lecture 1
Post on 07-Jan-2016
8 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
Praktikum iz operativnihsistema
Lekcija 1: Uvodzima 2013/2014
Prof. dr Branimir Trenki
-
O meni....
Branimir M. Trenki Doktor tehnikih nauka, oblast raunarske i
telekomunikacione mree Redovni profesor Fakulteta za kompjuterske nauke
Megatrend Univerziteta e-mail: btrenkic@megatrend.edu.rs
trenkic.branimir@gmail.com Molim da subject- linija Vaeg e-mail-a poinje sa
kodom kursa (POP) telefon: (063)7489-292
-
O kursu....
Obim: 2 + 2 (7 ESPB bodova) Termini:
Predavanja: petak 15:00 17:00 Sala 10 Vebe: etvrtak po grupama
Okosnica kursa:A) Analitiki pristup u analizi osnovnih
funkcija operativnog sistemaB) Linux - korienje
-
O kursu....
Nain polaganja: Aktivnost na nastavi Odbrana vebi - kroz 2 kolokvijuma Teorijski deo ispita - kroz 2 kolokvijuma Ispit je poloen polaganjem oba dela Redosled polaganja nije bitan
-
Osnovni materijal kursa
Prezentacije predavanja (pdf format)(Obavezna distribucija svim polaznicima kursa!)
Dodatni materijali korieni na predavanjima(Obavezna distribucija svim polaznicima kursa!)
Zbirka reenih zadataka(Obavezna distribucija svim polaznicima kursa!)
-
Dodatni materijal kursa
Knjiga (pdf format)(Distribucija na zahtev!)
-
Dodatni materijal kursa
Knjiga (pdf format)(Moete je nai u biblioteci Faklteta)
OPERATIVNI SISTEMITeorija, praksa i reeni zadaci
Borislav orevi, Dragan Pleskonji, Nemanja Maek
Napomena: Poglavlja 1, 2, 3 i 4
-
Cilj kursa Praktikum Upravljanje resursima i procesima
raunarskog sistema Analitiki pristup u analizi ovih funkcija operativnog
sistema Specifino okruenje u kome sistem funkcionie
(vremenska uslovljenost) Praktino osposobljavanje za korienje Linux
operativnog sistema Organizacija (sistem datoteka) Komande Shell programiranje
-
Nastavak.....
Gde smo stali prolog semestra?
Da li smo praktino reili problem? Naravno, nismo Program pasivni entitet u raunarskom sistemu Program mora da se izvri!
-
Uvod
Operativni sistem u optem smislu, Skup programa koji (A) upravljaju resursima
raunarskog sistema i (B) obezbeuju interfejska korisniku
Prva funkcija upravljanje resursima raunara Resurs? Sve ono to je potrebno programu za rad
Hardverski resursi (procesor, memorija, ulazno-izlazni ureaji)
Softverski resursi (programi, podaci,...)
-
Uvod
Oekivane funkcije jednog raunarskog sistema:1. Automatsko funkcionisanje
Funkcionisanje bez intervencije operatera ljudske intervencije su znatno sporije od raunara
2. Mogunost planiranja i rasporeivanja poslovaKome e biti dodeljen procesor. Jezik za upravljanje posl.
3. Multiprogramiranje4. Eliminisanje zavisnosti U/I operacija
I/O operacije su mnogo sporije od procesora treba ih izolovani od procesora (kanal - prekid), DMA prenos
-
Osnovne funkcije OS
Na osnovu definicije operativnog sistema i oekivane funkcionalnosti: Upravljanje poslovima (rasporeivanje
poslova) i interpretacija komandnog jezika; Rukovanje ulazno-izlaznim operacijama; Rukovanje grekama i prekidima; Upravljanje resursima; Omoguavanje viestrukog pristupa; Zatita resursa od zlonamernih napada, sluajnih
greaka korisnika i greaka u korisnikom programu;
-
Osnovne funkcije OS
Na osnovu definicije operativnog sistema i oekivane funkcionalnosti: Obezbeivanje dobrog interfejsa za operatera i
korisnika; Obraun korienja raunarskih resursa.
