slides 01 bevezetes
TRANSCRIPT
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
1/41
Opercis rendszerek trtnete sosztlyozsa, HW krnyezet
Opercis rendszerek (vimia219)
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartvaBudapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi EgyetemMrstechnika s Informcis Rendszerek Tanszk
r. ov cs zy am s1. anyagrsz, Bevezet
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
2/41
Opercis rendszer
Definci (Wikipedia)o An operating system (OS) is an interface between hardware and
user which is responsible for the management and coordination
of activities and the sharing of the resources of a computer, thatacts as a host for computing applications run on the machine.
o Operating systems offer a number of services to applicationprograms and users. Applications access these services through
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 2. lap
application programming interfaces (APIs) or system calls. J a definci?
o Kliens opercis rendszerre tbb-kevsb. J defincit senki sem tud: Microsoft v. USA perek sorn sem
o Van benne j nhny j fogalom.
o Milyen opercis rendszerek vannak? Nagyon sok fajta, de inkbb kezdjk a trtnelemmel...
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
3/41
Korai opercis rendszerek
HW fejldseo Korai szmtgpek huzalozott programmal
rendelkeztek
Egy feladatot tudtak vgrehajtani egy idben A feladatok vltsa rendkvl idignyes volt
o Ekkor is felmerl az erforrsokkal trtn
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 3. lap
, Feladatok s azok sorrendjnek kivlasztsa (fontossg, stb.
alapjn) Emberi, gpi, s egyb (id) erforrsok allokcija
feladathoz
Vgrehajtsi ksrlet Eredmnyek kirtkelse
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
4/41
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
5/41
tlapolt feldolgozs
Az I/O processzorok elfedik a perifriaspecialitsaito Szabvnyos, absztrakt interfsz
o Logikai B/K (I/O) perifrik megjelense
Pufferels (buffering)
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 5. lap
o
z per r s a zpont egys g z tt apcso atmegoldsra
o Input > CPU > Output tlapoldik
o
A hibakeress mg mindig nehzkes A programoz nem fr hozz a rendszerhez on-line A hibakimenetet a program futsa utn megkapja
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
6/41
Spooling
Nagyobb kapacits, gyors, vletlenhozzfrs memrik megjelense
oTbb feladat is egy idben a gpbenoEgy f program plusz az I/O-val kapcsolatos
feladatok
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 6. lap
oEzek egy idben futhatnak Spooling (Simultaneous peripherial operation on-
line)
A feladatok jobban tlapoldhatnak Eredmny: elmozduls a multiprogramozs fel
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
7/41
Multiprogramozs
Mg nagyobb kapacits, mg gyorsabb memrik
o A feladatok nem csak berkezsk sorrendjben dolgozhatk fel(egy idben tbb befr a memriba)
o Optimalizci lehetsge/ignye futsi idben
o Job pool (lehetsges feladatok kszlete) Cl a kzel 100%-os CPU kihasznltsg (nem lehetsges)
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 7. lap
Megjelenik az temezs (scheduling) A lehetsges feladatok kzl melyik fusson?
Erforrs (CPU, memria, tr, perifrik) gazdlkods is feladat
On-line kapcsolat a felhasznlval lehetsgess vlik
F problma a vlaszid az on-line felhasznlk szmrao A feladatok addig futnak, mg valamire vrniuk nem kell
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
8/41
1960-as vek vge
Miniszmtgpek (pl. PDP) megjelenseo Kisebb csoportok szmra elrhet, olcsbb gpek
Sokkal tbben frnek hozz (sok gp)
Egy gpre kevesebb ember jut (id a ksrletezsre) Programozk a gphez juthatnak
oMULTICS, majd UNIX
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 8. lap
o o Az els lpsek az Internet fel (ARPANET, informci
megosztsa)o Gyors fejldso Els ksrletek fizikai folyamatok szmtgpes
irnytsra A begyazott rendszerek ebbl alakulnak ki majd
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
9/41
Idosztsos rendszerek
Time sharing vagy ms nven multitasking Az on-line felhasznlk szmra fontos a vlaszid
o Tbb ember tudja egy idben hasznlni a gpet (n*10-100
embernek van egy gpe)o Gpelnek valamit s vlaszt vrnak r
A gp ne legyen resjratban (hasznljuk ki) *
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 9. lap
o A feladatok virtulisan egy idben, szeletekben futnak Egyms utn, egy ra ltal periodikusan idztve/vltva Az ra megszaktja az ppen fut feladatot, s erre az OS vlt egy
msikra
o A httrben egy batch rendszer is fut A megmarad idszeletek kihasznlsra (erre is van igny)
Pl. klasszikus UNIX erre vllalkozik
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
10/41
Szemlyi szmtgpek
1970-es vek kzeptlo Egy felhasznl egy gp sszerendels lehetsges a
technikai fejlds eredmnyekppen
o Az IBM PC s utdai x86 CPU architektra memria + HDD
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 10. lap
. - ,
billentyzet s ksbb egr hlzat (LAN majd Internet)
Lpsek az elosztott rendszerek megjelense fel
j kvetelmny: Felhasznlbartsg
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
11/41
Elosztott rendszerek
Decentralizls
o Funkcik trbli elosztsa
o Elnyk - Htrnyok: Biztonsg, sklzhatsg,megbzhatsg, fejlesztsi krdsek
Nem egyrtelm, ersen implementci fgg
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 11. lap
Mindenkppen ebbe az irnyba mozgunk (cloudcomputing,stb.)
