Proces przetwarzania danych

Transkrypt

1 Systemy operacyjne

2 Proces przetwarzania danych Dane Program Oprogramowanie Systemowe Wyniki

3 System komputerowy Sprzęt (ang. Hardware) - zasoby o specyficznej architekturze oraz organizacji zarządzane przez system operacyjny Oprogramowanie (ang. Software) aplikacyjne uŝytkowe - realizuje potrzeby uŝytkowników systemu komputerowego systemowe /operacyjne/ UŜytkownicy ludzie systemy komputerowe

4 Oprogramowanie aplikacyjne zbiór programów do przetwarzania danych uŝytkowe zbiór programów ułatwiających pracę i poruszanie się uŝytkownika w systemie komputerowym (edytory, eksploratory, kompilatory, debuggery, profilery itp.) oprogramowanie systemowe zbiór narzędzi do automatycznego lub ręcznego zarządzania (nadzoruje i koordynuje) zasobami systemu komputerowego (np. system operacyjny)

5 Co to Jest System Operacyjny? System operacyjny jest programem, który działa jako pośrednik między uŝytkownikiem komputera a sprzętem komputerowym. Zadaniem systemu operacyjnego jest tworzenie środowiska, w którym uŝytkownik moŝe realizować programy w sposób wygodny i wydajny. Abraham Silberschatz System operacyjny jest warstwą oprogramowania operującą bezpośrednio na sprzęcie, którego celem jest zarządzanie zasobami systemu komputerowego i stworzenie uŝytkownikowi środowiska łatwiejszego do zrozumienia i wykorzystania. Andrew Tanenbaum

6 Co to Jest System Operacyjny? System operacyjny jest zbiorem ręcznych i automatycznych procedur, które pozwalają grupie osób na efektywne współdzielenie urządzeń maszyny cyfrowej. Per Brinch Hansen System operacyjny (nadzorczy, nadrzędny, sterujący) jest to zorganizowany zespół programów, które pośredniczą między sprzętem a uŝytkownikami, dostarczając uŝytkownikom zestawu środków ułatwiających projektowanie, kodowanie, uruchamianie i eksploatację programów, oraz w tym samym czasie sterują przydziałem zasobów dla zapewnienia efektywnego działania. Alen Shaw

7 Zadania systemu operacyjnego Zarządzanie (dystrybucja (ang. Resource manager)) zasobami komputera: procesory, pamięć, urządzenia wejścia-wyjścia, porty komunikacyjne itd. Ukrywanie szczegółów sprzętowych przez tworzenie abstrakcyjnych obiektów (maszyn wirtualnych). Tworzenie środowiska, w którym uŝytkownik moŝe wydajnie i wygodnie wykonywać programy. Nadzór nad wykonywaniem programów uŝytkowych oraz operacji wejścia / wyjścia, kontrola błędów.

8 Kernel (jądro) SO Jądro (kernel) jest tą częścią systemu operacyjnego, która działa w komputerze nieustannie. Wszystkie pozostałe programy są programami uŝytkowymi.

9 Klasyfikacja systemów operacyjnych ze względu na liczbę wykonywanych zadań Systemy jednozadaniowe (jednoprogramowe) niedopuszczalne jest rozpoczęcie wykonywania następnego zadania uŝytkownika przed zakończeniem poprzedniego. Systemy wielozadaniowe (wieloprogramowe) dopuszczalne jest istnienie jednocześnie wielu zadań (procesów), którym kolejno przydzielany jest procesor.

10 Klasyfikacja systemów operacyjnych ze względu na sposób przetwarzania Systemy przetwarzania bezpośredniego (ang. on-line processing systems) systemy interakcyjne występuje bezpośrednia interakcja pomiędzy uŝytkownikiem a systemem wykonywanie zadania uŝytkownika rozpoczyna się zaraz po przedłoŝeniu Systemy przetwarzania pośredniego (ang. off-line processing systems) systemy wsadowe występuje istotna, nieznana zwłoka czasowa między przedłoŝeniem zadania a rozpoczęciem jego wykonywania niemoŝliwa jest ingerencja uŝytkownika w wykonywane zadania

