KOMPIUTERIŲ
ARCHITEKTŪRA ir
OPERACINĖS SISTEMOS
Doc. Stasys Maciulevičius
Kompiuterių katedra
[email protected]
1
Septintosios paskaitos turinys
 Virtualioji atmintis
 Segmentavimas ir puslapiavimas
 Adresų transliavimas. Greitoji adresų transliacija
 Pertrauktys. Pertraukčių apdorojimas
 Informacijos perdavimo principai
 Magistralių hierarchija
 Magistralių tipai: ISA, EISA, PCI, …
 Magistralių arbitražas
 Įvestis ir išvestis




Įvesties ir išvesties problemos
Programa valdomi duomenų mainai
Prievadai (portai)
TKA
 Magnetiniai diskai ir jų sąsajos
2010-2012
S.Maciulevičius
2
Aštuntosios paskaitos turinys
Kodėl taip reikalinga OS?
OS istorija
Multiprogramavimas, laiko skirstymas
Pagrindinės OS funkcijos
Procesai ir jų valdymas
Sinchronizavimas, kritinės sekcijos
Gijos
Tinklo OS
Naujosios OS
2010-2012
S.Maciulevičius
3
Kas būtų, jei OS nebūtų?
Kompiuterių darba valdyti mašinos komandų lygiu labai sudėtingas ir varginantis darbas:
Norint perskaityti duomenų bloką iš disko, reikia
panaudoti 16 skirtingų komandų, kurių
kiekviena turi iki 13 parametrų (takelio numeris,
sektoriaus numeris ir t.t.).
Baigus operaciją, kontroleris grąžina 23
parametrus, kurie apibūdina operacijos būseną,
klaidos kodą ir t.t.
Kas norėtų taip programuoti?
2010-2012
S.Maciulevičius
4
Vartotojas ir kompiuteris
Vartotojas
Vartotojo programos
Taikomosios programos
Programavimo sistemos
Operacinė sistema
Pagalbinės
programos
Kompiuterio aparatūra
2010-2012
S.Maciulevičius
5
Operacinės sistemos struktūra
Vartotojas
Taikomosios programos
OS komandų interpretatorius,
kompiliatoriai, ryšių redaktoriai, įkrovėjai
Loginio valdymo primityvai
(atminties valdymas, užduočių planavimas)
Fizinio valdymo primityvai - OS branduolys
Kompiuterio aparatūra
2010-2012
S.Maciulevičius
6
OS istorijos periodai
Pirmasis periodas - 1945-1955 m.
Pirmosios mašinos. Specialistai-universalai: ir
projektuoja, ir eksploatuoja, ir programuoja. OS
užuomazgos: jos tebuvo matematinių ir tarnybinių
paprogramių biblioteka.
Antrasis periodas - 1955-1965 m.
Išaugo kompiuterių patikimumas (puslaidininkinės
schemos), pasirodė pirmosios algoritminės
kalbos. Sukurtos pirmosios paketinio
apdorojimo sistemos.
Sukurtos užduočių valdymo kalbos.
2010-2012
S.Maciulevičius
7
OS istorijos periodai
Trečiasis periodas - 1965-1980 m.
Integrinės mikroschemos. Programiškai suderintų
mašinų šeimos (IBM/360). Reikalingas ir OS
suderinamumas.
OS/360 - sistema - monstras: tūkstančiai
programuotojų, milijonai asemblerio eilučių,
tūkstančiai klaidų.
Multiprogramavimas
Laiko paskirstymo sistemos.
2010-2012
S.Maciulevičius
8
OS istorijos periodai
Ketvirtasis periodas - 1980 m- .
Aukšto integracijos lygio mikroschemos. Personalinių
(asmeninių) kompiuterių era.
