Arvutikäsitusõpetus 3. loeng: arvutite baastarkvara1. Mis on ja mida teeb operatsioonisüsteem?2. Arvutisüsteemi kihid. Näited. 3. Operatsioonisüsteemid DOS, Unix:

failinimed, käsud 4. Graafilised töökeskkonnad ja graafilise

kasutajaliidesega operatsioonisüsteemid (Norton Commander, Windows 3.x, 95 etc).

Kirjandus

• J. Pihlau Infotehnoloogia I. AS "Külim" 1997. 8. peatükk - operatsioonisüsteemid

• Maurice J. Bach The design of the UNIX operating system. Prentice-Hall, 1986

Huvitavaid linke• http://www.osdata.com/ –

operatsioonisüsteemide võrdlus; tarkvarasüsteemi komponendid (inglise k.)

• http://www.ibs.ee/ibs/net/abs/ – ülevaade op. süsteemist Unix, sobib algajale (eesti k.)

• http://linux.ee/ – MTÜ Eesti Linux• http://en.wikipedia.org/wiki/File_system –

failisüsteemidest

Mis on operatsioonisüsteem?

1. loengus oli juttu tarkvara jaotusest baastarkvaraks ja rakendustarkvaraks.

• Operatsioonisüsteem – kõige fundamentaalsem baastarkvara.

• Operatsioonisüsteemi põhifunktsioonid: – liides kasutaja ja riistvara vahel ning

rakendusprogrammide ja riistvara vahel; – arvutiressursside haldamine, optimeerimine, kaitsmine

Mis on operatsioonisüsteem? (järg)

• Rakendusprogrammid suhtlevad operatsioonisüsteemidega süsteemiväljakutsete (system call) abil.

• Operatsioonisüsteemi koosseisu kuuluvad programmid avavad, sulevad, loovad, kustutavad faile, loovad katalooge, jaotavad mälu jne.

Operatsioonisüsteemi ülesanded • Põhiülesandeks on luua töökeskkond

rakendusprogrammidele.• Luua programmide jaoks lihtne unifitseeritud liides

suhtlemiseks riistvaraga.• OS peaks moodustama vahekihi, mille sisse

peidetakse riistvaraga suhtlemise keerukus.• Hallata riistvara, tagades komponentidevahelise

koostöö.• Luua võimalused erinevate tegevuste samaaegseks

toimumiseks.• Tagada erinevates õigustes kasutajate töötamise

võimalused süsteemis.

Operatsioonisüsteemi ülesanded (2) • Luua vahendid programmide omavahelise koostöö

korraldamiseks • Tagada ressursside korrektne ühiskasutus

– Põhiressursid• aeg• ruum• andmeedastus

– OSi poolt loodud ressursid• failid• pordid (programmide vaheliseks suhtlemiseks)• postkastid

Arvutisüsteemi kihid:Rakendusprogrammid

Süsteemiutiliidid Käsuinterpretaator Süsteemiteenused

Operatsioonisüsteemi kasutajaliides

Operatsioonisüsteemi loogiline kiht

Gra

afik

amoo

tor

Operatsioonisüsteemi riistvarakiht

Arvutisüsteemi kihid ja OSArvutisüsteem = riistvara + sellel toimiv tarkvara Rangelt võttes moodustavad operatsioonisüsteemi

ainult kaks kõige alumist kihti (op. süsteemi riistvarakiht ja op. süsteemi loogiline kiht).

Tihti aga vaadeldakse operatsioonisüsteemi osana ka selle kasutajaliidest.

Baastarkvaraks võib lugeda kõiki kihte peale kõige ülemise – rakendusprogrammide.

Arvutisüsteemi kihid: näited• Op. süsteemi loogiline kiht: kõrge taseme funktsioonid

(failihaldus, interneti kasutamisvõimalused, jne.) • Op. süsteemi riistvarakiht: juhib arvuti ressursside

kasutamist (mäluhaldur, protsessihaldur, kettaajurid jne)– Seda op. süsteemi kihti nimetatakse ka tuumaks (kernel). OS

tuum on juhtprogramm, mis reageerib seadmekatkestustele ja protsessides ettetulevatele süsteemifunktsioonide väljakutsetele.