11 Wieloprogramowe (Multiprogrammed) Systemy wieloprogramowość -- > wielozadaniowość (=podział czasu) system z podziałem czasu - wielu uŝytkowników dzieli jeden komputer Wiele zadań rezyduje w tym samym czasie w pamięci, a procesor jest im odpowiednio przydzielany Alokowanie urządzeń, dostarczanie procedur WE/WY Blok kontrolny procesu i przełączenie procesów Kolejki procesów

12 Systemy Operacyjne Komputerów Osobistych (ang. Personal Computers PC) Początkowo: PC systemy komputerowe dedykowane dla pojedynczego uŝytkownika. Brak potrzeby maksymalizowania wykorzystania CPU i urządzeń zewnętrznych. Mniej istotna ochrona plików, pamięci. Nacisk na maksimum wygody uŝytkownika i szybkość kontaktu z uŝytkownikiem. Systemy MS-DOS, wczesne Microsoft Windows, Apple Macintosh.

13 Maszyna wirtualna Maszyna wirtualna warstwy i Mi rozumiana jest jako logiczny komputer, którego językiem maszynowym jest język Li, a realizacja programu w tym języku polega na zleceniu wykonania odpowiednich instrukcji w języku Li-1 maszynie Mi-1.

14 Translacja i interpretacja translacja przełoŝenie całego ciągu instrukcji w języku warstwy wyŝszej Lk na równowaŝny ciąg instrukcji w języku warstwy niŝszej Lk-1, a następnie realizacja uzyskanego programu w języku Lk-1 przez maszynę Mk-1. interpretacja sukcesywne pobieranie instrukcji programu w języku warstwy wyŝszej Lk, zamiana pobranej instrukcji na odpowiadający jej ciąg instrukcji w języku warstwy niŝszej Lk-1, a następnie realizacja uzyskanego ciągu przez maszynę Mk-1.

15 Pamięć operacyjna Pamięć operacyjna - tablica ponumerowanych słów lub bajtów, tzn., Ŝe kaŝdy element tablicy ma swój adres. odgrywa kluczową rolę we współczesnych systemach komputerowych, gdyŝ jest jedyną pamięcią, którą system operacyjny adresuje bezpośrednio (pamięć swobodnego dostępu, RAM, Random Access Memory). podczas wykonywania programy oraz ich dane muszą znajdować się w pamięci operacyjnej Jeśli programy nie mieszczą się w pamięci, to system operacyjny zaczyna gromadzić je w pamięci pomocniczej. Większość współczesnych systemów komputerowych posługuje się w tym celu pamięcią dyskową.

16 Systemy z wymianą W systemach interakcyjnych dostępna pamięć operacyjna jest zwykle mniejsza niŝ suma pamięci zuŝywanej przez procesy. Nadmiar procesów musi być przechowywany w pamięci pomocniczej. Przesuwanie procesów z pamięci głównej na dyskową i z powrotem określa się mianem wymiany (swapping). Dlaczego swaping - (droga pamięć)

17 Czym jest plik plik jest zbiorem powiązanych ze sobą informacji, zdefiniowanych przez jego twórcę w plikach przechowuje się programy oraz dane (dane mogą być liczbowe, tekstowe, alfanumeryczne) format plików moŝe być dowolny lub ściśle określony zawartość plików moŝna traktować jako ciąg bitów, bajtów, wierszy lub rekordów

18 Zarządzanie plikami Dla wygody uŝytkownika system operacyjny: tworzy logicznie jednolity obraz magazynowania informacji definiuje pliki, czyli jednostki logiczne przechowywania informacji, niezaleŝne od fizycznych własności uŝytych urządzeń pamięci umoŝliwia tworzenie i usuwanie plików dostarcza elementarnych operacji do manipulowania plikami odwzorowuje pliki na obszary pamięci pomocniczej odwzorowuje pliki na urządzenia fizyczne składuje pliki na trwałych nośnikach pamięci

19 Zarządca logicznych woluminów (LVM, Logical Volume Manager) Fizyczna przestrzeń na dysku (partycje dyskowe) po uzupełnieniu o dane administracyjne jest określana jako wolumen fizyczny (PV, Physical Volume) składający się z fizycznych ekstentów (PE, Physical Extent). Grupę fizycznych ekstentów moŝna przypisać do grupy woluminu (VG, Volume Group), na który mogą się składać fizyczne ekstenty pochodzące z tego samego lub róŝnych dysków. Fizyczne ekstenty z danej grupy woluminu mogą zostać przydzielone do logicznego woluminu (LV, Logical Volume), który jest odpowiednikiem tradycyjnej partycji. Na logicznym woluminie tworzony jest system plików

