X
تبلیغات
مقالات و جزوه های درسی رشته کامپیوتر - سیستم هاي عامل جلسه دوم

فصل دوم

نگاه کلی به سیستم عامل

 

وظایف سیستم عامل

اجرای برنامه های کاربردی را کنترل می کند.

 

رابط کاربر و سخت افزار.

 

سه هدف سیستم عامل

 

1- سهولت: استفاده از کامپیوتر ساده شود

 

2- کارآمدی: استفاده کارآمد از منابع

 

3- قابلیت رشد: سبب توسعه و آزمایش سیستم می شود

 

برنامه های سودمند

مجموعه برنامه های سیستمی هستند.

 

توابعی هستند که به دفعات استفاده می شوند و به ایجاد برنامه مدیریت پروژه و کنترل دستگاه های ورودی و خروجی کمک می کنند.

 

سیستم عامل مهمترين برنامه سيستمي است.

 

وظایف سیستم عامل

ایجاد برنامه

دسترسی به دستگاه های ورودی و خروجی

کنترل دسترسی به پرونده ها

دسترسی به سیستم عامل

کشف و پاسخ به خطا

حسابداری

 

سیستم عامل به عنوان مدیر منابع

سیستم عامل مسئول مديريت انتقال و ذخیره سازی و پردازش داده ها را دارد.

 

سیستم عامل به عنوان راهکار کنترلی ازدو جهت غیر عادی است:

1-سیستم عامل مانند نرم افزار عادی کار می کند.

2-سیستم عامل مرتبا کنترل کردن را رها می کند.

 

هسته سیستم عامل :

بخشی که در حافظه اصلی است.

بیشترین دفعات استفاده را دارد.

تخصیص حافظه مشترکا توسط سیستم عامل و سخت افزار مدیریت حافظه در پردازنده کنترل می شود.

در مورد زمان استفاده از I/O تصمیم می گیرد.

میزان تخصیص پردازنده به یک کار را مشخص می کند.

 

 

دلایل تغییر سیستم عامل

1-ارتقاء و انواع جدید سخت افزار .

این امکانات نیازمند حمایت پیچیده تری از طرف سیستم عامل است.

2-خدمات جدید: برای پاسخگویی به نیازهای کاربران.

3-رفع خطا: ساخت تیم مولفه ای است و رابط ها باید مشخص شود.

 

تکامل تدریجی سیستم عامل

1-پردازش ردیفی.

 

2-سیتم های دسته ای ساده.

 

3-سیستم های چند برنامه ای دسته ای.

 

4-سیستم های اشتراک زمانی.

 

پردازش ردیفی

- به علت دسترسی به کامپیوتر به صورت ردیفی این نام را دارند.

- در سال 1940-2950 به وجود آمد.

- کاربر با سخت افزار در ارتباط بود.

- سیتم عامل وجود نداشت.

- دارای یک میز فرمان بود.

- به زبان ماشین و به وسیله دستگاه ورودی با گذاری می شد.

- خروجی در چاپگر ظاهر می شد.

 

مسئله اصلی سیستم های اولیه

1-زمانبندی :

توسط برگهای نوبت گیر برای ماشین وقت می گرفتند و در زمان پیش بینی شده کارش تمام نمی شد.

2-زمان نصب :

اگر در زمان کار برای هر یک از کار ها مشکلی ایجاد شود باید از اول کارش را شروع کند.

 

سیستم های دسته ای:

 

اولین سیتم عامل دسته ای (1950) به وسیله

 General motorsو برای استفاده IBM 701 به وجود آمد.

 

پردازش دسته ای ساده توسط نرم افزار ناظر.

 

کاربر دسترسی مستقیم به ماشین ندارد.

 

- کاربر کار را توسط نوار به متصدی کامپیوتر می دهد.

 

- متصدی همه کارها را روی دستگاه ورودی گذاشته و وارد کامپیوتر می شود.

 

- ناظر به طور خودکار بار کردن برنامه بعدی را به عهده دارد.

 

 

ناظر

- قسمت اعظم ناظر: در حافظه اصلی و آماده اجرا مي باشد

(ناظر ماندگار)

بقيه ناظر: برنامه سودمند و توابع عمومی و مشترک(زير برنامه)

زمان تنظیم شرایط اولیه کارها را ناظر انجام میدهد.

 - JCL= دستورالعمل هایی از زبان کنترل کار.

- این دستورالعمل ها با $ مشخص می شود.

