14. Tétel. A kezelt hardvererőforrásoknak része többek között a memória, a processzor, a merevlemez és a perifériális eszközök használata.

Átírás

1 14. Tétel OPERÁCIÓS RENDSZEREK - FOGALMA, FELADATA, FAJTÁI, MŰKÖDÉSE, ÖSSZEHASONLÍTÁSA - Az operációs rendszerek fogalma Operációs rendszernek (rövidítése gyakran OS az angol operating Operatingsystem System forma alapján) nevezzük a számítástechnikában a számítógépeknek azt az alapprogramját, mely közvetlenül kezeli a hardvert, és egy egységes környezetet biztosít a számítógépen futtatandó alkalmazásoknak (például szövegszerkesztők, játékok stb.). A kezelt hardvererőforrásoknak része többek között a memória, a processzor, a merevlemez és a perifériális eszközök használata. Adalékként idézzük az ISO nemzetközi szabványosítási szervezet definícióját, mely szerint az operációs rendszer Olyan programrendszer, amely a számítógépes rendszerben a programok végrehajtását vezérli: így például ütemezi a programok végrehajtását, elosztja az erőforrásokat, biztosítja a felhasználó és a számítógépes rendszer közötti kommunikációt. Az operációs rendszer elhelyezkedése a teljes rendszerben 1 / 9

2 Az operációs rendszer a felhasználó (és felhasználói szoftverek) és a hardver közt, a BIOS-onkeresztül tartja a kapcsolatot. Elhelyezkedése a rendszerben beöltött szerepét is jelöli. Felhasználói program Operációs rendszer BIOS Hardver Az operációs rendszerek felépítése, működése Az operációs rendszerek alapvetően három részre bonthatók: a felhasználói felület (a shell, amely lehet egy grafikus felület, vagy egy szöveges), alacsony szintű segédprogramok és a kernel (mag) amely közvetlenül a hardverrel áll kapcsolatban. Vannak olyan operációs rendszerek, melyekben a kernel (mag) és a shell (héj) különválnak, így lehetőség nyílik ezek kombinációjára. Más rendszereknél, mint például a Windowsnál ez a különválasztás mind elméleti, mind gyakorlati szempontból nehezebb. Négyféle kerneltípus ismert, az úgynevezett monolitikus kernel a hibrid kernel mikrokernel, és a kevésbé ismert exokernel. A Unix monolitikus kernelre épül, ami mára elavultnak tekinthető, bár szerverek esetén szerencsés az ilyen. Ezeken a rendszereken nem különülnek el alapvetően a folyamat vezérlési, tárolási feladatok, illetve a rendszerhívások. A mikrokernel annyira kicsi, amennyire lehet, gyakorlatilag az egyetlen feladata az erőforrások újraelosztása az alkalmazások között. A Linux kernele hibrid kernel, azonban a programkód fordításakor megszabhatjuk, hogy mely részek kerüljenek betölthető állapotba, illetve melyek ne, így lehetőségünk van akár monolitikus kernel készítésére is, ami különösen szerver operációs rendszerek esetén célszerű. A Windows által használt hibrid kernel is ránézésre egy mikro kernel, de itt kernel módban fut az 2 / 9

3 üzenetkezelés (Application IPC), és az eszközillesztők. (A Windows Vista új drivermodelljén egyes elemek átkerültek a felhasználói rétegbe) A kernel feladatai Ki- és bemeneti eszközök kezelése (billentyűzet, képernyő stb.) Programok, folyamatok futásának kezelése Indítás, futási feltételek biztosítása, leállítás Memória-hozzáférés biztosítása Processzor idejének elosztása Virtuális gép mutatása a nem kívánt tennivalók felé (pontosabban a hardver által biztosított lehetőségek szoftver-kiegészítései) Háttértárolók kezelése Rendszerhívások kiszolgálása Fájlrendszer felügyelete, naprakészen tartása A shell feladatai Kapcsolattartás a felhasználóval (felhasználói felület) Alkalmazások futásának kezelése (indítás, futási feltételek biztosítása, PIT leállítás) Az operációs rendszerek csoportosítása Felhasználók száma szerint: egy felhasználós pl.: DOS, Windows 9x, legelső operációs rendszerek, mobil operációs rendszerek, SingleUser, egy idejűleg, csak egy felhasználót kezel egy időben, otthoni használat több felhasználós (multi-user) pl. Linux, Win NT, Vállalati rendszerek, Workstation (Munkaállomás), Jogosultság kezelés, Group Policy (szabályzat). Modern, új operációs rendszerek is képesek rá (Windows XP, Vista, Se7en - egyes verziókban hivatalosan nem támogatott!) Hálózati operációs rendszerek (több felhasználós, hálózati) 3 / 9

