, iOS, Windows Phone)

– Systemy przemysłowe (QNX)

Rodzaje systemów operacyjnych (c.d.)

Elementy systemu komputerowego

System operacyjny

Aplikacje systemowe i użytkowe

Użytkownik 1

Sprzęt komputerowy

Użytkownik 2 Użytkownik n…

Rodzaje systemów komputerowych

• Komputery główne• Komputery biurkowe• Terminale• Komputery przenośne• Komputery podręczne

Cele systemów operacyjnych

• Maksymalizacja wykorzystania zasobów

• Łączność z innymi komputerami

• Wygoda użytkownika

• Zarządzanie zasobami

• Obsługa wielu użytkowników

Systemy komputerów głównych

• Systemy wsadowe• Systemy wieloprogramowe• Systemy z podziałem czasu

Systemy wsadowe

• Obsługa za pomocą konsoli• Wejście: czytniki kart

perforowanych• Operator komputera wykonywał

wszystkie działania• Wsad to zestaw zadań

wykonywanych przez system• Główna wada: powolne!!• Brak możliwości planowania

zadań

System operacyjny

Programy użytkownika

Systemy wieloprogramowe

• Wiele programów w pamięci• System zarządza przydziałem

procesora zadaniom i wykorzystaniem pamięci

• Cel: maksymalizacja wykorzystania CPU

• Procesor ciągle jest przełączany między zadaniami

• Wada: skomplikowane!!

System operacyjny

Zadanie 1

Zadanie 2

Zadanie 3

Planowanie przydziału procesora (scheduling)

Systemy z podziałem czasu• Systemy wieloprogramowe

wzbogacone o interakcję z użytkownikiem

• Przykład: interakcyjny system komputerowy

• Parametr: czas odpowiedzi• Program w pamięci – proces• Operacje wejścia-wyjścia

interakcyjne• Zaawansowane zarządzanie

pamięcią i ochrona (pamięć wirtualna i logiczna, system plików)

System operacyjny

Zadanie 1

Zadanie 2

Zadanie 3

Inne systemy komputerowe

• Systemy biurkowe

• Systemy wieloprocesorowe

• Systemy rozproszone

• Systemy zgrupowane

• Systemy czasu rzeczywistego

• Systemy kieszonkowe

Systemy biurkowe

• Cel: maksymalizacja wygody użytkownika i szybkość kontaktu z użytkownikiem

• Obecność graficznego interfejsu użytkownika (GUI)

• Potrzebne dodatkowe mechanizmy ochrony przed szkodliwym oprogramowaniem (malware)

Systemy wieloprocesorowe

• Systemy równoległe (ściśle powiązane)

• Większa liczba procesorów zapewnia większą przepustowość

• Wykorzystanie ekonomiki skali

• Zwiększenie niezawodności (systemy tolerujące awarie)

• Dwa rozwiązania: przetwarzanie symetryczne i asymetryczne

Systemy rozproszone

• Wykorzystują sieć komputerową (najczęściej LAN lub MAN)

• Dwa modele:– Klient-serwer– Partnerskie (peer-to-peer)

• Są to systemy luźno powiązane

• Zarządzane przez sieciowy system operacyjny

Systemy zgrupowane

• Wykorzystują wiele systemów indywidualnych do wykonania zadania

• Węzły (grona) wspomagane oprogramowaniem

• Grona mogą być symetryczne lub asymetryczne

• Wykorzystanie:– Obliczenia– Udostępnianie rozproszonych systemów plików– Sieci pamięci masowych

Systemy czasu rzeczywistego• Realizują wymagania na czas wykonania

operacji• Nacisk na szybką pamięć operacyjną• Dwa tryby:

– Rygorystyczny (Hard Real-Time)– Łagodny (Soft Real-Time)

• Zastosowania:– Przemysł– Wizualizacja danych– Monitorowanie badań naukowych

Systemy kieszonkowe

• Wykorzystywane w telefonach komórkowych i inteligentnych urządzeniach typu palmtop, czy PDA

• Niewielkie rozmiary wymuszają małą ilość pamięci, niewielki procesor i ekran

• Liczne interfejsy komunikacji bezprzewodowej (Bluetooth, IrDA, WiFi)