Operativsystemer

Introduksjon 1

1. Introduksjon til operativsystemer

• Operativsystemets plassering: Lagdeling: applikasjon, system, maskinvare• Basisfunksjoner: Abstraksjon, deling, isolering• Prosesser og ressurser• Kjøring: sekvensiell, multitasking• Instruksjonssyklus• Avbrudd (interrupt)• Hovedoppgaver: Administrasjon av utstyr, prosess/ressurs, minne, filer• Kjernemodus og brukermodus• Drivere

Operativsystemer

Introduksjon 2

brukerprogram

operativsystem

maskinvare

Operativsystemets plass

Operativsystemer

Introduksjon 3

Lagdeling: sett fra brukeren

Operativsystemer

Introduksjon 4

Lagdeling i en datamaskin

Operativsystemer

Introduksjon 5

Operativsystem og utstyruavhengighet

• Virtuelle maskiner– Forskjellige maskiner– Samme operativsystem

• Sett fra bruker og program er maskinene like– samme kommandoer– samme systemkall

• Program kan lett flyttes fra en maskin til en annen

Maskin A Maskin B Maskin C

Operativsystemer

Introduksjon 6

operativsystem

brukerprogrambrukerprogrambrukerprogram

maskinvare

Ressursabstraksjon

Operativsystemfunksjoner (systemkall, API)

Ressursdeling

Basisfunksjoner

Operativsystemer

Introduksjon 7

Programmer og prosesser

• prosessbegrep sentral– program - prosess, foreldre, barn

– avbrudds regler «interrupt»

– Opsys kan avbryte: pre-emptive

• files: hierarkisk system med root, pipes

• programmer bruker: systemkall (API)

• skall (shell): prompt

Operativsystemer

Introduksjon 8

Operativsystem

Prosess 1

Prosess 1 Prosess 2

CPU-aktivitetP1 P1 P1 P2 P2ledig ledig ledig ledig

TidP2

Minne

Sekvensiell kjøring

Operativsystemer

Introduksjon 9

Konsekvens av problemene med sekvensiell kjøring

• mye venting med bare et program

• multiprogramming utnytter ressurser bedre

• → trenger et operativsystem som administrator

Operativsystemer

Introduksjon 10

Prosess 1

Prosess 2

Operativsystem

Prosess 3

CPU-aktivitetP1 P1 P1P2 P2P2

Prosess 1

Prosess 2

Tid

Minne

Multitasking

Operativsystemer

Introduksjon 11

Instruksjonssyklus

• Instruksjon hentes:– plassering i IR og tolkning

• Utfør operasjoner:– flytting av data

– prosessering

– styring

Operativsystemer

Introduksjon 12

Kode Adresse0 3 4 15

Instruksjonsformat:

CPU-registre:IP = Instruksjonspeker - adresse til neste instruksjonIR = Instruksjonsregister - instruksjon som utføres akkurat nåAC = Akkumulatorregister - midlertidig lagringssted i CPU

Operasjonskoder:0001 = Hent til AC fra minne0010 = Lagre fra AC til minne0101 = Adder til AC fra minne

Instruksjonsformat

Operativsystemer

Introduksjon 13

1

1 2 8 0120

5 2 8 1121

2 2 8 1122

0 0 0 3280

0 0 0 2281

Minne1 2 0

1 2 8 0

IPACIR

CPU1 2 8 0120

5 2 8 1121

2 2 8 1122

0 0 0 3280

0 0 0 2281

Minne

1 2 00 0 0 31 2 8 0

IPACIR

CPU

1 2 8 0120

5 2 8 1121

2 2 8 1122

0 0 0 3280

0 0 0 2281

Minne

1 2 10 0 0 35 2 8 1

IPACIR

CPU

1 2 8 0120

5 2 8 1121

2 2 8 1122

0 0 0 3280

0 0 0 2281

Minne

5 2 8 1

IPAC

IR

CPU1 2 8 0120

5 2 8 1121

2 2 8 1122

0 0 0 3280

0 0 0 2281

Minne

1 2 20 0 0 52 2 8 1

IPACIR

CPU

1 2 8 0120

5 2 8 1121

2 2 8 1122

0 0 0 3280

0 0 0 5281

Minne

1 2 20 0 0 52 2 8 1

IPACIR

CPU

1 2 10 0 0 30 0 0 5

3 + 2 = 5

2 3

4 5 6

Operativsystemer

Introduksjon 14

Hvorfor avbrudd ?