-
Uvod Karakteristike operativnih sistema
Konkurentnost Postojanje vie istovremenih, paralelnih aktivnosti Problem prelaska sa jedne aktivnosti na drugu
Deoba resursa Konkurentne aktivnosti mogu da zahtevaju deljenje
nekog resursa Postojanje dugotrajne memorije
Potreba za trajnim skladitenjem podataka Nedeterminizam
OS je deterministiki orjentisan sa nedeterministikim ponaanjem
-
Uvod
Vrste operativnih sistema Klasifikacija prema broju korisnika i procesa Po broju korisnika:
Jednokorisniki (single-user) Viekorisniki (multi-user)
Po broju poslova (taskova): Jednoprocesni (single-tasking) Vieprocesni (multi-tasking)
-
Uvod
Vrste operativnih sistema Klasifikacija prema nainu obrade poslova Sistemi sa grupnom (batch) obradom
Korisnici predaju svoje poslove preko ulaznih jedinica
Izvravaju se jedan za drugim u nizu (seriji) Interaktivni sistemi
Time-sharing sistemi Kombinovani sistemi
-
Uvod
Vrste operativnih sistema Klasifikacija prema funkcionalnim osobinama
raunarskog sistema Operativni sistemi za velike raunarske sistema Operativni sistemi za sisteme sa deljenjem
vremena Operativni sistemi za stone raunare Operativni sistemi za vieprocesorske sisteme
-
Uvod
Klasifikacija prema funkcionalnim osobinama raunarskog sistema Mreni operativni sistemi Distribuirani sistemi Udrueni sistemi Operativni sistemi za upravljanje u realnom
vremenu Runi sistemi
-
ta je to RT sistem?
Definicija:Sistem u realnom vremenu je bilo koji sistem zaobradu informacija iji je odziv, na eksternogenerisanu ulaznu pobudu, unutar konanog ispecificiranog vremenskog intervala.
-
ta je to RT sistem? Definicija:To je sistem u kome korektnost ne zavisi samo odlogike ispravnosti izlaznih vrednosti, nego i od vremena kada su ti rezultati proizvedeni (dostupni)
vremensko prekoraenje odziva je isto toliko loe kao i pogrean odziv!
-
ta je to RT sistem? Definicija:Sistem u realnom vremenu je sistem koji morazadovoljiti eksplicitne vremenske zahteve odziva(ograniene vrednosti) ili reskira ozbiljneposledice, ukljuujui i otkaz sistema
-
Realno vreme? Definicija:
Pojam REALNO VREME znai da sistemsko vreme mora biti sinhronizovano sa vremenom u sredini na koju sistem deluje
-
Povezani pojmovi Reaktivni sistem - neprekidna interakcija sa
okruenjem (za razliku od obrade podataka)
Ugraeni (engl. embedded) sistem raunarski sistem postavljen u svoje okruenje (ureaj koji kontrolie): kombinacija raunarskog hardvera i softvera, namenjen u odreene svrhe
Bezbednosno kritini sistem otkaz moe prouzrokovati povrede, gubitak ivota, znaajne finansijske gubitke
-
Ugraeni sistemi
Glavna primena koncepta realnog vremena
Znaajna primena: procenjuje se da je 99% svih proizvedenih procesora upotrebljeno u ugraenim sistemima
Neemo ih specijalno razmatrati, ali ih treba uvek imati na umu
-
Tipian RT kontrolni sistem
-
Struktura RT kontrolnog sistema
U svakoj upravljakoj (kontrolnoj) aplikaciji, mogu se razlikovati tri osnovne komponente
Sistem koji treba kontrolisati moe obuhvatati senzore i aktuatore (pobuivae)
Kontroler alje signale ka sistemu saglasno predhodno
odreenim ciljevima kontrole Okruenje u kome sistem deluje
-
Detaljniji blok dijagram
-
Softverski prikaz
-
Tipovi kontrolnih sistema
Zavisno od stepena interakcije sistem okruenje, moemo razlikovati tri tipakontrolnih sistema:
Kontrolni sistemi monitorisanja ne modifikuju okruenje
Blago spregnuti kontrolni sistemi komotna interakcija
Kontrolni sistemi sa vrstom spregom vrlo tesna interakcija izmeu percepcije i akcije
-
Kontrolni sistemi monitorisanja
Ne modifikuju (menjaju) okruenje Primeri: sistemi intezivne nege
-
Blago spregnuti sistemi Komotna ili je ak i nema: interakcija izmeu
indikacije i upravljanja (kontrole) Primeri: roboti sortiranja, roboti za sklapanje
(asembliranje),
-
Sistemi sa vrstom spregom
Procesi indikacije i upravljanja (kontrole) su tesno spregnuti (feedback)
Primeri: sistemi konrole letenja, vojni sistemi, sistemi bitni za ovekov ivot, .