MS-DOS - Windows
Unix
Tinklo operacinės sistemos
2010-2012
S.Maciulevičius
9
Pirmosios operacinės sistemos
 Pirmieji monitoriai - valdančios programos
automatizuotam perėjimui nuo vienos užduoties prie
kitos:
2010-2012
S.Maciulevičius
10
Užduočių valdymo kalba
$JOB
$FORTRAN
Programos tekstas
$LOAD
$RUN
Duomenys
$END
2010-2012
S.Maciulevičius
11
Multiprogramavimas
2010-2012
S.Maciulevičius
12
Multiprogramavimas
P1,P2,P3 - programų vykdymas procesoriuje,
I/O1, I/O2 - įvestis ir išvestis
P1
P2
P3
I/O1
I/O2
2010-2012
S.Maciulevičius
13
Multiprogramavimas
Multiprogramavimą užtikrinančią OS sudaro dviejų
tipų programos:
· valdančios programos, kurios valdo sistemos
funkcionavimą ir užduočių apdorojimo procesą;
· apdorojančios programos, kurios dirba
valdančiųjų programų priežiūroje ir sistemoje yra
kaip atskiri darbo vienetai; šios programos
nenaudoja privilegijuotų komandų ir dirba uždavinio
režime.
Valdančios programos - tai sistemos branduolys,
sukurtas kompiuterinės sistemos resursams
valdyti. Valdančias programas galima skirstyti į tris
grupes
S.Maciulevičius
2010-2012
14
Multiprogramavimas
1) Uždavinių valdymo programos užtikrina loginį
interfeisą tarp aparatūros ir likusios programinės
įrangos. Kai kuriose sistemose jos vadinamos OS
supervizoriumi.
Supervizorius vykdo tokias funkcijas:
- apdoroja pertrauktis;
- skirsto pagrindinę atmintį;
- realizuoja dinaminį atminties valdymą;
- stebi taimerį, užduočių vykdymą.
2010-2012
S.Maciulevičius
15
Multiprogramavimas
2) Užduočių valdymo programos užtikrina loginę
sąsają (interfeisą) tarp uždavinių valdymo ir
operatoriaus. Jos vykdomos lygiai taip pat, kaip ir
vartotojo užduotys, bet dažnai turi kiek aukštesnes
teises.
Užduočių valdymo programos vykdo tokias funkcijas:
- analizuoja užduočių srautą;
- paruošia užduotis vykdymui;
- gauna sistemos resursus;
- apdoroja užduočių vykdymo pabaigas;
- analizuoja ir apdoroja operatoriaus komandas;
- perduoda vykdomos programos pranešimus
operatoriui.
2010-2012
S.Maciulevičius
16
Multiprogramavimas
3) Duomenų valdymo programos užtikrina
programinę sąsają (interfeisą) tarp apdorojančių
programų ir išorinės atminties. Jos atlieka tokias
funkcijas:
- išskiria sritis išorinėje atmintyje;
- tvarko duomenų rinkinių katalogus;
- vykdo kai kurias pagalbines I/O operacijas
(OPEN, CLOSE ir t.t.);
- vykdo I/O operacijas, įskaitant operacijų vyksmo
stebėjimą, paieškos programas ir t.t.
2010-2012
S.Maciulevičius
17
Multiprogramavimas
Apdorojančias programas galima skirstyti į tris
grupes:
1) programavimo kalbų kompiliatorius,
2) aptarnaujančias programas (pvz., ryšių
redaktorius),
3) taikomąsias programas (pvz., finansinės
apskaitos programa).
2010-2012
S.Maciulevičius
18
Laiko skirstymas
P1,P2,P3 - programų vykdymas procesoriuje,
I/O1, I/O2 - įvestis ir išvestis
P1
P2
P3
I/O1
I/O2
2010-2012
Laiko kvantai
S.Maciulevičius
19
Kas yra operacinė sistema?