20 MS-DOS Główne Idee system 16-o bitowy dla procesorów 8086/8088 tekstowy interfejs uŝytkownika (CUI - Character User Interface) brak mechanizmów ochrony pamięci i plików hierarchiczna struktura danych, katalogów i podkatalogów, zarządzanie dyskami stałymi system jednozadaniowy

21 MS-DOS Rodzaje rozszerzeń plików.bat - plik wsadowy (batch file).com - jednosegmentowy binarny plik wykonywalny (w formacie CP/M).doc - plik dokumentacji.exe - wielosegmentowy binarny plik wykonywalny.obj - plik obiektu tworzony przez kompilator.sys - plik systemowy (np. plik sterownika).txt - tekstowy plik ASCII

22 Rozwój Ms Windows Personalne Historia: Windows 2 (1987), MS-Windows 3.0 (1990) MS-Windows 3.1 (1992 rok) ulepszona wersja; Windows 95 Windows 98 Windows ME Windows CE - subnotebookach, notesach, sprzęcie audio-wideo Profesjonalne Windows NT 3.1 (1993) Windows NT 3.5 (1994) Windows NT 4 (1996) Windows 2000 (NT 5) (2000) Windows XP (2001) Windows 2003 (2003) Wersje polskie: Windows 3.1 EE, i Windows 3.1 PL 95/PL, 98/PL i NT4 Workstation PL, Windows 2000, XP

23 Jakie czynniki kierowały rozwojem Ms Windows? Potrzeba eksploatacji moŝliwości współczesnych mikroprocesorów, których moc i parametry są porównywalne z minikomputerami i mainframes sprzed kilku lat. Potrzeba uŝywania wielozadaniowych (multitasking) SO. Łatwe przenoszenie informacji między aplikacjami Rozwój modelu przetwarzania klient / serwer

24 Windows 2000 Dostępny od końca 1999 roku Wersje: Windows 2000 Professional - łączy zalety Win'98 i NT, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server Windows 2000 Datacenter

25 Windows 2000 Oparty na Active Directory - usługa katalogowa, która jest w stanie zamapować nazwy obiektów do informacji o tych obiektach, System bezpieczeństwa Kerberos, Rozproszony system plików, Hierarchiczne pamięci masowe, Very Large Memory - 64-bitowy dostęp do pamięci 2 GB pamięci dla trybu uŝytkownika, pozostałe 2 GB dla trybu jądra

26 Windows 2000 dodane usługi i funkcje do wspierania rozdzielonego przetwarzania kaŝda aplikacja jest traktowana jako proces systemowa ochrona programów i danych wielozadaniowość (planista: wielozadaniowość z wywłaszczaniem)

27 Windows 2000 moŝliwość tworzenia sieci komputerowej dla kilkuset uŝytkowników Współdzielenie dostępu do Internetu. NTFS nowa wersja systemu plików zawiera wbudowany system szyfrowania zapisywanych plików (EFS) Plug-and-Play - w pełni automatyczne wykrywanie oraz konfigurowanie urządzeń peryferyjnych i instalacja odpowiednich sterowników bez restartu systemu.

28 Windows 2000 Windows Installer Service - systemowy mechanizm zapewniający kontrolę nad wersjami komponentów systemowych instalowanych przez aplikacje. System Recovery Console - uruchamiane z dyskietki narzędzie do "reanimacji" uszkodzonych Windows 2000 Windows Update - zautomatyzowany dostęp do aktualizacji systemu za pośrednictwem Internetu, KaŜda funkcja systemu jest zarządzana tylko przez jeden komponent systemu.

29 Kluczowe cechy NTFS Odzyskiwanie (ang. Recoverability) po zawieszeniu systemu lub awarii dysku. NTFS jest w stanie przewrócić system. Następuje to poprzez uŝycie modelu przetwarzania transakcji. KaŜda znacząca zmiana jest traktowana jako osobna akcja, która albo jest zakończona powodzeniem lub nie jest przeprowadzona. KaŜda transakcja, która miała proces podczas awarii jest cofana. NTFS uŝywa nadmiarowe przechowywanie dla danych krytycznych dla systemu, co oznacza, Ŝe awaria sektora dysku nie prowadzi do utraty danych, które opisują struktury i status systemu plików.