-
Posledice
Tesna interakcija sa okruenjem zahteva od sistema da njegova reakcija na dogaaj bude precizno vremenski uslovljena.
Vremenska uslovljenost je nametnuta dinaminom prirodom okruenja
=> Operativni sistem mora omoguiti izvravanje
poslova u okviru zadatih vremenskih uslova
-
Sistem za kontrolu nivoa tenostiCev
Merenje protoka
Slavina
Interfejs
RaunarVreme
Ulaznooitavanje protoka
Obrada
Izlaz: ugaoslavine
-
Sistemi za Kontrolu ProcesaRaunar za
kontroluprocesa
HemikalijeiMaterijali
Slavina TemperaturniPretvara MealicaKrajnjiProizvodi
Proizvodni POGON
-
Ogranienja dananjih RTS-a Multi-tasking. Podrka paralelnom
programiranju kroz skup sistemskih poziva za upravljanje procesima
Rasporeivanje zasnovano na prioritetima Mogunost brzog odgovora na eksterne
interapte Osnovni mehanizmi za komunikaciju i
sinhronizaciju procesa. Binarni semafori za realizaciju meusobne iskljuivosti u korienju deljenih resursa. Bez protokola pristupa inverzija prioriteta
-
Ogranienja dananjih RTS-a
Mali kernel i brzo prebacivanje konteksta. Mali kernel ograniava funkcionalnost a samim tim i predvidljivost sistema
Podrka RT clock-a kao interne vremenske reference. U mnogim komercijalnim kernel-ima jedini mehanizam upravljanja vremenom
Ti tipovi RT kernel-a su projektovani uzimajui u obzir istu osnovnu predpostavku sistema sa deljenim vremenom (timesharing) , gde se poslovi razmatraju kao nepoznate aktivnosti koje se sluajno aktiviraju
-
Tipian prigovor
Nije isplativo investirati u teoriju sistema u realnom vremenu, pre svega zbog eksponencijalnog rasta brzine raunarskih sistema, sva vremenska uslovljavanja mogu bez problema biti ispinjena.
ODGOVOR: Za proizvoljnu raunarsku brzinu, moraju se dati
garancije da e postavljeni vremenski zahtevi biti ispunjeni. Testiranje NIJE dovoljno.
-
RT sistemi Brzi sistemi Sistem u realnom vremenu nije brz sistem. Brzina je uvek relativna u odnosu na odreeno
okruenje Velika brzina procesiranja je poeljna, ali ne
garantuje korektno ponaanje sistema
-
Brzina - Predvidljivost Cilj sistema u realnom vremenu je da garantuje
vremensko ponaanje svakog individualnogposla (task)
Cilj brzog sistema je da minimizira proseno vreme odziva skupa poslova
Ne treba verovati prosenoj vrednosti kada treba garantovati individualnu performansu
John Stankovi...