 Resursų tvarkytoja (menedžeris) -procesorius (CPU), pagrindinė (darbinė)
atmintis, įvesties ir išvesties įtaisai, išorinė
atmintis
 Valdymo programa -- valdo vartotojo
programų vykdymą
 Išplėstoji mašina -- išplečia kompiuterio
funkcionalumą ir abstrakciją
2010-2012
S.Maciulevičius
20
OS paslaugų architektūrinės priemonės
Aparatūrinės priemonės
Branduolio/Vartotojo režimai
Apsaugotosios komandos
Bazės ir ribos registrai
Pertrauktys
Pertraukčių vektoriai
Sistemos iškvietimas Trap komandos ir trap vektoriai
Įvedimas ir išvedimas Pertrauktys ar atvaizdavimas į atmintį
Planavimas
Taimeris
Sinchronizavimas
Nedalijamos (atomic) komandos
Virtualioji atmintis
Sparčiosios transliacijos buferis (TLB)
OS paslauga
Atminties apsauga
2010-2012
S.Maciulevičius
21
OS funkcijos
Skirsime dvi funkcijų grupes:
1) vartotojui skirtos funkcijos:
 įvesties ir išvesties valdymas
 failų sistemos tvarkymas
 programų valdymas
2) sisteminės funkcijos:
 atminties valdymas
 atminties apsauga
 resursų tvarkymas
 apskaita
2010-2012
S.Maciulevičius
22
Įvesties ir išvesties valdymas
Įvesties ir išvesties posistemis atlieka sąsajos
(interfeiso) tarp pagrindinės ir išorinės atminčių
funkcijas.
Operacinė sistema atsako už pagrindinėje atmintyje
esančių buferių aptarnavimą. Joje yra ir įrenginių
tvarkyklės (driver - OS modulių, tiesiogiai
bendraujančių su įvesties ir išvesties įrenginiais)
rinkinys.
Įvesties ir išvesties posistemio darbas tarpusavyje
tampriai susietas su failų bei išorinės atminties
valdymu.
2010-2012
S.Maciulevičius
23
Įvesties ir išvesties valdymas
Tam skirtos programos suskirstytos į kelis lygius.
Žemiausieji lygiai “ekranuoja” aparatūros ypatumus,
o aukštesnieji užtikrina patogią sąsają vartotojui.
Pagrindinis principas - programa nepriklauso nuo to,
kur laikomi duomenys.
Unifikuota išorinių įtaisų vardų sistema.
Klaidų apdorojimas - pradžioje apatiniame lygyje, jei
ten nepavyksta - aukštesniame.
Dauguma įvesties ir išvesties operacijų - asinchroninės
(procesorius pereina prie kitos užduoties; apie
operacijos pabaigą jis informuojamas pertraukties
signalu).
2010-2012
S.Maciulevičius
24
Įvesties ir išvesties valdymo lygiai
Taikomoji programa
Bibliotekinės funkcijos
Sisteminės iškvietos
a - pertraukčių užklausos
b - įrenginių valdymo
komandos
c - duomenys
Sisteminių iškvietų apdorojimas
Duomenų
buferizacijos sistema
Įrenginių tvarkyklės
Pertraukčių apdorojimas
a
b
c
2010-2012
S.Maciulevičius
25
Tvarkyklės
Įvesties ir išvesties valdymo programa, kuri
priklauso nuo konkretaus įtaiso, vadinama
įtaiso tvarkykle (driver).
Pavyzdžiui, disko tvarkyklė operuoja tokiais
objektais, kaip cilindrai, takeliai, sektoriai,
galvutės pozicionavimo parametrai, ir užtikrina
teisingą disko darbą.
Tvarkyklė gauna užklausą iš programos ir
sprendžia, kaip ją vykdys. Jei tuo momentu
tvarkyklė laisva, ji pradeda nedelsiant aptarnauti
užklausą. Jei užimta, užklausa patenka į eilę.
2010-2012
S.Maciulevičius
26
Failų sistemos tvarkymas
Failų sistema - tai OS dalis, realizuojanti patogią vartotojui
sąsają su jam reikalingais duomenimis, kurie saugomi diske
(diskelyje), taip pat užtikrina galimybę tuo pačiu metu kreiptis
į failą keliems vartotojams ir procesams.
Failų sistema aprūpina vartotojus atmintimi ilgalaikiam
programų ir duomenų saugojimui. Tokia išorinė atmintis
abstrakčiu požiūriu - tai įvardytų objektų (failų) rinkinys. Failų
sistemos funkcijų sąraše - failų ir katalogų kūrimas,
manipuliavimas, failų apsauga, buferizavimas ir t.t.