4 pl.: Novell, Linux szerverek, Windows Server-család, kiszolgálók, jogosultság kezelés, Group Policy, Távoli bejelentkezés a szerverekre, hálózati erőforrások, megosztások Hardver mérete szerint: kisgépes (UNIX) pl: routerek, switchek nagygépes (Main Frame, Cray - szuper számítógép) Egyetemek, kutatólaborok, nagyteljesítményű gépei mikrogépes (pl: DOS, WIN 9X, UNIX) Laptopok, PC-k, PDA-k Processzorkezelés szerint: egy feladatos (DOS) (SingleTasking) több feladatos (WIN 9X, WIN NT, UNIX) (Multi Tasking) Cél szerint:általános (DOS, WIN 9X, WIN NT, UNIX) Általános, mindennapi felhasználás speciális (folyamatvezérlő operációs rendszerek) Laborok, kutatások, tesztelő gépek Operációs rendszer felépítése szerint: monolitikus (pl: DOS, WIN 9X) réteges szerkezetű (pl: WIN NT, UNIX) kliens szerver felépítésű vegyes virtuális gépek A felhasználói felület szerint: szöveges (DOS, UNIX) Nincs felhasználói felület, csak parancssor, elsődleges beviteli periféria: Billentyűzet, általában szerverek alapját képezi grafikus (WINDOWS) Felhasználóbarát, grafikus felület, Billentyűzet + egér együttes használata, támogatott grafikus kártya megléte szükséges. 4 / 9

5 Az operációs rendszerek története, fejlődése Informatika, operációs rendszerek nélkül 1946: Az első Neumann elven működő számítógép Nincs Operációs rendszer Kapcsolók segítségével programozható Kényelmetlen A korlátok nincsenek kihasználva 1950: Az első szimbolikus nyelv, az Assembly megjelenése Gépi kódhoz közel álló nyelv Minden utasítás egy gépi kódnak felel meg. Nehéz, körülményes 1950: Első magasabb szintű, algoritmus orientált nyelv:fortran Kötegelt feldolgozás (Operációs rendszer előd ) Operátor: Személy, aki segítette az adatok hibajavítását, rendszerezését A feladatokat leíró kártyakötegek utasításait, egymás után hajtja végre a gép Nőtt a teljesítmény, az operátor nem tudta ellátni a feladatot General Motors Monitor: Az első mini operációs rendszer Mindig futott, a memóriában volt a szoftver Az operátornak csak a perifériákat kellett kezelnie Kártya helyett mágnesszalagot használtak 1960: SPOOL rendszer Mágnesszalag lassúnak bizonyult Gyors átmeneti tár: Mágneslemez Közvetlen adatelérés, a processzor bevonása nélkül Művelet befejezése, megszakítással, Nagygépes DOS Multi programozás (Többfeladatos rendszerek) Párhuzamos feladat végrehajtás (pl.: a processzor számítást végez, a memória adatot tölt be) 5 / 9

6 Átlapolt rendszerek Akkor hatékony, ha a művelethez szükséges periféria idő, megegyezik a CPU idejével. Ez kevésszer teljesül. Megoldás: Párhuzamos folyamat végrehajtás (több program futtatása) Interaktív rendszerek Terminál alapú adatbevitel Nőtt a programfejlesztés hatékonysága Számológép funkció helyett, kezdett elterjedni az információ kezelés funkciója Operációs rendszerek, a közelmúltban Alter 880 Egérrel vezérelhető grafikus felület WYSIWYG: WhatYouSeeIsWhatYouGet (Ami a képernyőn, az a nyomtatón) Ethernet hálózat támogatás DOS (1981-től) Basic nyelvű programokat tudott futtatni IBM platformon futott OSI modell 6 / 9

