mõiste ajalugu arvutisüsteemi struktuur
Post on 26-Nov-2021
5 Views
Preview:
TRANSCRIPT
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
1. slaidKERSTI TAURUS
Operatsioonisüsteemid
Mõiste
Ajalugu
Arvutisüsteemi struktuur
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
2. slaidKERSTI TAURUS
Arvutisüsteemi komponendid
1. Riistvara – põhilised arvutusressursid (protsessor, mälu, sisend-väljundseadmed).
2.Operatsioonisüsteem – kontrollib ja juhib riistvara kasutamist.
3.Rakendusprogrammid – määravad ära, milliseid süsteemiressursse kasutada kasutajate soovide paremaks täitmiseks.
4.Kasutajad (inimesed, masinad, teised arvutid).
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
3. slaidKERSTI TAURUS
Arvutisüsteem
OPERATSIOONISÜSTEEM
Kompilaatorid Kujundusprogrammid Tekstiredaktorid Andmebaasisüsteemid
RAKENDUSPROGRAMMID
RIISTVARA
Kasutaja 1 Kasutaja 2 Kasutaja N
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
4. slaidKERSTI TAURUS
Operatsioonisüsteem on
● Programm, mis toimib vahendajana kasutaja ja riistvara vahel suhtlemises.
● Operatsioonisüsteemi eesmärgid: – Teha arvutisüsteemi ressursside (riistvara) kasutamine
kasutajale (programm, lõppkasutaja) mugavaks– Kasutada arvuti ressursse efektiivselt– Arvutisüsteemi ressursid on piiratud. OS on
vahemeheks, kes jagab ressursse ja lihtsustab nende kasutamist
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
5. slaidKERSTI TAURUS
Operatsioonisüsteem on
● Ressursside haldaja – protsessori aeg;– mälujaotus; RESSURSID– failisüsteemid;
● Juhtprogramm:– sisend-väljundseadmete juhtimine– kasutajaprogrammide juhtimine
● Tuum (kernel) – programm mis töötab kogu aeg.
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
6. slaidKERSTI TAURUS
Mis on operatsioonisüsteem?
Piir on hägune, mis peab operatsioonisüsteemis olema.
● OS peab sisaldama tuuma (kernel)● OS võib sisaldada:
– Graafilist kasutajaliidest– Mõningaid rakendusprogramme
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
7. slaidKERSTI TAURUS
Operatsioonisüsteemide liigid:
● Pakettsüsteemid● Ajajaotus-süsteemid● Personaalarvuti-süsteemid● Paralleelsüsteemid● Reaalajasüsteemid● Hajussüsteemid● Pihuarvutisüsteemid
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
8. slaidKERSTI TAURUS
Varased süsteemid
● Arvuti on kast, mis oskab kiiresti arvutada● Puudub operatsioonisüsteem● Kes tahab arvutiga suhelda, peab seda tegema
arvuti keeles ja arvuti terminites● Probleemid
– CPU aega raisatakse– Ebamugav kasutamine ARVUTI
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
9. slaidKERSTI TAURUS
Pakktöötlussüsteemid
● Operaator – inimene, kes valdab arvuti keelt● Kasutaja otsene side arvutiga puudub● Sarnased tööd ühte pakki● OS vahendab programmide tööd● Mehhaanilise S/V tõttu raisati aega
23131243213123323123343242333213123
ARVUTI
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
10. slaidKERSTI TAURUS
Pakktöötlussüsteemid
operatsioonisüsteem
kasutaja programm
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
11. slaidKERSTI TAURUS
Pakktöötlussüsteemid (2)
● Automaatne tööde järjestamise süsteem– Käsukaardi interpretaator– Laadur– sisend-väljundseadmete draiverid
● Spuulimine
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
12. slaidKERSTI TAURUS
spooling (Simultaneous Peripheral Operations On-Line)
● Multitegumsüsteemis andmesisestus või -väljastus üheaegselt töötlusega.
● Tööd saadetakse puhvermälusse
● Vajadusel võetakse puhvrist
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
13. slaidKERSTI TAURUS
Multiprogramsus
● Eesmärk – hoida protsessorit pidevalt töös● Mure – kui töö ootab kasutaja sisendit, siis
protsessor puhkab● Lahendus – mälus hoitakse korraga mitu tööd.
Kui üks ootab sisendit sisendit, siis tehakse järgmist tööd
● Tööde planeerimine● Protsessoriaja planeerimine● Mäluhaldus
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
14. slaidKERSTI TAURUS
Multiprogramsed pakktöötlussüsteemid
0
512K
operatsioonisüsteem
töö 1
töö 2
töö 3
töö 4
Erinevad tööd on samaaegselt mälus ja nende vahel jagatakse protsessoriaega.
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
15. slaidKERSTI TAURUS
Ajajaotussüsteemid
● Mure – kasutaja ei saa tehtavate töödega interaktiivselt suhelda
● Lahendus – üht tööd ei tehta joonelt valmis vaid jupikaupa. Iga töö saab natuke aega.