Ebbe mr nem fogunk belemenni a trgy sorn
Kvetkez lps a mobil rendszerek, ebben semmegynk bele
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
12/41
Tbbprocesszoros rendszer
Homogn (egyforma) processzoroko Pl. tbb CPU magot, vagy tbb CPU-t, vagy tbb CPU-t s azon
bell tbb magos CPU-kat tartalmaz rendszer (AMD Opteron,Intel Xeon)
Heterogn (klnbz) processzoroko Pl. tbb magos asztali gpben GPGPU (CUDA, OpenCL) vagy
FPGA alap gyorst processzorok
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 12. lap
o magos - p . n e s r e ren szere , e Hogyan lehet hatkony programokat rni ezekre aszrnyekre?o Errl sem lesz sz, de az oktatott informcik alapjn ezekkel a
terletekkel is lehet majd kezdeni ismerkednio Ez a jv krdse, nagyon forr kutatsi irnyrl van sz
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
13/41
Milyen opercis rendszerek vannak?
Alkalmazs specifikus megkzeltso Kliens, szerver s mainframe opercis rendszerek (IT infrastruktra)
Sokprocesszoros szerver, Grid, Cloud, Szuperszmtgpeko Begyazott opercis rendszerek
o Mobil opercis rendszerek Tulajdonsg specifikus megkzelts
o Vals idej opercis rendszerek (vlaszid)o Nagy megbzhatsg opercis rendszerek (rendelkezsre lls)
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 13. lap
o Konfigurlhat opercis rendszerek (funkcik kivlasztsa)
Persze a tulajdonsg s az alkalmazs szorosan sszefgg...o Pl. A Linux minden szegmensben megtallhato A Microsoft-nak is vannak termkei minden szegmensbeno Rengeteg szk terletet megclz gyrt
Wikipedia: 45 kommercilis gyrt, s azon bell is tbb opercis rendszer, ezenkvl open source OS-ek (hny Linux disztribci van?)
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
14/41
Kliens, szerver s mainframe OS-ek
Klienssel mindenki tisztban van...(vagy legalbbis remlem)
Sokprocesszoros szerver/mainframe
o 8-64(256) CPU, n*10/100 Gbyte RAM
Magas rendelkezsre lls IBM System Z10
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 14. lap
o e un anc a
o Mkds kzben trtn alkatrsz csere
Menet kzben particionlhat
Virtualizci HW tmogatsa
Sun Fire X4600
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
15/41
Adatkzpontok (grid, cloud, etc.)
n*10.000 szerver
n*100 TB memria Hatalmas trolterlet
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 15. lap
feladatok (pl. keress)
Mveletek hossza 1-2sec vagy akr napok
Google, Microsoft,Facebook, YouTube
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
16/41
Begyazott rendszer (embedded system) 1.
Olyan specilis szmtgpes rendszerek, amelyeket egyjl meghatrozott feladatra talltak kio Ezen feladat elltsa rdekben a klvilggal intenzv
informcis kapcsolatban llnak
rzkelik annak bizonyos paramtereit, s gyakran be is avatkoznak abba Gp begyaz fizikai krnyezet interfsz: Szenzorok, beavatkozk,
kommunikcis fellet Felhasznli fellet (humn opertor)
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 16. lap
Ez nem zrja azt ki, hogy pl. PC-t hasznljunk begyazottrendszerekbeno De akkor annak legalbb rszben dediklt feladata lesz
(alkalmazstl fgg)!
o Akr standard Windows vagy Linux opercis rendszerrel is! Br nem erre lettek kitallva. Korltozott alkalmazsi krben.