7 90-es évek eleje: Windows 3.1 Microsoft Operációs rendszere DOS-ra épült, önállóan nem volt indítható Innentől fogva, a grafikus interfész, alapértelmezetté vált, az új operációs rendszerekben. Hardver optimalizáció, növekvő teljesítmény, és hatékony munkavégzés (Grafikus felület) jellemezte. Unix operációs rendszerek (a 60-as évektől) Főként nagy kiterjedésű hálózatoknál volt jelen Banki szektorok Összekapcsolható, moduláris rendszer POSIX szabvány (Az OSI modell Unixos változata) Kistestvére a személyi felhasználásra szánt Linux Operációs rendszerek most, és a közeljövőben 90-es évek vége: Többprocesszoros rendszerek Párhuzamos művelet végrehajtás Párhuzamosan futó programok Több processzor, processzormag Növekvő teljesítmény Erőforrás megtakarítás A CPU igényes feladatok, összhangban dolgoznak Megbízhatóság Ha kiesik egy processzor, nem hal meg a rendszer Hibatűrő rendszer (fault tolerantsystem) Elosztott rendszerek Laza kapcsolatban vannak a processzorok Saját memória, saját periféria, egy különálló számítógép A processzorok közti kapcsolatot, egy kommunikációs csatorna biztosítja Telefonvonal, lokális hálózat Az egyes részek, távol lehetnek egymástól (pl.: ATM-ek) 7 / 9

8 Napjaink operációs rendszerei Microsoft Windows A Microsoft operációs rendszere, mely nevét, az ablak központú elrendezésről kapta. Minden program külön ablakban fut. Jelenleg a legelterjedtebb klienseken futó operációs rendszer. Legújabb változata, a Windows 7, 2009 októberében debütált. Ezen kívül fontos még megemlíteni két korábbi verzióját is: a) Windows XP (2001) a. Windows 2000 kódbázis, NT alapok b. Home és Professional változat c. Media Center Edition d. Tablet PC Edition i. Tablet PC-knek e. experience kódnév f. Új felhasználói felület (Luna) b) Windows Vista (2007) a. Windows Aero i. Újfajta felhasználói felület b. ReadyBoost i. Lapozófájl gyorsítás USB pendrive-al c. Érintőképernyős eszközök támogatása d. Integrált Media Center e. Standard, Business, Enterprise, Ultimate, Home kiadások f. Windows Defender i. Integrált kártevőkereső Linux A Linux egy alternatív operációs rendszer platform, melynek rengeteg változata (disztribúciója) létezik. Az informatikában, már az ősidők óta jelen van. Apja Linus Torwalds, a Unix rendszerből fejlesztette ki. Célja az volt, hogy a Unix rendszereket jellemző stabilitást, sebességet, modularitást áthelyezze egy asztali számítógépekre szánt operációs rendszerbe. Így jött létre a Unix alapokon nyugvó Linux kernel. Nyíltsága, ingyenessége, minimális erőforrásigénye, és egyszerű bővíthetősége miatt, számtalan helyen használják, pl.: DVD lejátszókban, játékkonzolokban, routerekben. 8 / 9

9 Ismertebb disztribúciói: Ubuntu Az egyik legelterjedtebb Linux disztribúció, számtalan alváltozata van. UHU Magyar fejlesztésű Linux disztribúció SuSe A Novell fejlesztése alatt álló disztribúció Egyes komponensei fizetősek lehetnek Debian Macintosh, OS X A legbiztonságosabbnak ítélt Linux disztribúció Főként szervereken fut Nem használ GUI-t. Az Apple operációs rendszere. Hardverrel egybekötve árúsítják. Népszerűségét egyéni stílusának, stabilitásának, és minőségének köszönheti. Rokonságban áll a Linux-al. Felhasznált irodalom, források: Knapp Gábor Dr. Adamis Gusztáv Operációs rendszerek (LSI OK, Bp, 1999) Dr. Vadász Dénes: Operációs rendszerek AKG Alternatív Közgazdasági Gimnázium Tudástár akg.hu hu.wikipedia.org Operációs rendszerek, Apple Inc., Linus Torwalds, Linux Microsoft Online ubuntu.hu Magyar ubuntu közösség Felhasznált képek forrása: Knapp Gábor Dr. Adamis Gusztáv Operációs rendszerek (LSI OK, Bp, 1999) 9 / 9