A számítógép lelke, az operációs rendszer

 Történeti áttekintés

• A számítástechnika a szoftver és a harver dinamikus fejlődésének eredménye.

• Charles Babbage (1792-1871) első digitális anal\tikus gépének még nem volt operációs rendszere, sőt szoftvere sem, és maga a gép sem készült el igazán soha, mert mechanikus szerkezet lévén, az elképzelésekhez hiányzott a műszaki háttér.

Az első generációs vákumcsöves gépek

• nem oprációs rendszer koordinálta, hanem egy szakértői csapat,

• korszakalkotó Neumann János javaslata:• a gépekhez tárolható pogramokat csatoljanak.• EDVAC, 1952-ben.• Kialakult a kezdetek egyik meghatározó gyártója által

kifejlesztett UNIVAC I programnyelv a UNIVAC nevű géphez. • 1952-ben Grace Hopper megalkotta az első hibakeresésre

használt programot, az úgynevezett debauggert.

második generáció a tranzisztorok kora

• külön kialakított termekben felépített számítógépeken végeztek úgynevezett kötegelt feldolgozást

• egy speciális program, amely a szalagról (kártyáról) elindította a beolvasást, tekinthető az operációs rendszerek elődjének.

• A beolvasást a feldolgozás követte, majd a kimeneti adatokat újra szalagra rögzítették, és azok a nyomtató géphez, egy másik terembe kerültek.

• Tipikus programnyelveket használtak, olyat, mint az FMS (Fortran Monitor System), vagy az IBSYS, az IBM operációs rendszere a korabeli IBM 7094 gépeken.

• A számítógép hardver-egységeinek működési sebességében jelentős eltérések mutatkoztak.

• A központi egység gyorsult, a perifériák nem győzték ellátni feladattal

harmadik generációs gépek

• megszülettek az első operációs rendszerek,• az olcsóbb, integrált áramkörökkel épített gépek

elterjedtek, és biztosítani kellett azt, hogy halandók is kezelni tudják őket.

• Mindegyik nagy gyártó akkoriban, a hatvanas, hetvenes években saját parancssort készített acélból, hogy megkönnyítse a felhasználó-számítógép kommunikációt és valamelyest automatizálja a számítógép belső erőforrásainak működését.

• Az alapelvek és a felépítés ugyan hasonló volt, de a megvalósításban jelentős eltérések mutatkoztak.

Miért fontos korszak?

• Honeywell • Univac, később Unisys• Az IBM cég[1] több ezer szakemberből álló csapata

is megalkotott egy olyan assembly programot, az OS/360 nevűt, Nagyméretű volt, hibákkal tűzdelt, a javítások hatására még nehézkesebbé vált.

• alapelveit megörökölték a későbbi operációs rendszerek.

• Megoldást adott, a multiprogramozás, a háttértárolás vagy spooling, és az időosztás problémájára.

• a korszaknak a végén kezdődött meg, elsősorban az IBM cégnek köszönhetően, a HW és SW termékek elkülönített gyártása és forgalmazása, (erőteljes szabványosítási folyamat kezdetét is jelentette).

• A korszak jellemző rendszere lett a mini számítógépes rendszer, és ennek képviseletében a PDP sorozat, melynek legfejlettebb változata a PDP-11-es volt

• Egy ilyen típusu gépen kezdte fejleszteni a UNIX alapú rendzerek ősét a Bell Labs-ban Ken Thompson, 1972-ben.

A negyedik, azaz az LSI generáció

• a magas integráltságú hardver korát jelentette.

• Kialakulhattak a munkaállomások, és az őket mindenképpen kísérő új típusú többfelhasználós operációs rendszerek.

• Új szempont lett a felhasználóbarát szoftver

• A mikroszámítógépek kora

Jellemző rendszerek

• DOS operációs rendszer• a kezdetben csak operációs rendszer jellegű,

de később teljeskörű szolgáltatást nyújtó Windows rendszerek,

• elterjed UNIX alapú rendszereknek.• A kezdetekben még jelentős Apple

Macintosh rendszereket ebben a régióban, szinte teljesen kiszorították mára a Windows és Unix alapú rendszerek.