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
17/41
Begyazott rendszer (embedded system) 2.
Sokszor biztonsgkritikus a krnyezet, ameghibsods eredmnyekppen:
oEmberek srlhetnek meg slyosan vagyhalhatnak meg
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 17. lap
El kell kerlni, bizonytani kell, hogy a technolgiaadott szintjn mindent megtettnk az elkerlsre
Nincs 100%-os biztonsg
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
18/41
Begyazott alkalmazsok 1.
Specilis minstseko Gpjrm
o Vonat
o
Lgi jrmveko Katonai
o Humn egszsggy
o Atomerm
INTEGRITY-178B
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 18. lap
o stb. Vals idej mkds
Megbzhatsg, rendelkezsrells
Egy OS nem kpes ezeket anagyon eltr ignyeketkielgteni uC/OS BitCloud
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
19/41
Begyazott alkalmazsok 2. Mobil begyazott rendszerek Napjainkban sszemosdik a
kliens opercis rendszerekkel
Kvetelmnyeko Specilis GUI, multitouch,
gyorsulsrzkel, stb.
o Telep/akkumultor lettartam
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 19. lap
o Limitlt erforrsoko Rszben vals idej funkcik
(alacsony szint kommunikci)
o Heterogn architektra
User CPU kommunikcis DSP
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
20/41
Begyazott alkalmazsok 2.
Mobil begyazott rendszerek Napjainkban sszemosdik a
kliens opercis rendszerekkel
Kvetelmnyeko Specilis GUI, multitouch,gyorsulsrzkel, stb.
o Telep/akkumultor lettartam
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 20. lap
o Limitlt erforrsoko Rszben vals idej funkcik
(alacsony szint kommunikci)
o Heterogn architektra
User CPU kommunikcis DSP
Smartphone marketshare 2010 Q3Forrs: Canalys
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
21/41
Vals idej (real-time) rendszer
A rendszer adott esemnyekre adott idn bell adottvalsznsggel vlaszol (egybknt hibs, hibafunkcionlisan j a vlasz)o Pl. Vetlked a TV-ben
Fajti:o Lgy vals idej (soft real-time): A valsznsg < 1, de elg
kzel van egyhez.
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 21. lap
,
katasztroflis kvetkezmnyei, azok bizonyos szintig elviselhetek A rendszer idnknt kshet Service Level Agreement (a szolgltats minsge) NEM felttlenl prioritsos a mkdse, de leggyakrabban az
o
Kemny vals idej (hard real-time): A valsznsg = 1. Ha nem vlaszol idben, a vlasz rossz... A hatridk nem teljestsnek katasztroflis kvetkezmnyei vannak A rendszer NEM kshet!
Hogyan bizonytjuk?
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
22/41
Vals idej (real-time) rendszer 2.
A vlaszra megadott idintervallum nagysgra adefinci nem mond semmito Az ersen fgg az alkalmazstl
Lass kmiai folyamat esetn akr rk, jrm esetn jvalkisebb (ms alatt)
Vals idej opercis rendszer:
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 22. lap
kpesek vals idben mkdni. Pldul a HW megszakts utn a megszaktshoz tartoz kd
futsa adott idintervallumon bell (tbbnyire nhny us)megtrtnik
A futtatott alkalmazsnak is vals idejnek kell lennie, avals idej OS csak lehetv teszi a vals idej mkdst A Linux s a Windows nem ilyen, nem adhat ilyen garancia
Mindketthz ltezik viszont ilyen garancik megadst lehetv
tv kiterjeszts (RTLinux, Windows: pl. Ardence RTX)
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
23/41
HW architektrk
Sokfle van, mg pl. x86 PC esetn is
Szerencsre a klnbsgeket elfedheti az opercisrendszer:
o Pl. egy jl megrt Linux alkalmazs kpes futni pl. egy rgi P3-asPC-n is, s a legjabb sokmagos Core i7 PC-n is.
Legfeljebb nem hasznlja ki a tbb vgrehajt egysgeget, csak az egyiket.
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 23. lap
o St, jrafordtva megy egy ARM architektrj Linux-os netbook-on is.
