Informatyka. informatyka i nauki komputerowe (computer science)

Transkrypt

1 Informatyka informacja i jej reprezentacje informatyka i nauki komputerowe (computer science) algorytmika efektywność algorytmów poprawność algorytmów złożoność obliczeniowa, problemy NP-trudne (NP-zupełne) struktury danych nauka programowania, teoria języków programowania

2 Informatyka nauki pokrewne matematyka komputerowa (teoria liczb, problem czterech barw, QED - quod erat demonstrandum) fizyka komputerowa (fizyka cząstek elementarnych, symulacje atmosfery, symulacje wybuchów jądrowych) chemia komputerowa (chemia kwantowa) biologia (symulacje ekologiczne, obieg substancji i energii w przyrodzie) nauki o poznaniu ekonomia komputerowa (przewidywanie rozwoju gospodarczego) nauki humanistyczne (odkrycie Ameryki przez Kolumba, archeologia, geografia -GIS, badania literackie)

3 Systemy operacyjne System operacyjny nadzoruje i koordynuje posługiwanie się sprzętem przez różne programy użytkowe, które pracują na zlecenie różnych użytkowników system operacyjny jest jak rząd

4 Historia systemów operacyjnych pierwsze komputery obsługiwane przez człowieka programista i operator w jednej osobie ogólne programy obsługi urządzeń -pierwsze biblioteki kompilatory języków Fortran, Cobol,... niewykorzystana moc komputerowa -zawód operatora, grupowanie zadań (praca wsadowa) ograniczone możliwości kontrolowania procesu przez operatora automatyczne porządkowanie procesów (ang. automatic job sequencing) monitor rezydujący (program ładujący, porządkowanie zadań, interpretator kart sterujących)

5 Historia systemów operacyjnych - c.d. urządzenia wejścia-wyjścia były bardzo powolne (wprowadzono taśmy magnetyczne -tryb pośredni, niezależność od urządzeń) buforowanie spooling (ang. simultaneous peripheral operation on-line), wykorzystanie dysków, wzajemne uniezależnienie wejścia, procesora i wyjścia wieloprogramowość wieloprocesowość -podział czasu

6 Systemy rozproszone podział zasobów przyśpieszenie obliczeń niezawodność łączność

7 Systemy czasu rzeczywistego przetwarzanie danych na bieżąco szybka reakcja na zaistniałe sytuacje przykłady zastosowań nadzorowanie eksperymentów naukowych sterowanie procesami przemysłowymi systemy wizualizacji Systemy jednostanowiskowe przeszłość

8 Procedury obsługi przerwań zapamiętanie adresu przerwanego rozkazu wyłączanie innych przerwań priorytety przerwań -przykład złącza asynchronicznego 1200 bodów: znaki przychodzą co ok. 8ms (8000µs), a procedura obsługi może wstawić znak do bufora w 20µs szybsze urządzenia korzystają z DMA (ang. direct memory access)

9 Struktura wejścia-wyjścia system sterowany zdarzeniami -przerywane oczekiwanie urządzenie wejścia-wyjścia sygnalizuje przerwanie na początku operacji -każe procesorowi czekać po zakończeniu operacji tablica stanów urządzeń dualny tryb pracy -tryb monitora i użytkownika

10 ochrona sprzętowa system pośredniczy w wykonywaniu rozkazów uprzywilejowanych system musi chronić wektory przerwań i procedury obsługi rejestry bazowy i graniczny zastosowania przerwania zegarowego zapobieganie nieskończonym pętlom podział czasu między procesy pamiętanie bieżącego czasu

11 Wejście wyjście Programy mogą obsługiwać urządzenia wejścia-wyjścia za pośrednictwem systemu operacyjnego: specjalny rozkaz systemu dowolny wyjątek (ang. exception)

12 Różne klasy komputerów systemy wieloprocesorowe łagodna degradacja (awaria jednego z procesorów) procesor zapasowy (system Tandem) wieloprzetwarzanie symetryczne -kopia systemu operacyjnego pracuje na każdym procesorze (Encore Unix na Multimax) wieloprzetwarzanie asymetryczne (z procesorem głównym) -Remote Job Entry Komputery osobiste boforowanie, spooling, wielozadaniowość brak ochrony

13 Struktury systemów operacyjnych system podzielony na moduły zarządzanie procesami tworzenie i usuwanie procesów zatrzymywanie i wznawianie procesów dostarczanie mechanizmów synchronizacji procesów dostarcznie mechanizmów komunikacji między procesami dostarczanie mechanizmów obsługi blokad

14 Moduły systemów operacyjnych zarządzanie pamięcią operacyjną ewidencja zajętych obszarów pamięci i ich własności decydowanie o tym, które procesy są ładowane do pamięci przydzielanie i zwalnianie pamięci zarządzanie pamięcią pomocniczą zarządzanie wolnymi obszarami przydzielanie pamięci zarządzanie systemem wejścia-wyjścia system buforowo-notatnikowy interfejs do programów obsługi urządzeń sprzętowych programy obsługi poszczególnych urządzeń

15 Moduły systemów operacyjnych zarządzanie plikami tworzenie i usuwanie plików zwykłych i katalogów elementarne operacje do manipulowania plikami odwzorowywanie plików na obszary pamięci pomocniczej składowanie na trwałych nośnikach system ochrony praca sieciowa system interpretacji poleceń

16 Usługi systemu operacyjnego wykonywanie programów operacje wejścia-wyjścia manipulowanie systemami plików komunikacja (pamięć dzielona, przesyłanie komunikatów) wykrywanie błędów podział zasobów rozliczanie ochrona danych

17 Programy systemowe manipulowanie plikami tworzenie i zmiana zawartości plików informowanie o stanie systemu kompilatory i interpretatory języków programowania programy komunikacyjne programy użytkowe, interpretator poleceń

18 Różne struktury systemów prosta struktura (MS-DOS) podejście warstwowe (Unix) maszyny wirtualne każdy proces otrzymuje wirtualną kopię komputera rozłączność różnych sesji -nie potrzeba mechanizmów ochrony brak podziału zasobów -wirtualne sieci