30 Kluczowe cechy NTFS Bezpieczeństwo NTFS uŝywa obiektowy model Windows w celu zapewnienia bezpieczeństwa. Opis bezpieczeństwa określa atrybuty bezpieczeństwa pliku. DuŜe dyski i wielki rozmiar plików NTFS wspiera bardziej efektywnie duŝe dyski i wielkie pliki niŝ systemy plików typu FAT. Indeksowanie NTFS łączy z kaŝdym plikiem kolekcję atrybutów, które są przechowywane w relacyjnej bazie danych, co oznacza, Ŝe kaŝdy plik moŝe być indeksowany w kaŝdej porze (wyszukaj, data tworzenia...).

31 Programowy RAID Windows wspiera dwa typy RAID konfiguracji: Sprzętowy RAID Oddzielne dyski fizyczne są łączone w jeden lub więcej dysków logicznych poprzez kontroler dyskowy lub pamięć masową. Interfejs kontrolera utrzymuje tworzenie i regeneracje nadmiarowej informacji (ang. redundant). Programowy RAID przestrzeń dyskowa połączona w jedną lub więcej logicznych partycji. Programowy RAID implementuje RAID 1 i RAID 5. W przypadku RAID 1 (disk mirroring kopie dysków) mogą być na tym samym lub róŝnych kontrolerach dyskowych.

32 Windows XP - wersje Windows XP, czyli experience od 2001r; XP Home Edition - rozszerzone moŝliwości multimedialne, Windows Media Player i Encoder. XP-Professional do zastosowań biurowych, ułatwienia w zdalnym dostępie do komputerów. XP-Server Media Center Edition

33 Windows XP - zalety Przywracanie systemu umoŝliwia przywrócenie w razie powikłań poprzedniej konfiguracji bez utraty plików osobistych Przy instalacji nowych sterowników do urządzenia, Windows XP Professional zachowuje kopię poprzednio zainstalowanych sterowników. Chroni pliki systemowe przed nadpisaniem, obsługuje wiele bibliotek równocześnie. XP Pro ma wbudowanego klienta firewall;

34 Windows XP - zalety Aktualizacje sprawdzane w czasie instalacji bezpośrednio w Internecie. Moduł rozpoznawania i syntezy mowy pozwala na wprowadzanie tekstu i danych za pomocą głosu i odczytywanie tekstu. Niestety nie działa w wersji polskiej. automatyczne zarządzanie zasobami

35 Windows XP - wady Większe zmiany konfiguracji mogą wymagać rejestracji telefonicznej lub przez Internet Obsługa maksymalnie 4 gigabajtów (GB) pamięci RAM i dwóch symetrycznych multiprocesorów.

36 Wersje systemu operacyjnego Windows 2003 Windows Server 2003, Standard Edition Windows Server 2003, Enterprise Edition (odpowiada Windows 2000 Advanced Server) Windows Server 2003, Datacenter Edition Windows Server 2003, Web Edition (do 2GB RAM)

37 Wersji systemu Ms Windows Vista 2 wersje dla uŝytkowników domowych Windows Vista Home Basic Windows Vista Home Premium 2 wersje dla uŝytkowników korporacyjnych Windows Vista Business odpowiednik Windows XP Pro Windows Vista Enterprise BitLocker Drive Encryption 1 wersja zawierająca wszystko Windows Vista Ultimate RóŜnice między wersją domową a korporacyjną (zarządzanie, kierunek rozwoju systemu)

38 Wymagania 800 MHz processor (can be 32 or 64 bit) 512 MB RAM (1GB zalecana, przy instalacji na maszynie wirtualnej zalecane są minimum 768MB RAM) 20 GB twardy dysk z wolej przestrzeni 15 GB (25GB jeŝeli zamierzamy zainstalowac i inne aplikacje oprócz systemu operacyjnego) DirectX 9 32bits per pixel, 128MB graphics memory