HW kzeli rtegek cserjvel persze...
o Ugyanakkor tisztban kell lennnk, mi zajlik a httrben...
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
24/41
Vdelmi szintek a CPU-ban
Hierarchikus vdelmi szintek (CPU privilege levels)o 1960 vek kzepn jelenik meg (Multics, ksbb UNIX tmogatsra)
A modern ltalnos cl processzorok tmogatjk ezt a funkcito Alacsony szint CPU erforrsokhoz trtn hozzfrst szablyozza
Vgrehajthat utastsok CPU konfigurcis regiszterek I/O vgrehajthatsga Memria terletek elrse
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 24. lap
o Pl. x86 (286/386-tl), ARM Cortex Ax sorozat, stb.
o Mikrovezrlk (microcontroller) nem tmogatjk, pl. Atmel AVR, ARM CortexMx sorozat, stb.
2 vagy 4 szinto Jellegzetesen 2-t hasznlunk
User mode (real mode) korltozott elrs Kernel mode (protected mode) korltlan elrs
o Esetleg egy 3. is felhasznlsra kerl Driver s/vagy kernel service mode
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
25/41
Memory Management Unit (MMU)
Specilis HW a CPU-ban Az MMU feladatai
o Memria llapotnak nyilvntartsa Tulajdonos folyamat azonostja
Hozzfrsi jogosultsgok (ACL) CACHE-elhetsg, ha van CACHE (pl. DMA)
o Virtulis memria lekpzse fizikai memrira
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 25. lap
.
Kontextus vltsnl ezt is kezelni kell (ha van) Pagefile vagy SWAP (HDD)
o Memria vdelem Tiltott memria hozzfrs megakadlyozsa vagy legalbb jelzse (ACL alapjn) General Protection Fault (GPF) a Windows-ban
Rszletesen beszlnk rla ksbb
Linux, Windows, Windows CE, futtatshoz szksges
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
26/41
Szmtgp arhitektrk
Az OS bels mkdse fgg attl, hogy hny shogyan sszekapcsolt processzort tartalmazszmtgpen fut.
Homogn tbbprocesszoros rendszerbengondolkodunk
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva
o Azonos processzorok Csoportosts
o Single CPU (Uniprocessor)
o Symmetric multiprocessing
o Non-Uniform Memory Access
26. lap
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
27/41
Single CPU (Uniprocessor)
Egy vgrehajt egysg (single CPU)o Nhny vvel korbban ez volt a jellemz
o Begyazott rendszerekben ma is ez a jellemz!
A MCU-k (mikrovezrl) jellemzen egymagosak Teljestmnyben sklzhatak (architektra+rajel) egyelre
DMA, ha van, prhuzamosan kezeli a memrit a CPU-val
CPU
CACHE
Mem. controller
Memory
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 27. lap
o
Input: DMA transzfer IT CPU kezeli az adatokat
o A CACHE koherencia srlhet! Egsz CACHE rvnytelentse/tiltsa (a transzfer alatt)
Egyszer, de katasztroflis a hatsa a teljestmnyre
DMA-val kezelt memriaterletre tiltani kell a CACHE-t (pl. MMU,ksbb)
CACHE koherens DMA (HW tmogats)
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
28/41
Symmetric multiprocessingo Tbb, azonos vgrehajt egysg
Tbb CPU, vagy CPU mag
Pldul: AMD Phenom vagy Athlon X2, Intel C2D/C2Qo Esetleg sajt CACHE hierarchival
CACHE koherencia biztostsval
SMP CPU CPUCACHE CACHE
Mem. controller
Memory
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 28. lap
A memrit minden vgrehajt egysg azonos
tulajdonsgokkal (sebessg, ksleltets) ri el
oMuticore MCU-k megjelense
ARM11 MPCore, ARM Cortex-A9 MPCore
A CPU mag olcs (relatv kis felletet hasznl a flvezetn) A begyazott terleten is szerepet kap az SMP
o OS tmogats kell hozz (egybknt 1 CPU lthat)
