ОС та СП (для ФПО). Лекція №1.

Transcript

1. Операційні системи та системне програмування (для факультету післядипломної освіти) 6 лекційних, 8 лабораторних занять екзамен у наступному семестрі
2. 1. Таненбаум Э. Современные операционные системы 2. Карпов В. Е., Коньков К. А. Основы операционных систем 3. Шеховцов В. А. Операційні системи 4. Бондаренко М. Ф., Качко О. Г. Операційні системи 5. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые операционные системы 6. Архів OS&SP.rar  Література
3. Початкові відомості про операційні системи Тема 1
4. План 1. Поняття операційної системи 2. Історія розвитку операційних систем 3. Структура операційної системи 4. Класифікація операційних систем
5. 1. Поняття операційної системи Операційна система Погляд згори: Операційна система як розширена машина Погляд знизу: Операційна система як менеджер ресурсів
6. Операційна система Прикладні програми Апаратне забезпечення Абстракції Деталі доступу Інтерфейс апаратного забезпечення Інтерфейс прикладного програмування Погляд згори: Операційна система як розширена машина
7. Види керування ресурсами у часі у просторі наприклад, ЦП, принтер наприклад, оперативна пам'ять, жорсткий диск Погляд знизу: Операційна система як менеджер ресурсів
8. 2. Історія розвитку операційних систем Передісторія ХІХ ст. – "аналітична машина" Чарльза Бебіджа. Ада Лавлайс. І покоління (1945-1955). Електронні лампи. Програмування – машинною мовою. ОС немає. Управління – комутаційна панель. ІІ покоління (1955-1965). Транзистори Мови програмування Асемблер, Фортран. Перші компілятори. Управління – системи пакетної обробки (пакетні монітори).
9. Колода перфокарт Зчитування з перфокарт Запис на магнітну стрічку Дешевший комп'ютер (IBM 1401) Магнітна стрічка (пакет) Дорожчий комп'ютер (IBM 7094) Виконання пакету Магнітна стрічка (результати) Дешевший комп'ютер (IBM 1401) Друк результатів Роздруковані результати Система пакетної обробки
10. Приклади ОС: FMS (Fortran Monitor System), IBSYS. ІІІ покоління (1965-1980). Інтегральні схеми Багатозадачність. Підкачування (спулинг, spooling – Simultaneous Peripheral Operation On Line). Приклади ОС: OS/360 (для комп'ютерів IBM System/360) Режим поділу часу. Приклади ОС: CTSS (Compatible Time Sharing System), MULTICS (MULTIplexed Information And Computing Service). ІV покоління (з 1980 і дотепер). Персональні комп'ютери 1974 р. – процесор Intel 8080, під який було створено ОС CP/M (Control Program for Microcomputers, Гері Кілдел). 1980-ті рр. – IBM PC. MS DOS. 1960-ті – GUI (Graphic User Interface, Даг Енгельбарт). Згодом ідею застосували Apple (Mac OS), Microsoft (Windows). У UNIX – система управління вікнами X Windows System (Х11).
11. Деякі важливі сучасні тенденції: • підтримка 64-розрядних процесорів; • підтримка багатопроцесорних систем; • зміщення "центру ваги" з комп'ютера користувача на Інтернет-ресурси (хмарні обчислення); • явище вільно поширюваного програмного забезпечення. Мережеві ОС Більшість сучасних ОС. Розподілені ОС Mach, Chorus, Sprite.