39 MS Widnows Dlaczego Windows stały się tak popularne? Standaryzacja poleceń; środowisko graficzne, wspólne fonty DDE Dynamical Data Exchange, dynamiczna wymiana danych Praca wielozadaniowa (multitasking) - kilka rzeczy wykonuje się jednocześnie wykorzystując procesor. Pamięć wirtualna - RAM na dysku, swap file, swapowanie, czyli zapisywanie danych na dysk i do RAMu. Wady: szybkość działania,

40 Które Windows wybrać Do jakich celów? Czy posiadamy legalny Windows? Czy potrzebujemy wsparcie (ang. support) starszej wersji Windows? Co zyskamy poprzez aktualizację (ang. upgrade) SO? A moŝe inny SO?

41 Unix Rozwijany od 1970 roku, laboratoria Bella firmy AT&T. Standard z 1974: Unix System V (1986), model BSD (Berkeley Software Distribution), niekomercyjna wersja BSD (Berkeley Software Distribution), SVR4, czyli System V Release 4 Pisany w języku wysokiego rzędu (w C) Kilka interpreterów poleceń (shells) - C-shell, Bourne-shell... Główne cechy: Hierarchiczny system i ścieŝki dostępu do plików. Ochrona dostępu do katalogów i plików. Wieloprogramowość i wielodostępność IBM AIX, HP-UX, SUN SOLARIS, OpenSolaris

42 Unix Zalety: większe moŝliwości wielozadaniowej i wielodostępnej pracy niŝ inne systemy; Lepsze skalowanie, przetwarzanie rozproszone, stabilna praca moŝliwość pracy na klastrach stacji roboczych. Wady: - orientacja tekstowa, kaŝde polecenie ma wiele parametrów - nie dla amatorów - wymaga administratora systemu.

43 Linux Darmowy Unix, dzieło Linusa Torvalda z Finlandii, Obecnie najbardziej popularna wersja Unixa Wersje Linuxa (wersja jądra) Linus Torvalds udostępnia jądro systemu Linux (1991) Linux 1.0, marzec 1994 Linux 2.0, czerwiec 1996 Linux 2.2, styczeń 1999 Linux 2.4, styczeń 2001 Linux 2.6, grudzień 2004 znaczenie Internetu dla rozwoju wolnego oprogramowania

44 Linux cechy systemy NiezaleŜny od architektury (x86, SPARC, AMD64, Itanium, DEC, IBM s390) wieloprocesowość i wieloprocesorowość wielodostępny, wielozadaniowy, centralna część systemu jest jądrem (kernel) systemowa ochrona programów i danych hierarchiczna struktura plików zawiera sieciowe systemy operacyjne SMB (Samba), TCP/IP (NFS) na PC moŝe współpracować z innymi SO (Windows 98, Windows 2000, Windows XP, Solaris)

45 Linux cechy systemu Unix/Linux jest dojrzałym, wydajnym, skalowalnym i niezawodnym systemem operacyjnym. Unix/Linux potrafi obsłuŝyć równocześnie dwa razy więcej uŝytkowników niŝ serwer Windows NT o podobnych parametrach (np. samba 3 jako serwer plików). MoŜliwości uruchomiania programów dla Windows - za pomocą emulacji lub programów typu Wine Lindows

46 Linux Dystrybucje Red Hat - Red Hat 6.2, 7.1, 7.3, 8, 9, Fedora Core 1, Fedora Core 2, Fedora Core 3 htp://redhat.com.pl Suse Linux Professional Mandrakelinux Debian Slackware Linux Knoppix Aurox jądro Move przenośnym systemem operacyjnym Turbolinux - Azja Red Hat, SuSe, Mandrake...są obecnie komercyjnie dla serwerów. Red Hat Advanced Server 2.1, Red Hat Enterprise Linux 3.0, Red Hat Enterprise Linux 4.0 Beta

47 Systemy 64-bitowe Red Hat Enterprise Linux 3.0 (dla Itanium i AMD64) Windows XP Windows 2003 Sun Solaris (Open Solaris)

48 Jakie cele wpłynęły na rozwój systemów efektywne działanie systemu komputerowego a zwłaszcza wykorzystanie procesora wygodne środowisko do opracowywania i wykonywania programów lokalnie i zdalnie