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
29/41
Non-Uniform Memory Accesso A memria egyes rsze kzelebb
vannak egyes vgrehajt egysgekhezmint msokhoz
o sszefgg fizikai memriao Cache koherencia
CACHE koherens (ccNUMA) nem CACHE koherens
NUMA CPU CPUCACHE CACHE
M. cont. M. cont.
Memory Memory
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 29. lap
o A memriavezrlk egy specilis kommunikcis felletencsatlakoznak QPI az Intelnl, vagy Hypertransport az AMD-nl
o Pl. AMD Opteron vagy a Intel Core i7 alap szerverprocesszorok tbb CPU esetn ccNUMA architektrt ishasznlhatnak (CPU-n bell SMP van)
o OS tmogats (egybknt 1 CPU lthat)
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
30/41
Az opercis rendszer s krnyezete
Opercis
rendszer
Alkalmazi
programokFelhasznlk
Hardver interfsz
API(G)UI
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 30. lap
Nagyon fontos, hogy a felhasznl, az alkalmazi programok, s aHW nincs direkt kapcsolatban egymssal
Minden az OS-en keresztl trtnik!o Teljestmny okokbl van kivtel az ltalnos cl OS-ekben, pl. grafikus
alrendszer
Egyes begyazott opercis rendszerekben is vannak kivtelek...
HW
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
31/41
OS-ek ltalnos bels felptse, rtegek 1.
Rteges szerkezeto Strukturltsg s futsi idej hatkonysg optimumt kell
megkeresnio A rtegek hatrn egy virtulis gp valsul meg
Magas szint funkcik, virtulis utastskszleto A legalacsonyabb szinten a valdi CPU s perifrik ltal
megvalstott valdi gp tallhat
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 31. lap
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
32/41
OS-ek ltalnos bels felptse, rtegek 2.
Rtegeko Kernel (az opercis rendszer legalapvetbb funkciit
tartalmaz rendszermag) Feladatok kezelse, tr (memria) kezels, vdelmi s biztonsgi
funkciko Hardver kzeli rteg (driverek, tbbnyire valamilyen
hierarchiba rendezve) Alacsony szint hardver kezels, hlzat, keyboard, egr, kperny, stb.
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 32. lap
o
Rendszerprogramok (rendszerfolyamatok s alrendszerek azegyb funkcik megvalstsra) Filerendszer, magasabb szint hlzatkezels (TCP/IP), parancsrtelmez,
stb.
o Felhasznli programokbl rkez rendszerhvsok fogad
fellett megvalst rteg API megvalstsa klnbz clnyelveken (target language) Az API lekpzse rendszerhvsokra Vdelmi szintek vltsa
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
33/41
Opercis rendszer kialaktsok
Monolitikus kernelo Az sszes szksges funkci sszefordtva egyetlen programbao Nem flexibilis, a lehetsges hardver elemeket be kell fordtani a kernelbeo Egy komponens hibja a teljes opercis rendszer hibjt okozzao
Begyazott rendszerekre jellemz (nem vltozik a HW) Modulris kernel
o Minimlis kernel, s utlagosan, igny szerint, dinamikusan betlthetkernel modulok, flexibilis
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 33. lap
o gy omponens a a te es oper c s ren szer t o ozzao jabb Linux kernelek, Windows
Mikrokernelo Minimlis funkcikkal rendelkez kernel, s ahhoz kliens-szerver
architektrban csatlakoz szolgltatsok Tbbnyire 3 vdelmi szintet hasznlva
o Erforrs ignyesebbo A kernel vdett mg a hozz csatlakoz szolgltatsoktl is
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
34/41
Rteges szerkezet pldk
Linuxo Alapesetben egy monolitikus kernel mag s modulrisan
betlthet kernel modulok alkotjk
Modul kezel parancsok: modprobe, insmod, lsmod, rmmodo Kpes monolitikus kialaktsban mkdni
Minden drivert s szolgltatst belefordtunk a kernelbe
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva
A mo u eze sre sincs sz s g e or, i agy at
Nem flexibilis, de sokszor erre nincs is szksg Pl. Nem vltozik a HW
Ez begyazott rendszerekben elnys (kis mret, gyorsabb)
Apple OS Xo Darwin
Mach 3.0 mikrokernel + FreeBSD (Berkeley Software Distribution) UNIX
Ersen objektum-orientlt keretrendszer
34. lap
d k l
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
35/41
Hardver kezels
I/O portok (spec. I/O utastsok) Memriba lekpzett I/O portok (memria rs/olvass)
o Ksleltets s rendelkezsre ll svszlessg
DMA (Direct Memory Access)o DMA vezrl (HW specifikus), fel kell programoznio A processzort megkerlve lehet adatot a perifria s a
memria kztt moz atni
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 35. lap
o Gyorsabb, a mozgats nem ignyel processzor mveleteket, deveszlyes lehet (CPU cache)
Megszakts (Interrupt)o Megszakts vezrl (HW specifikus)
o Klnbz szinteken tilthat s engedlyezheto Ha az adott megszakts engedlyezve van, s a megszakts
berkezik, akkor a CPU ttr a megszaktshoz tartoz IT rutinvgrehajtsra (a rszletek ersen hardver fggek)
k
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
36/41
Megszakts
Tpusaio Hardver: perifria hasznlja rtestsre, idzt, hlzati krtya,
stb. jelzi a kiszolglsi ignyt Egy perifria szmos okbl krhet kiszolglst
o A rendszer (OS s alkalmazsok) futsa kzben trtn HWkivtel (laphiba, numerikus tlcsorduls, nullval trtn oszts,vdelmi szintnek nem megfelel mkds, vagy egyb forrs)
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 36. lap
o
Szoftver esemny (pl. rendszerhvs), specilis utastsvgrehajtsa
A modern opercis rendszerek megszakts vezreltek.