• Piirid op. süsteemi riistvara- ja loogilise kihi vahel on suhteliselt hägusad.

Arvutisüsteemi kihid: näited

• Graafikamootor hõlmab kolme kõige alumist kihti, alustades objektide füüsilisest kuvamisest monitoril kuni kõrgetasemeliste graafikamoodulitega varustamiseni, nagu kirjakujud (font).

Arvutisüsteemi kihid: näited• Süsteemiteenused: op. süsteemi sisse ehitatud

andmebaasi päringukeeled (SQL)• (Graafiline) kasutajaliides (GUI=Graphical User

Interface): Macintosh ToolBox, Norton Commander (DOS), Windowsi akende süsteem, Solarise Common Desktop Environment ja OpenWindows, Unixi X-Windows, Linuxi KDE jt.; – Tavaliselt sisaldab GUI aknaid, ikoone, menüüsid,

hoiatus- ja dialoogikaste, tööriistaribasid, kerimisribasid, nuppe jm.

Arvutisüsteemi kihid: näited• Süsteemiutiliidid: programmid failide

kopeerimiseks, ketaste formaatimiseks, kõvaketta defragmenteerimiseks, printeri installeerimiseks jne.

• Käsuinterpretaator (Command Shell): Finder (Macintosh, esimene müüdav graafiline käsuinterpretaator); tekstipõhised käsuinterpretaatorid: MS-DOS’i käsurida (C:\ viip), Unixi Bourne Shell, tcshell, C shell, cygwin

Operatsioonisüsteemi riistvarakiht: sõnapikkus

• Protsessori sõnapikkusest (tänapäeval 32 või 64 bitti) sõltub võimaliku aadressruumi ning töömälu (RAM) ja välismälu (ketaste) suurus.

• Ka op. süsteemil on oma sõnapikkus. Sellest olenevalt võidakse programmide jooksutamisel riistvara enam või vähem efektiivselt ära kasutada.

• Praktilisest seisukohast: mida suuremal sõna-pikkusel põhineb op. süsteem, seda paremini suudab ta toime tulla suuremahuliste graafika-, andmebaasi- jm. operatsioonidega.

• Suurem osa tänapäeva op. süsteeme on kohanemas 64-bitise riistvaraga.

Operatsioonisüsteemi riistvarakiht: multiprotsessorsüsteemid

• Paljud tänapäeva op. süsteemid toetavad rohkem kui ühe protsessori olemasolu arvutis (multiprocessing).

Võrdluseks:• IRIX, HP-UX - kuni 128 protsessorit• Solaris, SUN-OS, OS/2 - kuni 64• OpenVMS, Mac OS X, Rhapsody - kuni 32• AIX, Pyramid - kuni 24

Op. süsteemide riistvarakiht: multiprotsessorsüsteemid

Erinevate opsüsteemide poolt toetatav protsessorite arv:

• BeOS, Windows 2000 Advanced Server - 8• ULTRIX - 6• FreeBSD, Macintosh, Windows 2000 Server.

Windows NT - 4 • Windows 2000 Professional, Amiga - 2• NetBSD, MS-DOS - 1

Op. süsteemi riistvarakiht: mitmeprotsessilisus (multitasking)

• Multitegumsüsteem <multitasking system> on OS, mis võimaldab mitme tegevuse samaaegset käigushoidmist.

• Mitmekasutajasüsteem <multiuser system> on OS, mis võimaldab mitmel kasutajal süsteemi ressursside kasutamist. Igal kasutajal on omad õigused. Tavaliselt on mitmekasutajsüsteemides olemas üks eriõigustes kasutaja (superuser, administrator, root, system), kellele õiguste piirangud ei kehti.

Programm vs. protsess

• Programm – hulk arvutikäske + andmed, mis asuvad väljakutset oodates mingil andmekandjal.