 

نحوه عملمکرد سیستم عامل دسته ای

 

 خواندن  از حافظه جانبي    برنامه كاربر   در حافظه جانبی

ناظر => کارتFTN $ => بار کردن مترجم => کدمقصد => ذخیره

 

   بوسيله ناظر              احضار   

کارت LOAD$ => خوانده =>  بارکننده => برنامه مقصد

 مترجم(در حافظه اصلی) => کنترل به مترجم مقصد.

 

مزایای سیستم عامل دسته ای

1-حفاظت حافظه اصلی.

2-زمان سنج:

جلوگیری از انحصار سیتسم توسط یک کاربر.

3-دستورالعمل های متمایز:

دستورالعمل هایی که توسط ناظر صادر می شود.

4-وقفه ها:

این خصوصیت به سیستم انعطاف می دهد.

 

سیستم های چند برنامه ساده

حافظه را برای سه یا چهار برنامه تخصیص داده.

موضوع اصلی سیستم عامل های امروزی است.

باعث افزایش سرعت کار می شود

به خصوصیت سخت افزار تکیه دارد.

از سيستمهاي تك برنامه اي بيجيده تر است

نيازمند نوعي مديريت حافظه است

 

سیستم های اشتراک زمانی

از چند برنامگی برای رسیدن به حالت محاوره ای استفاده می کند.

پردازنده بین کاربران به اشتراک گذاشته می شود.

داشتن کاربران متعددی که از طریق پایانه خود به طور هم زمان از سیستم عامل استفاده می کنند.

اگر N کاربر داشته باشد هر كاربر 1/N از زمان مفید پردازنده استفاده می کنند.

 

چند برنامگی دسته ای در مقابل اشتراک زمانی

 

اشتراک زمانی

 

چند برنام های دسته ای

 

 

حداقل زمان پاسخ

 

حداکثر استفاده از پردازنده

 

هدف اصلی

 

فرمان هایی که از پایانه وارد می شود

 

دستورالعملهای زبان کنترل کار که همراه کار ارائه شده است

 

منبع دستورات به سیستم عامل

پنج دستاورد توسعه سیستم عامل:

1- فرآیندها.

2- مدیریت حافظه.

3- حفاظت اطلاعات و ایمنی.

4- زمانبندی و مدیریت منابع.

5- ساختار سیستم.

 

فرآیندها

یک مفهوم بنیادی در سیستم عامل است.

یک برنامه در حال اجرا است.

روح متحرک یک برنامه است.

موجودیتی که می توان به یک پردازنده داده شودو روی پردازنده اجرا شود.

 

سه محور برای ایجاد وتوسعه سیستم کامپیوتر:

1-چند برنامگی:

برای مشغول نگهداشتن هم زمان پردازنده و خروجی.

2-اشتراک زمانی:

آماده پاسخگویی هم زمان به چند کاربر.

3-سیستم های تراکنش بلا درنگ:

تعدادی از کاربران در حال وارد کردن درخواستها یا تغییرات خود روی بانک اطلاعاتی باشند.

 

علت بروز خطاها در سیستم نرم افزاری:

1-همگام سازی نا مناسب:

به سبب بروز یک حادثه یک کار عقب بیفتد.

2-شکست در انحصار متقابل:

استفاده بیش از دو کاربر از یک منبع به طور هم زمان.

3-عملکرد غیر قطعی برنامه:

ممکن است کاربرها در کار یک دیگر دخالت کنند.

4-بن بستها:

دو یا چند برنامه به خاطر هم معلق بمانند.

 

اجزاء یک فرآیند:

1-یک برنامه قابل اجرا.

2-داده های مورد نیاز این برنامه.

3-متن یا وضعیت اجرای آن برنامه.

(اصلی است وشامل تمام اطلاعاتی است که یک سیستم عامل برای مدیریت فرآیندها احتیاج دارد.)

 

- متن: شامل محتویات ثباتهاو...
- براي هرفرآیند یک مدخل براي فهرست فرايندها وجود دارد.
- ثبات شاخص: شامل فهرستی از فرآیندها که پردازنده را استفاده می کنند.
- ثبات شمارنده برنامه: برنامه بعدی که قرار است اجرا شود.

 

ثبات های پایه وحد

در ناحیه ای از حافظه قرار دارند.

 

شمارنده برنامه و تمام مراجعات به داده هانسبت به محتویات ثبات پایه تفسیر می شود و نباید از ثبات حد بیشتر باشد.