-
Ciljne funkcionalnosti RTS-a Blagovremenost
Projektovan za vrna optereenja
Predvidljivost Predvideti konsekvence bilo koje odluke rasporeivanja Za neki posao se ne moe u napred garantovati
izvrenje unutar postavljenih vremenskih zahteva
Otpornost na greke
Jednostavan za odravanje
-
Predvidljivost Jedna od najznaajnijih osobina koju bi sistemi u
realnom vremenu trebalo da poseduje je predvidljivost
Sistem je u stanju da predvidi evoluciju poslova i garantuje da e strogi vremenski zahtevi biti zadovoljeni
To omoguuju odreeni (i) mehanizmi jezgra operativnog sistema (kernel-a), kao i (ii) informacije koje se dodeljuju svakom poslu
Pouzdanost tih garancija zavisi, meutim, od vrlo irokog spektra faktora
-
Izvori ne-determinizma... Arhitektonske karakteristike hardvera
interna struktura samog procesora brza memorija (cache), interapti, DMA
Interne karakteristike operativnog sistema rasporeivanje, sinhronizacija, tipovi semafora
Programski jezik nedostatak eksplicitne podrke vremena
-
Izvori ne-determinizma... Programski jezici:Dananji programski jezici nisu dovoljno izraajnida bi mogli propisati odreena vremenska ponaanja i zbog toga nisu podesni za realizaciju predvidljivih aplikacija u realnom vremenu Ada Nema mogunosti definisanja eksplicitnih
vremenskih zahteva koji se tiu izvrenja poslova
-
Izvori ne-determinizma... Ada delay naredba odreuje donju granicu vremena
suspenzije izvrenja posla i ne postoje garancije u jeziku da izvrenje posla nee biti odloeno due od eljene gornje granice
Postojanje ne-deterministikih naredbi, kao to je select, onemoguuju pouzdanu analizu najgoreg sluaja istovremenih aktivnosti
Nepostojanje protokola pristupa deljenim resursima moe prouzrokovati da posao vieg prioriteta neogranieno eka kompletiranje posla nieg prioriteta
-
Izvori ne-determinizma... RT Euclidprogramski jezik koji je specijalno projektovan daomogui pouzdano i garantovano rasporeivanje usistemima realnog vremena Omoguuje programeru uvoenje (i) vremenskog
ogranienja i (ii) timeout- izuzetaka u izvrenju svake programske petlje, wait- naredbi kao i naredbama pristupa periferalima
-
Izvori ne-determinizma... RT Euclid Pored toga, nametnuta su i neka programska
ogranienja: Odsustvo dinamikih struktura Odsustvo rekurzije Ograniene programske petlje
Omoguuje klasifikaciju procesa kao periodine ili aperiodine
Poseduje naredbe kojima se mogu specificirati odreeni vremenski zahtevi (vreme aktiviranja, perioda), kao i sistemske vremenske parametre, kao to je vremenska rezolucija
-
Izvori ne-determinizma... RT Concurrent C Proirenje Concurrent C jezika sa mogunostima
specifikacije periodinosti i deadline zahteva, Trai garancije za zadovoljenje postavljenih
vremenskih zahteva, i definie alternativneakcije u sluaju nemogunosti ispunjenja zahteva ili nemogunosti garantovanja njihovog ispunjenja
-
Izvori ne-determinizma... RT Concurrent C Orjentisan ka dinamikim sistemima, gde poslovi
mogu biti aktivirani i u vreme izvrenja programa Za razliku od RT Euclid jezika, koji je
prevashodno projektovan da podri statikesisteme u realnom vremenu, u kojima se garancije ostvaruju u vreme prevoenja programa
-
Izvori ne-determinizma... RT Concurrent C Jo jedna vana odlika RT Concurrent C jezika je
mogunost pridruivanja deadline-a svakoj naredbi, koristei sledeu programsku konstrukciju:within deadline (d) naredba-1[else naredba-2]
Ako izvravanje naredbe-1 pone u trenutku t i ne zavri se u trenutku (t+d), tada se izvravanje prekida i izvrava se naredba-2.