H d k
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
37/41
Hardver megszakts
Kls hardver elem kiszolglsi ignynek a jelzsre ra megszakts (klnsen fontos)
o ML1 (Aki mg emlkszik r!) Adott rajel oszcilltor Programozhat szmll szmllja az impulzusokat Adott szm impulzus utn kr egy HW megszaktst
o A megszakts futtatja az OS-t (temezt)
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 37. lap
o gyan e az ra megsza t s er sz rmaztat sra a
rendszerrao Periodikus vagy egyszeri vrakozs
A felbonts az rajel peridusideje (tipikusan 1-20 ms kztt, tipikusan10 ms)
R d h
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
38/41
Rendszerhvs
Mi az a rendszerhvs?o Kiinduls: A processzor alkalmazi programot futtato A rendszerhvs lnyegben megszaktja azt (szoftver
megszakts), s tadja a vezrlst a kernelnek (llapot ments
s visszallts, context switch)o A kernel elvgzi a munkjto Visszaadja a futs jogt az alkalmazi programnak (llapot
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 38. lap
,
Hogyan trtnik a rendszerhvs?o Ersen implementci fggen...
Mi a kvetkezmnye a rendszerhvsnako
Nagy overhead-je van, sok CPU idt emszt fel Rendszer llapotnak mentse s visszalltsa 2 alkalommalo Minimalizlni kell az alkalmazott rendszerhvsok szmto A CPU vdelmi szintet is vlt: user-kernel-user
I/O l t k
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
39/41
I/O mveletek
Az alkalmazi programok nem hajthatnak vgre alacsonyszint I/O mveleteket (user mode)
Az I/O mveletek rendszerhvsokat eredmnyeznek
A rendszerhvs hatsra az azt kivlt program vr az I/Omvelet befejezsre
Ms program addig futhat
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 39. lap
A kernel hajtja vgre az alacsony szint I/O mveletet Az I/O mvelet lezajlst a perifria megszaktssal jelzi
A megszakts hatsra az OS fut, s dnthet a tovbbi
teendkrl (pl. ismt az I/O mveletre vr feladatotfutathatja)
OS li d l 1
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
40/41
OS elinduls 1.
Bootstrap process PC s szerverek
o Init/RESET vector (CPU)
o BIOS/EFI (firmware) POST (Power on self test)
HW perifrik keresse s inicializlsa
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 40. lap
Boot mdia meghatrozsao BOOT sector (HDD tpus trol)
o 2. szint boot loader (GRUB, LILO, NTLDR)
o OS betltdik majd elindul HW jraprogramozsa (device driver BIOS helyett)
Vdelmi szint vlts (kernel mdra vlt)
Tovbbi inicializlsok mr kernel mdban
OS elinduls 2
-
8/3/2019 Slides 01 Bevezetes
41/41
OS elinduls 2.
Bootstrap processo Begyazott rendszer (PC is BIOS/EFI szinten)
OS image ROM-ban (ROM v. flash, esetleg tmrtve)
ROM-bl futtathat (Harvard architektra esetn nincs mslehetsg)
RAM-ba msolhat (esetleg kitmrts utn) majd onnan
BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 41. lap
futtathat
Lells (teljes kikapcsols vagy pl. hibernci)o Biztonsgos lells
Energiatakarkos mkds rszletei HW lelltsa vagy altatsa (low power mode)
o Konzisztens llapotban hagyni a nem felejt trolkat(HDD)