 

- از دخالت بین فرايندها جلوگیری می کنند.

پنج مسئولیت اصلی در مدیریت حافظه:

1-جداسازی فرآیندها: از دخالت فرآیندها جلوگیری می کند.

2-تخصیص و مدیریت خودکار: باید به مدیریت ها جا دهد.

3-حمایت از برنامه سازی مولفه ای: باید مولفه های برنامه را تعریف کند.

4-حفاظت و کنترل دسترسی: باید به کاربر اجازه دهد تا به بخشهایی از حافظه دسترسی داشته باشند.

5-حافظه دراز مدت: ذخیره اطلاعات برای مدت طولانی

 

حفاظت از اطلاعات و ایمنی:

به سه گروه زیر تقسیم می شود:

1-کنترل دسترسی: تنظیم دسترسی کار به کل سیستم.

2-کنترل جریان اطلاعات: تنظیم جریان اطلاعات در داخل سیستم و تحویل به کاربر.

3-گواهی: به صحّت اطلاعات.

 

زمانبندی و مدیریت اطلاعات:

سه عامل زیر را در نظر می گیرند:

1-انصاف: قرار دادن منابع به هر یک از پردازنده ها به طور عادلانه.

2-حساسیت در مقابل تفاوت ها: باید به خواسته ها جوابگو باشد.

3-کارایی: باید بکوشد تا توان عملیاتی را حداکثر زمان پاسخ را حداقل و در مورد سیستمهای اشتراکی زمانی از حداکثر تعدادکاربران حمایت کند.

 

اندازه یک سیستم سه مولفه نا مطلوب را در بر دارد:

1-سیستم عامل از نظر زمان تحویل تاخیر دارد.

2-سیستم ها اشکالهای پنهانی دارند که در هنگام کار اشکال خود را نشان می دهند.

3-کارایی آن از حد انتظار کم تر است.

 

برای رفع مشکل:

- سیستم های کوچک ساختار مولفه ای.

- سیستم های بزرگ ساختار سلسله مراتبی.

- ساختار سلسله مراتبی عملکرد سیستم را بر اساس پیچیدگی و ویژگی زمانی و سطح تجرید آنها تفکیک می کند.

- دارای چند سطح است که سطوح به هم وابستگی دارند که اعمال ابتدایی را انجام و جزئیات را پنهان می کند.

- سطوح پایین با اندازه کوتاه تر زمان سر کار دارد.

- بعضی مستقیما با سخت افزار در تبادل اطلاعات هستند.

 

سطوح سيستم عامل سلسله مراتبی:

سطح 1:شامل مدارات الکتریکی.

سطح 2:مجموعه دستورالعمل پردازنده.

سطح 3:مفهوم رویه یا زیر برنامه.

سطح4:وقفه ها.

سطح 5:فرآیند (یک برنامه در حال اجرا)

سطح 6:حافظه ثانویه کامپیوتر.

سطح7:یک فضای آدرس منطقی برای فرآیند.

سطح8:مبادله اطلاعات و پیامها بین فرآیند.

سطح9:ذخیره سازی دراز مدت پرونده ها.

سطح 10:دسترسی به دستگاه های خارجی.

سطح 11:نگهداری رابط بین شناسه های خارجی و داخلی.

سطح12:حمایت اطلاعات لازم برای مدیریت فرآیند ها.

سطح 13:واسط کاربر و سیستم عامل .(پوسته)

 

ویژگی های سیستم عامل های جدید:

معماری ریز هسته.

چند نخی.

چند پردازشی متقارن.

سیستم های عامل توزیعی.

طراحی شیء گرا.

 

معماری ریز هسته

موارد واگذاری به هسته:

1-دسترسی به فضای آدرس.

2-ارتباط بین فرآیند ها.

3-زمانبندی پایه ای.

رویکرد ریز هسته:

1-پیاده سازی را ساده می کند.

2-موجب انعطاف می گردد.

3-محیط توزیعی کاملا سازگار.

 

چند نخی

فرآیند ها به نخ هایی تقسیم می شوند که می توانند به طور هم زمان اجرا شوند

در فرآیندهایی که چند وظیفه اصلی مستقل را انجام می دهند مفید است.

فرايند : مجموعه يك يا جند نخ و منابع سيستمي تخصيص داده شده (مشابه يك برنامه حال اجرا)

 

چند پردازشی متقارن

1-پردازنده متعددی وجود دارد.