49 Cechy dobrego systemu operacyjnego wieloprocesorowość (SMP) wielozadaniowość - moŝliwość wykonywania naraz więcej niŝ jednego zadania (zadania wsadowe - w tle, zadania interaktywne - wymagające ciągłego dialogu) wielodostęp - moŝliwość jednoczesnej pracy wielu uŝytkowników wydajność zarządzanie RAM (Windows do 4 GB RAM) maszyna wirtualna: JavaVM skalowanie

50 Cechy dobrego systemu operacyjnego elastyczność i uniwersalność - umoŝliwia dostosowanie systemu do róŝnych warunków i sposobów działania interfejs uŝytkownika: tekstowy lub graficzny - GUI niezawodność (dostępność), ochrona danych: stabilność systemu; odporność na awarie sprzętu i błędy w oprogramowaniu; - autoryzowanie dostępu do danych; ograniczanie praw uŝytkowników do zasobów systemu komputerowego; bezpieczeństwo, odporność na ataki wirusów i robaków architektura mikro jądra - jedynie niezbędne funkcje podsystem sieciowy łatwość korzystania i zarządzania

51 Pozycjonowanie SO Firmy MSP DuŜe Edukacja rodzinne firmy Aplikacje Windows Unix \ Unix \ Linux firmowe Windows Linux?? Linux Bazy Danych / Windows / Unix / Linux Serwer Web Linux?? Linux Serwer plików Stacja robocza Windows / Linux??

52 Przyszłość systemów operacyjnych Wspólny interfejs uŝytkownika. Cross-platform - korzystanie z komputerów działających pod systemem X na komputerach działających pod systemem Y WWW i Java - system operacyjny zbędny? Multimedia, obsługa poleceń dawanych głosem

53 Jak podchodzić do wdraŝania nowego systemu operacyjnego Jak podchodzić do planowania aktualizacji, wdraŝania nowego systemu operacyjnego Co potrzebujemy? Jakim sprzętem dysponujemy? Jakie aktualizacje, upgrade sprzętu naleŝy dokonać? Jaki będzie przewidywany koszt tych aktualizacji lub zakup nowego sprzętu Jakie warianty systemu operacyjnego są oferowane? Jaki jest koszt poszczególnych licencji? Jakie są wymagania i moŝliwości uŝytkowania pozostałego oprogramowania?

54 Jak podchodzić do wdraŝania nowego systemu operacyjnego Jaki jest koszt zmian w uŝywanym aktualnie oporgramowaniu? Jakie jest przygotowanie administratorów, działu wsparcia uŝytkowników, uŝytkowników końcowych (biznesowych)? Co moŝemy zyskać? Co moŝemy stracić? Kto potrzebuje w pierwszej kolejności nowego systemu? (Who needs and who doesn t) Kto moŝe poczekać z przechodzeniem do nowego systemu i pozostać przy istniejącym systemie? Jak zorganizować szkolenia? Bezpieczeństwo danych? Czy jesteśmy w stanie odtworzyć nasze dane z posiadanych przez nas kopii lub tylko zakładamy, Ŝe powinnyśmy?

55 Jaki system wybrać Wydajność, Stabilność, Niezawodność Bezpieczeństwo dostępne w systemie aplikacje: środowisko graficzne, przeglądarki internetowe, aplikacje typu office Niewygórowana cena brak nacisku ze strony producenta SO na zmiany wersji (upgrade) wsparcie - znalezienie partnerów w stanie wspierać, serwisować SO wiedza uŝytkowników - edukacja, kursy wiedza administratorów - edukacja, kursy Czy zapewni nam to MS Windows? wirusy oraz robaki internetowe wysokie koszty uŝytkowania

56 Jaki system wybrać? Cecha Windows 2000/ Windows XP Windows Vista Windows 7??? Linux Unix (Solaris)

57 Literatura, Zasoby: A. Silberschatz, P.B. Galvin, Podstawy systemów operacyjnych, WNT, Warszawa PND_ html William Stallings, Systemy Operacyjne. Podręcznik akademicki, Robomatic, Polska Strona poświęcona Windows Microsoft Polska WinPlanet Nieoficjalna strona XP Linux Red Hat Linux Red Hat Polska Aurox, Polski Linux (Red Hat) Windows Vista Minasi: Mastering Windows Server