Az operációs rendszerek feladata

Globális célok

• Az operációs rendszer olyan program, amely a közvetítő szerepét vállalja a számítógép felhasználója és a számítógép hardvere között.

• biztosítja a felhasználó számára azt a környezetet, amelyben az a programokat futtathatja.

• a fejlesztők célja– a számítógép használatát kényelmessé tegyék– a hardver összetevők minél hatékonyabban

működjenek

• A hardvert a CPU, a memóriák és az I/O elemek alkotják, ezek a számítógép erőforrásai.

• A gépen futtatandó felhasználói programok, például a fordítók, adatbázis-kezelők, játékprogramok, üzleti szoftverek, határozzák meg a számítógépes rendszer és az alap- szoftverek megválasztását a közvetlen felhasználó számára.

• A felhasználó lehet ember, de lehet egy másik, kapcsolt számítógépes rendszer is.

• szervező, amely a számítógépes feldolgozás elemeit,

• a szoftvert,

• a hardvert és

• az adatokat koordinálja.

• Az operációs rendszer program, amely a rendszer erőforrásait beosztja.

• programokkal oldja meg az olyan problémákat, mint • a CPU időelosztás,• a memóriakezelés,• adatszerkezet-tárolás,• kimeneti-bemeneti műveletek beosztása,• a jogosultságok számbavétele, stb.• a felmerülő ellentmondásokat megpróbálja kiküszöbölni,

illetve azokról a felhasználónak számot adni. Ezért az operációs rendszert tekinthetjük felügyeleti szervnek is, amely a felhasználók által futtatott programokat is figyeli, nem csak a saját rendszerprogramjait.

• Az operációs rendszer az a program (programkészlet), amely állandó jelleggel fut a számítógépen, a bekapcsolástól a kikapcsolásig, és lehetővé teszi a számunkra az összes többi, felhasználói program futtatását.

• (Silbersatz)

Az operciós rendszer típusai

Összetettség szerint

• Mikrogépes rendszerek: általában egyfelhasználós személyi számítógépek, a számunkra ismert architektúrával

• Mini rendszerek: több, akár önálló gépből, hálózatból, szerver gépből, kijelző képernyőből állnak össze. Egy operációs rendszer alatt futnak a hardverelemek, közös perifériákat használnak. Az egyidejűleg futó programok száma és az egy időben a rendszer erőforrásait használó felhasználók száma több is lehet.

mini-rendszer

• A párhuzamos rendszerek multiprocesszoros rendszerek, közös órajellel, hibatűrő, jó debugging rendszerrel, és lehetővé teszik a beágyazott rendszerépítést.

• Az osztott rendszerek több processzorral, saját órajellel és saját operatív tárral, adatsínnel rendelkező rendszerekből állnak össze. Előnyeik közé tartoznak az osztott erőforrások, a nyílt és méretezhető rendszer változtathatósága, a konkurens működés (valódi párhuzam), megbízhatóság, a számítógépes kommunikáció biztosítása (groupwork, workflow).

Nagy rendszerek

• több típusú hardver, több operációs rendszer egyidejű, összehangolt munkáját biztosítják.

• A VLSI (V. generációs) gépek a mesterséges intelligencia, brain-like computer, fuzzy, neural networks, genetikus algoritmusok, azaz a soft computing módszereit alkalmazva oldanak meg bonyolult, nagy számítási igényű feldatokat.

• Ezekben a rendszerekben a legnagyobb gond az átjárhatóság, amelyet bizonyos szintű szabványosítással oldanak meg.

hány felhasználót képes a rendszer egyidejűleg kiszolgálni

• Egyfelhasználós (single user) operációs rendszerek. – kezdeti Windows rendszerek és a– DOS.

• A többfelhasználós (multiuser) rendszerek A harmadik generációs gépek korában vált lehetővé, hogy több felhasználó terminálrendszeren keresztül látszólagos párhuzamban használja a rendszer erőforrásait, (kialakultak azok az alapelvek)

az egyidőben futó feldatok száma szerint

• - egyfeladatos (single tasking) és

• - többfeladatos (multitasking)