2-از امکانات ورودي / خروجي و حافظه اصلی به طور مشترك استفاده می کنند.

3-تمام پردازنده ها اعمال یکسانی را می توانند انجام دهند.

 

امتیازات چند پردازشی متقارن نسبت به معماری تک پردازنده:

کارایی:

قرار دادن ترتیب کارها به نحوی که به موازات هم انجام شوند.

 

دسترسی پذیری:

از آنجا که تمام پردازنده ها یک عمل را انجام می دهد خرابی در یکی از آنها موجب توقف ماشین نمی شود.

 

رشد:

با اضافه کردن پردازنده.

 

مقیاس پذیری:

قیمت ها متناسب با تعداد پردازنده ها باشد.

 

سیستم های عامل توزیعی

تصور یک فضای حافظه اصلی واحد و یک فضای حافظه ثانوی واحد و دیگر امکاناتی که دسترسی به آنها یکنواخت شده است را ارائه می کند.

 

طراحی شیء گرا

افزودن ملحقات مولفه ای به یک هسته كوچك.

محیا ساختن ابزار های توزیعی و سیستم عامل های توزیعی را آماده میکند.

 

نگاهی کلی بهWINDOWS NT 

سیستم عامل چند کاربره چند وظیفه ای.

برای کامپیوتر شخصی طراحی شده.

اساسا از صفر طراحی شده است.

این سیستم عامل منسوب به MS-DOS یا PC XT است که توسط شرکت  MIRCROSOFT برای اولین بار کامپیوتر IBM را ایجاد کرد.

اين سيستم عامل از دیسک سخت حمایت می کرد.

با بهره گیری از توان ریز پردازنده های جدید محیط تک کاربره و چند وظیفه ای کاملی به وجود آورد.

اولین گونه در سال 1993 وبا همان واسط گرافیکی WINDOWS3.1 ارائه گردید. 

سپس گونه NT3.X و NT4.0 را ارائه کرد.(تغییر در مؤلفه های گرافیکی )

و در نهایت NT 5.0  را بیرون دادند.(دارای ویژگی افزایش خدمات برای توزیعی است)

 

معماری NT

NT نرم افزار کاربردی را از نرم افزار سیستم عامل اجرا می کند.

نرم افزار سیستم عامل که به ان مجری NT می گویند در حالت هسته اجرا می شوند.

به داده های سیستم و به سخت افزار سیستم دسترسی دارد.

نرم افزار باقیمانده که در حالت کاربر اجرا می شود به داده های سیستم دسترسی محدود دارد.

مجری NT:

یک معماری ریز هسته تغییر یافته است.

دسترسی از طریف مولفه مسئول امکان دارد.

دسترسی به داده های کلیدی از طریق توابع مناسب.

می توان مولفه ها را تغیر داد یا باز نویسی مجددسیستم و...

قابلیت حمل دارد.

دید یکسان به سخت افزار مورد استفاده دارد.

 

مولفه های خدمات سیستم:

مدیر ورودی و خروجی:

در خواستها را به ترتیب اولویت رسیدگی می کند.

مدیر شیء:

قواعدی را برای نگهداری و نام گذاری و.. شیءها اعمال می کند.

ناظر ایمنی:

مسئول اعمال قواعد اعتبار سنجی.

مدیر فرآیند:

ایجاد و حذف شی ء ها.

امکان فراخوانی رویه ورودی:

فراخوانی رویه از راه دور.

مدیر حافظه مجازی:

نگاشت بین آدرس های مجازی.

مولفه های پنجره ها / گرافیک:

ایجاد واسط پنجره در صفحه نمایش.

 

مهمترین مفاهیم شیئ گرا که در NTبه کاررفته:

در برگیری: هرشیء دارای یک یا چند فقره داده است که خصیصه نام دارد

کلاس شیءو رویداد: الگویی که خدمات را فهرست می کند.

وراثت: در داخل مجری حمایت شده است.

چند شکلی: مجموعه مشترکی از توابع API برای پردازش و...

 

سیستم UNIX  

یک سیستم چند کاربره

برای کامپیوتر های کوچک به وجود آمد

سخت افزار توسط نرم افزار کامپیوتر احاطه شده است

این بخش را هسته گویند

برای اجرای روی یک پردازنده واحد طراحی شده.

 

Image and video hosting by TinyPic
+ نوشته شده در شنبه یازدهم خرداد 1387ساعت 17:32 توسط میلاد |