• Protsess – üks programmi täitmise sessioon. • Näide: 10 inimesel võib olla masinas

tekstitöötlusprotsess programmiga emacs, aga serverarvuti kõvakettal on ainult üks koopia programmist emacs.

Operatsioonisüsteemi loogiline kiht

• Failisüsteemid: – HFS (=hierarhiline, Mac)– NFS (=Network File System, Unix, Linux jt.)– UFS (mõned Unixi versioonid)– AFS (AIX, HP-UX)– FAT (DOS)– VFAT (Win95)– FAT32 (Win98)– NTFS (WinNT)

Failisüsteemid (2)• Failisüsteem – tarkvara failide ja neis sisalduvate andmete

salvestamiseks ja organiseerimiseks, eesmärgiga tagada andmetele kiire juurdepääs.

• Andmed on andmekandjatel blokkidena (sektoritena), á 512 baiti. Failisüsteem vastutab selle eest, et sektorid organiseeritakse failideks ja kataloogideks ja peab arvet, millised sektorid kuuluvad millisesse faili ning millised sektorid on kasutamata.

• Tüüpiliselt on failisüsteemis olemas failipaigutustabelid (MS-DOSis FAT = file allocation table, Unixi-laadsetes op. süsteemides inode), mis seovad failinime ja temale kuuluvad andmesektorid.

• Failid saab enamasti grupeerida kataloogidesse (kaustadesse), millel on hierarhiline struktuur (kataloog võib omakorda sisaldada alamkatalooge).

Operatsioonisüsteem MS-DOSMS-DOS=MicroSoft Disk Operating System

personaalarvutite jaoks välja töötatud spetsiaalne ketaste juhtimisprogramm;

kasutatav IBM PC-de ja nendega ühilduvate personaalarvutite jaoks;

põhifunktsioon – üle vaadata kõik ketastega sooritatavad tegevused – andmete lugemine ja kirjutamine, programmide operatiivmällu laadimine ja täitmine;

vahendab arvuti riistvara ja kasutaja programme.

Operatsioonisüsteem MS-DOS (järg)

• Teiseltpoolt… DOS on ka Director Of Services (lisaseadmete

juhtija). Ta juhib PC-ga ühendatud riistvara ressursse (monitor, klaviatuur, printer, hiir).

DOS hoiab silma peal ka jooksval kellaajal, kuupäeval, arvuti mälu jaotusel.

MS-DOS P õ h i m õ i s t e d • Fail (file) - terviklik infokogum (programm,

dokument, andmed jne). • Faili nimi: nimi . laiend

(1-8 sümbolit) (0-3 sümbolit) • Failinimedes on lubatud ladina tähed, numbrid ja

sümbolid _, $, @, ! • NB! Failinimedes suur- ja väiketähed samaväärsed,

keelatud kasutada tühikuid, samuti metasümboleid * ja ?

MS-DOS: failinimed

Näiteid:

KIRI.TXT COMMAND.COM

PROG1.PAS ARTIKKEL

• Reserveeritud laiendid: COM, EXE - programmifailidel; BAT - käsufailidel; SYS - süsteemsetel failidel.

MS-DOS: failinimed

• Uutele failidele ei saa anda nimesid, mis on DOSis juba kasutusel seadmenimedena (PRN – printer, CON – konsool (kuvar või klaviatuur), LPT1, LPT2 – paralleelpordid, COM1, COM2, COM3 - järjestikpordid).

• Seadmenimesid saab kasutada DOSi käskudes failinimedena.

MS-DOS

Näiteid (käsk COPY): 1. Faili väljatrükk: COPY avaldus.txt PRN2. Klaviatuurilt teksti sisestamine faili: COPY

CON autoexec.bat • Programmi- ja käsufaile saab DOS-i käsurealt

käivitada, selleks tuleb sisestada vaid faili nimi. Näiteks käsk WP käivitab tekstitoimeti Word Perfect.