Plačiąją prasme failų sistema apima:
 diske saugomų failų visumą;
 duomenų struktūras, reikalingas failams tvarkyti (katalogai,
failų deskriptoriai, informacija apie vietą diske);
 failus tvarkančios programos (failų kūrimui, naikinimui,
kopijavimui, perkėlimui, įrašymui ir t.t.).
2010-2012
S.Maciulevičius
27
Failų tipai
 paprastieji failai
- tekstiniai
- dvejetainiai
 specialūs failai
- su įvesties ir išvesties įtaisais asocijuoti
failai, kad I/O operacijos būtų vykdomos
kaip failų skaitymo/rašymo operacijos
 failai-katalogai
- failų sąrašas ir failų atributai
2010-2012
S.Maciulevičius
28
Failų atributai
informacija apie kreipties teises
slaptažodis
failo savininkas
failo autorius
požymiai (“tik skaityti”, “paslėptasis failas”,
“sisteminis failas”, ..., “laikinasis failas” )
įrašo ilgis
sukūrimo, paskutinio panaudojimo ir
paskutinio pakeitimo laikai
failo ilgis
maksimalus failo ilgis
2010-2012
S.Maciulevičius
29
Procesai
Procesu vadinama tuo metu vykdoma programa
(dinaminis jos vaizdas). Ši sąvoka - tai abstrakcija,
kurią pasiūlė OS kūrėjai ir kuri duoda galimybes stebėti
ir valdyti kelių vienu metu vykdomų programų darbą.
Fiziškai proceso atvaizdą sudaro:
 vykdomasis programos kodas (dar vadinamas teksto
arba programos sekcija)
 duomenys - kintamieji, buferiai ir t.t. (vartotojo duomenų
sekcija)
 būsenos ar konteksto informacija - duomenys,
reikalingi procesui restartuoti (neprarandant informacijos).
2010-2012
S.Maciulevičius
30
Proceso būsenų diagrama
Planuotojas
Proceso
sukūrimas
Naujas
1
2
Paruoštas
Vykdomas
3
Įvykis yra
5
Laukiantis
2010-2012
Proceso
užbaigimas
S.Maciulevičius
6
Sustabdytas
4
Laukia įvykio
31
Proceso būsenų diagrama
Naujas procesas - ką tik sukurtas - turi savo proceso ID, į
atmintį įvestos duomenų struktūros , …
Paruoštas procesas - laukia, kol atsilaisvins procesorius;
multiprograminėje sistemoje gali gūti daug tokių procesų
Vykdomas procesas - vienintelis, jei sistema
vienprocesorinė; multiprocesorinėje sistemoje tokių
procesų gali būti daug
Laukiantis (blokuotas) procesas - buvo vykdomas, bet
dabar laukia kokio nors įvykio (pvz., duomenų įvedimo ar
išvedimo)
Sustabdytas (užbaigtas) procesas - buvo baigtas normaliai
ar nutrauktas dėl kokių nors priežasčių; sistema turi
registruoti šį faktą
2010-2012
S.Maciulevičius
32
Būsenų diagramos perėjimai
1) Proceso kūrimas baigtas, ir OS gali jį perduoti sistemai
2) Kai vienas procesas išeina iš būsenos Paruoštas į
Vykdomas, planuotojas peržiūri paruoštus procesus ir
parenka vieną pagal tam tikrą algoritmą
3) Procesui neleidžiama monopolizuoti CPU viasam
laikui; jei procesas užsitęsia, jis gali būti nutrauktas po
nustatyto laiko arba atsiradus aukštesnio prioriteto
procesui
4) Vykdomam procesui reikalingas koks nors veiksmas ar
įvykis (dažniausiai įvedimas), ir procesas turi laukti jo
pabaigos
2010-2012
S.Maciulevičius
33
Būsenų diagramos perėjimai
5) Kai veiksmas atliktas ar sulauktas įvykis, OS pažadina
laukusį procesą ir perkelia jį į būseną Paruoštas
6) Procesas baigiasi normaliai; kartais jis priverstinai
užbaigiamas dėl klaidos
Procesas retais atvejais gali būti perkeltas iš būsenos
Laukiantis į Sustabdytas; tai būna šalutinis kito
proceso ar įvykio poveikis.