12. Програмне забезпечення (software) Апаратне забезпечення (hardware) Програма інтерфейсу користувача Операційна система Режим користувача (user mode) Режим ядра (kernel mode) Прикладні програми користувача 3. Структура операційної системи
13. Режими роботи програмного забезпечення режим ядра (kernel mode, захищений режим, привілейований режим) режим користувача (user mode) • повний доступ до апаратного забезпечення; • виконання будь-якої інструкції операційна система • доступ не до всіх інструкцій решта програм, у т.ч. часто – інтерфейс користувача
14. Системне програмне забезпечення: • операційна система загалом • драйвери • утиліти для резервного копіювання, відновлення, діагностування та ін. • системні бібліотеки функцій та середовища програмування тощо Прикладне програмне забезпечення – ПЗ, призначене для розв'язування користувацьких задач. Ядром ОС називається сукупність базових компонентів ОС, які виконують її найважливіші функції, працюють у привілейованому режимі і зазвичай постійно перебувають у пам'яті. Коли програмі потрібно виконати дію, реалізовану у ядрі, вона виконує системний виклик (system call).
15. 4. Класифікація операційних систем (За архітектурою) 1. Монолітні ОС Найпоширеніша архітектура. Усі базові функції ОС – у ядрі. + Підвищення продуктивності – Зниження надійності 2. Мікроядерні ОС У ядрі мінімальний набір функцій, решта – у режимі користувача. + Підвищення надійності – Зниження продуктивності Приклади. MINIX 3, Symbian, QNX, Integrity, Pike OS. Варіанти поєднання: • сучасні монолітні ОС мають модульну структуру (модулі можуть підвантажуватися без перезавантаження системи) – Linux, FreeBSD, Solaris, Open VMS; • гібридні ОС (мікроядро з рисами монолітного ядра) – Windows NT, Syllable, DragonFly BSD, Mac OS X.
16. 3. Багаторівневі ОС. Історичний тип архітектури. Кожен наступний рівень має менші привілеї доступу і спирається на функції попереднього рівня. Приклади: THE, MULTICS. + 4. Віртуальні машини Див. теоретичні відомості до сам. роботи №1
17. (За сферою застосування) Операційні системи мейнфреймів Де: потужні веб-сервери, сервери для великомасштабних електронно- комерційних сайтів, сервери для продажу та бронювання квитків тощо. Вимоги до ОС: • висока продуктивність введення-виведення; • обробка великих обсягів даних. Приклад: OS/390 (походить від OS/360). Серверні операційні системи Де: сервери Обслуговують одночасно багатьох користувачів. Вимоги до ОС: • забезпечення доступу багатьох користувачів до спільно використовуваних ресурсів. Приклади: Solaris, FreeBSD, Linux, Windows 200x.
18. Багатопроцесорні операційні системи Де: системи з декількома процесорами. Приклади: Linux, Solaris, Windows NT. Операційні системи персональних комп'ютерів Інша назва – настільні (desktop) ОС. Де: домашні та офісні ПК, ноутбуки, нетбуки. Вимоги до ОС: • надання користувачу графічного інтерфейсу; • підтримка мультимедіа. Приклади: Linux, FreeBSD, Windows, Mac OS, Syllable. Операційні системи мобільних пристроїв Де: смартфони, планшети, КПК, … Вимоги до ОС: • робота з ресурсами порівняно невеликого обсягу. Приклади: Windows Phone, Android OS, Palm OS, Symbian OS, iOS.
19. Вбудовані операційні системи Де: побутова техніка, DVD з можливістю запису, mp3-плеєри, військова техніка тощо. Приклади: QNX, VxWorks. Операційні системи сенсорних вузлів Де: мережі сенсорних вузлів (для охорони території, фіксування лісових пожеж, військової розвідки тощо). Вимоги до ОС: • невеликий об'єм; • економія енергії. Приклади: Tiny OS. Операційні системи реального часу Де: у космічних кораблях, на виробництві, для демонстрації відеороликів тощо. Вимоги до ОС: • операції мають виконуватися у заданий проміжок часу. Приклади: QNX, VxWorks, e-Cos.
20. Операційні системи смарт-карт Де: транспортні системи, ідентифікація особи, банківські послуги, телефонні автомати, SIM-картки у мобільних. Приклади: PayFlex, MicroPayFlex, JCOP (Java Card Operating Platform) та ін.