MS-DOS

• Metasümbolite (*,?) abil saab viidata failide grupile:

• *.TXT - kõik failid laiendiga TXT ?IIL.DOC - failid SIIL.DOC, VIIL.DOC, KIIL.DOC jms. *.* - kõik failid

MS-DOS

• Kettaseadmete nimed: A:, B:, C:, D:, E: jne.• Ketta kataloog (directory) - kettal salvestatud failide

nimestik. • Kataloogile nime andmisel kehtivad samad reeglid

nagu failinime puhul. • Kataloogide süsteem on puu: hierarhias kõige

kõrgemal asub juur- e. põhikataloog (root directory), alumistel tasemetel on alamkataloogid (subdirectory).

MS-DOS

Operatsioonisüsteemi kutsung e. viip (command prompt):

C:\>_Windowsis kaks erinevat käsurida:command.com – DOS-i käsuridacmd.exe – Windowsi käsuridaMõlemad käivitatavad Start – Run…

command.com ja cmd.exe• Start – Run… - commandC:\DOCUME~1\heli_u>

• Start – Run… - cmdC:\Documents and Settings\heli_u> cmd on parem!

– võimalikud pikad ja tühikut sisaldavad failinimed– eelmiste käskude kasutamine (nool üles)– failinimede automaatne lõpetamine (TAB)– jne

Operatsioonisüsteem Unix

Kõik järgmised opsüsteemid on tegelikult ka Unixi variandid: AIX, BSD (=Berkeley Software Distribution), Digital Unix (or DUnix), FreeBSD, GNU Hurd, HP-UX, IRIX, Linux, Mac OS X, Mac OS X Server, NetBSD, NeXT, NeXTSTEP, OpenBSD, OpenSTEP, Pyramid, Rhapsody, SCO, Solaris, SunOS, ULTRIX

Operatsioonisüsteem Unix

P õ h i m õ i s t e d • Faili nimi - lubatud kasutada suur- ja väiketähti (mis on

erinevad) • Kataloogi nimi moodustatakse niisamuti nagu faili

nimi. • Hierarhiline: juur- e. põhikataloog (root directory) ja

alamkataloogid (subdirectory). • Multikasutus – operatsioonisüsteemil võib üheaegselt

olla palju kasutajaid

Unix

• Kasutaja kodukataloog ~ • Operatsioonisüsteemi kutsung e. viip

(prompt): • näiteks heli_u@math:~>_

Unix: käsud

Operatsioonid kataloogide ja failidega1. Aktiivse kataloogi sisu väljastamine

ls (list) Parameetreid kasutades saab väljastusformaati

muuta.

Unix: käsud

Näide 1) Ilma parameetriteta kuvatakse failide ja alam-

kataloogide loetelu mitmes tulbas, ilma lisainfota: heli_u@math:/>ls bin@ etc/ lib@ nsr@ root/

var/ cdrom/ export/ lost+found/ opt/ sbin/ vol/ dev/ home/ mnt/ platform/ tmp/ xfn/ devices/ kernel/ net/ proc/ usr/

Unix: käsud2) Parameetrit –l kasutades saame tulemuseks

kataloogi sisu väljastuse tulpadena, kus igal real on detailne informatsioon ühe faili või kataloogi kohta:

heli_u@math:/>ls -l

lrwxrwxrwx 1 root root 9 7. mai 16:16 bin -> ./usr/bin/

drwxr-xr-x 3 root nobody 512 18. sept 12:33 cdrom/

drwxr-xr-x 14 root sys 4608 21. juuli 13:20 dev/

drwxr-xr-x 4 root sys 512 7. mai 16:37 devices/

Unix: käsuddrwxr-xr-x 14 root sys 4608 21. juuli 10:55 kernel/

drwxr-xr-x - objektitüüp ja sellele antud kasutajaõigused14 - failide arv kataloogisroot - omanik sys - grupp, kuhu omanik kuulub4608 - suurus baitides21. juuli 10:55 - viimase muutmise kuupäev ja kellaaegkernel/ - nimi