● Tööl (kasutajal) tekib illusioon, et arvuti kuulub vaid talle. – reaktsiooniaeg – aeg mis kulub kasutajal käsu
sisestamisest arvutist vastuse saamiseni (väiksem on parem).
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
16. slaidKERSTI TAURUS
Ajajaotussüsteemid
● Interaktiivne süsteem– Tagatakse otsene suhtlus kasutaja ja programmi vahel
● Mitu kasutajat saavad samaaegselt arvutit jagada
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
17. slaidKERSTI TAURUS
Ajajaotussüsteemid
● Üldiselt on igal kasutajal vähemalt üks programm arvuti mälus
● Protsess - mälus olev ja parasjagu töötav programm
● Protsess töötab aktiivselt lühiajaliselt, enamuse ajast oodatakse sisend-väljundseadmete järel
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
18. slaidKERSTI TAURUS
Ajajaotusüsteemid - probleemid
● Vajadus mäluhalduse ja kaitse järele● Mälu on vähem kui programmid korraga vajavad.
Saalimine.● Interaktiivne failisüsteem● Kettahaldus● protsessori planeerimine● ummikute lahendamine
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
19. slaidKERSTI TAURUS
Personaalarvutisüsteemid
● Ilmusid 1970. aastatel.● Eesmärgiks olid käideldavus ja kasutusmugavus
(graafiline keskkond).● Arvutid olid odavad, seega olid
operatsioonisüsteemid suunatud ühele kasutajale.● Sisend-väljundseadmed – klaviatuur, hiir,
printerid– Failide kaitse puudus
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
20. slaidKERSTI TAURUS
Paralleelsüsteemid
● Mitme protsessoriga süsteemid lähedas suhtluses.● Tugevalt sidestatud süsteemid – mitu protsessorit
jagavad ressursse (mälu, siini, kella, S/V seadmeid)
● Eelised:– Jõudluse kasv– Säästab raha– Töökindluse kasv
● (graceful degradation) pehme halvenemine – tõrketaluvusega süsteem
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
21. slaidKERSTI TAURUS
Paralleelsüsteemide tüübid:● Sümmeetriline multitöötlus –
– igal protsessoril jookseb oma koopia operatsioonisüsteemist .
– Mitu protsessi võib töötada samaaegselt ilma jõudluse kaota.
– Enamik tänapäeva operatsioonisüsteemidest toetab sümmeetrilist multitöötlust.
● Asümmeetriline multitöötlus – – igal protsessoril on oma spetsiifiline ülesanne. Töid
juhitakse master-protsessori poolt.– Levinumad on eriti suurtes süsteemides.
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
22. slaidKERSTI TAURUS
Sümmeetrilise multitöötluse arhitektuur
protsessor protsessor protsessor
mälu
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
23. slaidKERSTI TAURUS
Hajussüsteemid
● Jaotatakse arvutused mitme füüsilise protsessori vahel.
● Nõrgalt sidestatud süsteemid – igal protsessoril on oma mälu, erinevad arvutisüsteemid suhtlevad omavahel ülesannete lahendamiseks üle võrgu
● Eelised– Ressursside jagamine– Arvutuste kiirenemine– Töökindlus– Suhtlus
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
24. slaidKERSTI TAURUS
Hajussüsteemid (2)
● Vajab võrguliidest● Üle kohaliku võrgu (LAN) või laivõrgu (WAN)● Võib olla üks kahest:
– Klient-server süsteem– Tsentraliseerimata süsteem (peer to peer)
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
25. slaidKERSTI TAURUS
Klient-serversüsteemi struktuur
klient klient klient
server
võrk
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
26. slaidKERSTI TAURUS
Klastersüsteemid (clustered systems)
● Klaster – kaks või enam süsteemi jagavad mäluruumi/kettaruumi.
● Võimaldab suurt usaldusväärsust● Asümmeetriline klaster – serveris jookseb
rakendus, teised masinad on ootel.● Sümmeetriline klaster – kõik N masinat
jooksutavad rakendust.
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
27. slaidKERSTI TAURUS
Reaalajasüsteemid
● Süsteemid, kus on oluline töö sooritamine kindla aja jooksul
● Töödeldakse anduritelt tulevaid andmeid
● Tavaliselt selline süsteem juhib midagi ● Reaalajasüsteemid võivad olla ranged või
paindlikud.
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
28. slaidKERSTI TAURUS
Reaalajasüsteemide tüübid
● Ranged reaalajasüsteemid (hard real-time systems). – Aeglane kettaruum puudub või on piiratud, andmed
on salvestatud kiiresse mällu või kirjutamatule mälule (ROM).
– Garanteeritakse töö sooritamise etteantud aja jooksul (parda kompuuter, operatsiooniseadmed).