-
Izvori ne-determinizma Bilo koja RT konstrukcija u programskom jeziku
mora biti podrana od strane operativnog sistema kroz namenske servise kernel-a,
Meu svim mehanizmima kernel-a, koji imajuuticaja na predvidljivost, algoritam rasporeivanjaje najznaajniji faktor
Odgovoran kako za ispunjenje vremenskih zahteva, tako i za zadovoljenje zahteva po pitanju deljenih resursa
-
Tradicionalni pristup Uprkos veoma velikom domenu aplikacije, veina
RT aplikacija je projektovano na osnovuempirijskih tehnika: Asemblersko programiranje Tajming na osnovu namenski konstruisanih
tajmera Upravljanje kroz drajver- programiranje Manipulacija prioritetima
-
Nedostaci Veoma teko programiranje koje u mnogome
zavisi od mogunosti samog programera Teko razumevanje programskog koda
itljivost 1/efikasnost
Teko odravanje softvera Kompleksne aplikacije sadre milione linija koda Razumevanje tee nego ponovo ga napisati Ali, ponovno pisanje je SKUPO i podlono
grekama
-
Nedostaci Teko je verifikovati vremenske zahteve bez
eksplicitne podrke alata i metodologija za analizukoda i rasporedljivosti
Visoki stepen nepredvidljivosti!
-
Neki incidenti zbog softvera Prekoraenje posla (task overrun) u toku
pristajanja LEM modula Prvi let Space Shuttle (sinhronizacija) Ariane 5 (number to overflow) Airbus 320 Pathfinder (reset for timeout) Patriot sistem u ameriko-irakom ratu
-
Misija Mars - Pathfinder
04. Juli 97 sputanje na Mars (posle 6 meseci)
15. Juli 97 sistem je stalno u resetu zbog istekavremenske kontrole robot prestaje saradom
16. Juli 97 vest je obila svet: inenjeri poinju rad
17. Juli 97 greka je identifikovana (verovatno. 10-6)
-
Misija Mars - Pathfinder
-
Misija Mars - Pathfinder
Taskovi BCT i MT dele resurs buffer1Taskovi MT i SCT dele resurs results
-
Raspored bez konflikta
-
Konflikt na kritinoj sekciji
-
Konflikt na kritinoj sekciji
-
Lekcija je nauena
if something can go wrong, it will go wrong Testiranja, mada neophodna, omoguuju samo
deliminu verifikaciju ponaanja sistema Predvidljivost mora biti ostvarena na nivou jezgra
operativnog sistema Upravljanje preoptereenjima, i otpornost na
greke (fault tolerance) Kritini sitemi moraju biti projektovani na osnovu
pesimistikih pretpostavki
Praktikum iz operativnihsistemaO meni....O kursu....O kursu....Osnovni materijal kursaDodatni materijal kursaDodatni materijal kursaCilj kursaNastavak.....UvodUvodOsnovne funkcije OSOsnovne funkcije OSUvodUvodUvodUvodUvodta je to RT sistem?ta je to RT sistem?ta je to RT sistem?Realno vreme?Povezani pojmoviUgraeni sistemi Tipian RT kontrolni sistemStruktura RT kontrolnog sistemaDetaljniji blok dijagramSoftverski prikazTipovi kontrolnih sistemaKontrolni sistemi monitorisanjaBlago spregnuti sistemiSistemi sa vrstom spregomPoslediceSistem za kontrolu nivoa tenostiSistemi za Kontrolu ProcesaOgranienja dananjih RTS-aOgranienja dananjih RTS-aTipian prigovorRT sistemi Brzi sistemiBrzina - PredvidljivostCiljne funkcionalnosti RTS-aPredvidljivostIzvori ne-determinizma...Izvori ne-determinizma...Izvori ne-determinizma...Izvori ne-determinizma...Izvori ne-determinizma...Izvori ne-determinizma...Izvori ne-determinizma...Izvori ne-determinizma...Izvori ne-determinizmaTradicionalni pristupNedostaciNedostaciNeki incidenti zbog softveraMisija Mars - PathfinderMisija Mars - PathfinderMisija Mars - PathfinderRaspored bez konfliktaKonflikt na kritinoj sekcijiKonflikt na kritinoj sekcijiLekcija je nauena
top related