Unix: käsud

3) Ruumisäästlik nn. voogväljastus – kuvatakse ainult failinimed, mis on omavahel komaga eraldatud ja tabuleerimata:

heli_u@math:/>ls -m bin@, cdrom/, dev/, devices/, etc/, export/,

home/, kernel/, lib@, lost+found/, mnt/, net/, nsr@, opt/, platform/, proc/, root/, sbin/, tmp/, usr/, var/, vol/, xfn/

Unix: käsud

2. Kataloogi aktiviseerimine cd (change directory) cd Tekstid - aktiviseerida alamkataloog Tekstid cd . . - aktiviseerida ülemkataloog cd ~ - aktiviseerida oma kodukataloog 3. Alamkataloogi loomine mkdir (make directory)

mkdir Kirjad

Unix: käsud

4. Tühja alamkataloogi kustutamine rmdir (remove directory)

rmdir Ajutine 5. Tekstifaili sisu väljastamine: more more kiri3 6. Programmifaili käivitamine: sisestada programmi

nimi pine - käivitada kirjavahetusprogramm pine

Unix: käsud

7. Faili kopeerimine cp (copy) cp file1 file2 - originaal on file1cp file1 Directory - kopeerida fail file1 kataloogi

Directory 8. Faili ümbernimetamine /ümberpaigutamine mv (move) mv file1 file2 - fail file1 saab uue nime file2 mv file1 Directory - fail file1 tõstetakse kataloogi

Directory

Unix: käsud

9. Faili kustutamine rm (remove)

rm file2 Kustutada kataloog koos oma kõikide

alamkataloogide ja nende sisuga (ohtlik käsk!):rm –r kataloog10. Ekraani puhastamine

clear

Unix: käsud

11. Parooli muutmine passwd (seejärel tuleb vastata arvuti küsimustele – kirjutada vana parool ja kaks korda uus parool)

12. Kuupäeva/kellaaja väljastamine date 13. Abiteave: man <käsu nimi>

man passwd - antakse abiteavet käsu passwd kohta

Töökeskkonnad MS-DOSisTöökeskkond hõlbustab kasutaja suhtlemist arvutiga. Tuntud

DOSi töökeskkonnad: DOSSHELL (võimaldab korraga vaadata

kataloogipuud ja aktiivset kataloogi ning käivitada DOSi alamprogramme),

Norton Commander (kasutatav ka vanematel personaalarvutitel, protsessoriga 286)

Windows 3.1 (või 3.11).

Unixi-laadsetes operatsioonisüsteemides hõlbustab failidega manipuleerimist GNU Midnight Commander (käivitamine: mc)

Norton Commander• Norton Commander võimaldab hõlpsasti, MS-DOSi

käskude abita, kasutada opsüsteemi MS-DOS kataloogi- ja failiteenuseid.

• Kasutajal pole vaja tippida käsusõnu - tarvis on vaid liigutada kursorit õigesse kohta ja vajutada sisestusklahvile Enter. Failinime on vaja sisestada üksnes 1) uue kataloogi loomisel,

2) faili ümbernimetamisel (uus nimi) ja faili kopeerimisel (koopia nimi). Sedagi küsib arvuti dialoogis kasutajaga.

• Käivitamine operatsioonisüsteemis MS-DOS: NC.

Norton Commander• Ekraani ülaosa jaotub kaheks paneeliks, kus asub aktiivse

kataloogi failide nimestik. Ekraani allservas on 10 võtmesõnast koosnev menüü.

• Käskude DIR, CD vasted - liikuda paneelil olevas nimestikus nooleklahvidega ja siis Enter. Või viia hiire osuti ekraanil vajaliku nime või sõna peale ja klõpsutada hiire lülitit.

• Eksimisvõimalus väiksem! • Programmi käivitamine: viia kursor programmifaili nimele

ja vajutada Enter (või topeltklõps hiirega).

Windows 3.x

• Selle kestprogrammiga loodavas töökeskkonnas toimub kasutaja suhtlemine arvutiga akende ja pildikeste, nn. ikoonide vahendusel.