● Paindlikud reaalajasüsteemid – – töö on prioriteetne võrreldes teiste töödega
(multimeedia, virtuaalreaalsus).– Mõningane kasutamine tööstusrobotite kontrollimisel.
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
29. slaidKERSTI TAURUS
Pihuarvutisüsteemid
● Pihuarvutid● Mobiiltelefonid● Piirangud:
– Piiratud mälu– Aeglased protsessorid– Väike ekraanipind
● Oluline on kiire tagasiside, suhtlus välisilmaga,…● Mitteoluline on arvutuste kiirus
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
30. slaidKERSTI TAURUS
Arvutisüsteemi struktuur
● Arvutisüsteemi töö● Sisend-väljundoperatsioonide struktuur● Salvestus● Riistvara kaitse
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
31. slaidKERSTI TAURUS
Arvutisüsteemi arhitektuur
kõvaketta-kontrollerprotsessor printeri-
kontrollerkettaseadmekontroller
mälukontroller
mälu
süsteemisiin
ketas ketas printer kettaseade
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
32. slaidKERSTI TAURUS
Arvutisüsteemi ülesanded
● Sisend-väljundseadmed ja CPU võivad tööd teha samaaegselt
● Iga seadmekontroller vastutab oma seadme eest.● Seadmekontroller annab CPU-le oma töö
lõpetamisest teada katkestusega
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
33. slaidKERSTI TAURUS
Katkestused
● Katkestuse tekkimisel antakse juhtimine üle katkestusi haldavale programmile
● Pärast katkestuse töötlemist jätkab CPU poolelijäänud tööd
● Operatsioonisüsteemi juhitakse katkestustega
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
34. slaidKERSTI TAURUS
Katkestuste töötlemine
● Katkestuse ilmnemisel operatsioonisüsteem:– Salvestab CPU seisu (registrite sisu ja käsuloenduri);– Määrab katkestuste tüübi;– Annab juhtimise katkestust töötlevale protsessile.
● Katkestuste töötlemine peab olema kiire, kasutatakse katkestusvektorit.
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
35. slaidKERSTI TAURUS
Sisend-väljundoperatsioonide struktuur
● Katkestused● sünkroonne
– Pärast sisend-väljundoperatsiooni algust saab kasutajaprogramm ohjad enda kätte alles pärast sisend-väljundoperatsiooni lõppu.
● asünkroonne– Pärast sisend-väljundoperatsiooni algust saab
kasutajaprogramm kohe ohjad enda kätte.
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
36. slaidKERSTI TAURUS
sisend-väljundoperatsioonid
kasutajaprotsess------ootab-----
seadmedraiver
katkestushaldur
riistvaraandmete edastus
kasutaja
tuum
kasutajaprotsess
seadmedraiver
katkestushaldur
riistvaraandmete edastus
kasutaja
tuum
Sünkroonne Asünkroonne
aegaeg
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
37. slaidKERSTI TAURUS
Otsemällupöördus (DMA)
● Kasutatakse kiiremate sisend-väljundseadmete puhul, mis suudavad edastada infot mälukiirusega lähedasel kiirusel
● Seadmekontroller edastab andmebloki seadmepuhvrist otse põhimällu ilma CPU sekkumiseta
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
38. slaidKERSTI TAURUS
Salvestus
● Põhimälu – ainuke suurem salvestuspiirkond, mille poole saab CPU otse pöörduda.
● Sekundaarne välismälu – andmete pikemaajaliseks hoidmiseks (kettad, magnetlindid)
● Välismälu – CD, DVD
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
39. slaidKERSTI TAURUS
Salvestus
● Vahemällusalvestus (caching) – info kopeeritakse kiiremasse salvestusseadmesse. Põhimälu võib vaadelda kui sekundaarse mälu kiiret hoidlat
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
40. slaidKERSTI TAURUS
Salvestusseadmete hierarhia
registrid
vahemälu
põhimälu
elektrooniline ketas
magnetketas
optiline ketas
magnetlindid
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
41. slaidKERSTI TAURUS
Riistvara kaitse
● Kaherežiimne töö (kaitstakse OS-i kasutajaprogrammide eest)– kasutajarežiim– Süsteemirežiim
● Sisend-väljundoperatsioonide kaitse– Mälu kaitse– CPU kaitse
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
42. slaidKERSTI TAURUS
Mälu kaitse
● Kaks registrit– Baasiregister (base register) – esimene lubatud
aadress.– Piiriregister (limit register) – mälu pikkus.
● CPU kontrollib:baasiregister + piiriregister < lubatud piirkond -> OK
MTAT.08.006 OPERATSIOONISÜSTEEMID
43. slaidKERSTI TAURUS
CPU kaitse
● Taimer – katkestab töö teatud ajavahemiku järel tagamaks operatsioonisüsteemi tööd.
● Kasutatakse põhiliselt ajajaotussüsteemides.● Taimerit kasutatakse ka kellaaja arvutamiseks.
top related