• ved sen disklagring: ny prosess får lov å kjøre

• input skal ha prioritet: musa, tastatur, nettverk

• multiprogrammering gir muligheter til effektivitet og interaktivitet

Operativsystemer

Introduksjon 15

CPU minne utstyrsenhetermaskinvare

Operativ-system

Prosess- og ressursadmini

stratorFiladministrator

Minneadministrator Utstyrsadministrator

Hovedoppgaver og ressurser

Operativsystemer

Introduksjon 16

Brukermodus

Kjernemodus

Brukerprosess

1

2

3

4

Service-funksjon

readread

Brukermodus og kjernemodus

Operativsystemer

Introduksjon 17

Hard-disk

R1R2R3R4

Buffer

spornrsektornr

df sdg sdgfsd sdh sdfh sdfhd hsd fhs dfh sf dhs dfhsdfh sfdhs sdf asdf asdg asdga sdgasd g

primærlager

df sdg sdgfsd sdh sdfh sdfhd hsd fhs dfh sf dhs dfhsdfh sfdhs sdf asdf asdg asdga sdgasd g

df sdg sdgfsd sdh sdfh sdfhd hsd fhs dfh sf dhs dfhsdfh

disk-kontroller

write

cpu

Disk-kontroller

Operativsystemer

Introduksjon 18

Maskinvare

Operativsystem

Brukerprogram

Generell del

Drivere

Drivere

Operativsystemer

Introduksjon 19

nettverkskontroller diskkontroller skriverkontroller

buss

Utstyrsadministrator

diskdriverskriverdriver skjermdriver

musdriver

opsys

brukerprosess

write-systemkall

Fra program til i/o enhet

Operativsystemer

Introduksjon 20

Operativsystemets oppgaver• Utstyrsadministrasjon

– Flere brukere koordineres

• Prosess- og ressursadministrasjon– Behandle prosesser, tildele ressurser

• Minneadministrasjon– Tildeling av minne, sikre mot innsyn

• Filsystem– Lagring, katalogisering og organisering– Sikre ressurser, opsys privilegert

Operativsystemer

Introduksjon 21

brukerprogram

utstyrsadministrator

Utstyrs-kontroller

Fysisk utstyr

Fra program til fysisk utstyr

Operativsystemer

Introduksjon 22

Utstyrsuavhengighet

• Forskjellig maskinvare– Intel 386/486/586, Pentium (II, III)

– 68000-serien, nå PowerPC

– VAX (Digital nå Compaq)

– RISC-prosessor

• Samme operativsystem– UNIX

• Resultat– Brukere kan operere forskjellige maskiner på

samme måte

– Programmer kan flyttes mellom forskjellige maskintyper

Maskin A

Maskin B

Maskin C

ls -l

gir samme resultat på alle maskinene, dvs utlisting av filnavn

Operativsystemer

Introduksjon

“The Four Paradigms of Computing”

SATSVIS TIDSDELING DESKTOP NETTVERK

Tiår 60-årene 70-årene 80-årene 90-årene

Lokalitet datarom terminalrom skrivebord mobilt

Brukere eksperter spesialister individer grupper

Data alfanumerisk tekst, linjer fonter, raster skrift, stemme

Hensikt beregne data-tilgang presentere kommunisere

Aktivitet punch og prøv husk og skriv se og pek spør og fortell

Operativsystemer

Introduksjon 24

Klikk her for å se på en inføring i Linux