• Kõik magnetkettale salvestatud programmid on ekraanil esindatud ikoonidega, programmi käivitamiseks tuleb hiire osuti viia ikoonile ja klõpsutada hiire lülitit. (Näiteks programmile Norton Commander vastab ikoon, millel on kujutatud komandörimüts.)

Windows 3.x• Ühetüübiliste programmide ikoonid koondatakse ühte nn.

aknasse, mida saab avada ja sulgeda hiire klõpsutamisega. • Suletud aken moondub ekraanil ikooniks. • Üheaegselt saab avada mitu erinevat akent ja käivitada mitu

erinevat programmi. • Töökeskkonna Windows 3.1 käivitamine

operatsioonisüsteemis MS-DOS: win• Eelis võrreldes DOSi käsureaga: mugavus • Vajab vähemalt 4 megabaiti põhimälu, vähemalt 386-

protsessor

Windows 95 etc.• Win95 - nõuded arvutile: protsessor vähemalt 486,

taktsagedusega 80 MHz, • põhimälu 8 MB, kõvaketas 420 MB. Müük algas 24.

augustil 1995. • M õ i s t e i d

Dokument, programm - fail (file); kaust (folder), alamkaust Dokumendi (programmi, kausta) nimi: kuni 255 sümbolit

(lubatud suur- ja väiketähed, tühikud, kirjavahemärgid)

Windows 95 etc.

Kettaseadmed A:, B:, C: jne. Avatud (e. aktiivne) kaust Arvuti ekraan kujutab nn. töölauda (desktop), kus

programmidele vastavad pildikesed, nn. ikoonid (icon).

Töölaua allserval asub stardimenüü (rippmenüüdega) ja tegumiriba (taskbar), millel näeb parajasti töötavate programmide nimesid.

Windows 95 etc.

Multiprogramne töö (s.t. korraga võib olla käivitatud mitu programmi).

Hiiretehnika: osutamine (pointing), klõps (click), topeltklõps (double click), lohistamine (drag and drop); akende avamine/sulgemine, nihutamine, suuruse muutmine

Windows 95 etc. : töö kaustade ja failidega

programmi Windows Explorer ("akende uurija") abil • Käivitamiseks: Start -> Programs -> Windows

Explorer • Programmist lahkumiseks: klõps programmiakna

sulgemisnupul x 1. Kausta avamine (sisu vaatamiseks) - Klõps kausta

ikoonil programmiakna vasakpoolsel paneelil või topeltklõps kausta ikoonil parempoolsel paneelil

Windows Explorer (järg)2. (Alam)kausta loomine - Avada (ülem)kaust, menüüst

File -> New -> Folder; sisestada alamkausta nimi 3. Kausta ümbernimetamine - Klõps kausta ikoonil

parempoolse hiireklahviga, hüpikmenüüst valida Rename ja sisestada uus nimi

4. Kausta kustutamine (koos sisuga) -Klõps kausta ikoonil parempoolse hiireklahviga, hüpikmenüüst valida Delete (või lohistada ikoon prügikasti)

5. Dokumendi sisu vaatamine - Topeltklõps tema ikoonil

Windows Explorer (järg)

6. Programmi käivitamine - Topeltklõps tema ikoonil 7. Faili kopeerimine/ ümberpaigutamine teisele kettale

või teise kausta - Klõps tema ikoonil parempoolse hiireklahviga, hüpikmenüüst valida Copy (või Cut); klõps teise ketta või teise kausta ikoonil parempoolse hiireklahviga, hüpikmenüüst valida Paste

8.Dokumendi/programmi ümbernimetamine - Klõps tema ikoonil parempoolse hiireklahviga, hüpikmenüüst valida Rename ja sisestada uus nimi

Windows Explorer: järg

9. Dokumendi/programmi kustutamine - Klõps tema ikoonil parempoolse hiireklahviga, hüpikmenüüst valida Delete (või lohistada ikoon prügikasti)

10. Pehmeketta formaatimine - Klõps kettaseadme ikoonil (31/2 Floppy [A:]) parempoolse hiireklahviga, hüpikmenüüst valida Format