2010-2012
S.Maciulevičius
34
Proceso kontekstas
2010-2012
S.Maciulevičius
35
Procesų planavimas
Trys žingsniai:
1) vykdomo proceso pakeitimo kitu momento
nustatymas,
2) proceso parinkimas vykdymui,
3) kontekstų perjungimas.
1 ir 2 žingsniai realizuojami programiškai, 3 pagrindinai aparatūros priemonėmis.
Vienas aktyvus procesas pakeičiamas kitu, kai:
- procesas sėkmingai baigiamas ir palieka sistemą,
- įvyksta klaida,
- procesas pereina į laukimo būseną,
- pasibaigia jam skirtas laiko kvantas.
2010-2012
S.Maciulevičius
36
Vienalaikiai (Concurrent) procesai
Nepriklausomi procesai - nepalaiko ryšio, neturi
bendrų duomenų.
Tokio proceso skaičiavimų rezultatai yra
deterministiniai ir priklauso tik nuo įėjimo duomenų.
Kooperuojantys procesai:
 Komunikuoja perduodami pranešimus ar naudodami
bendrus duomenis
 Dirba kooperatyviai, siekdami bendro tikslo
Tokių procesų skaičiavimų rezultatai gali priklausyti
nuo procesų tarpusavio sąveikos ir nuo jų santykinio
vykdymo greičio
2010-2012
S.Maciulevičius
37
Procesų sinchronizavimas
Procesai dažnai sąveikauja, pavyzdžiui:
1) vienas procesas turi perduoti duomenis kitam
procesui,
2) keli procesai apdoroja duomenis, esančius tame
pačiame faile.
Rezultatų spausdinimas (spausdinimo serveris):
- serveris spausdina iš eilės visus failus, kurių vardai įtraukti į
sąrašą;
- procesai-klientai į šį sąrašą įrašo savo failo vardą;
- vietą sąraše nurodo kintamasis NEXT.
Funkcionavimo mechanizmas:
2010-2012
S.Maciulevičius
38
Procesų sinchronizavimas
Procesas A
A1 Skaityti NEXT
A2 Įrašyti failo
vardą FailasA
Failų
sąrašas
A3 Padidinti NEXT
Duom2
Spausdinimo
serveris
Tekstas1
Spausdina
į sąrašą
įtrauktus
failus
Rez2
NEXT
Procesas B
B1 Skaityti NEXT
B2 Įrašyti failo
vardą FailasB
A1
B3 Padidinti NEXT
A2
B1 B2
Bendri duomenys
2010-2012
S.Maciulevičius
A3
B3
t
39
Kritinė sekcija
Kritinė sekcija - tai programos dalis, kurioje atliekami veiksmai
su bendrai naudojamais duomenimis. Kad programa duotų
teisingus rezultatus, reikia užtikrinti, kad kritinėje sekcijoje
tuo pačiu metu būtų tik vienas procesas.
Geras būdas kritinei sekcijai tvarkyti - semaforų naudojimas.
Semaforu vadinamas sveikąsias teigiamas reikšmes įgyjantis
kintamasis S, kruio rikšmes nustato du primityvai - P ir V:
V(S): nedalomu veiksmu S reikšmė padidinama 1;
P(S): jei galima, nedalomu veiksmu S reikšmė sumažinama 1;
jei S=0, tai S sumažinti negalima, todėl procesas laukia, kol
simažinimas bus galimas.
2010-2012
S.Maciulevičius
40
Dvejetainio semaforo panaudojimas
Resursas
laisvas?
S = 1?
Ne
Blokuoti
procesą
Užimti resursą
S := 0
KRITINĖ
SEKCIJA
Atlaisvinti
resursą
S := 1
2010-2012
S.Maciulevičius
41
Gamintojo ir vartotojo sinchronizavimas
Gamintojo procesas
Vartotojo procesas
Paruošti duomenis
P(ub);
P(lb);
P(ks);
P(ks);
Paimti duomenis iš
buferio
įrašyti duomenis į
buferį
V(ks);
V(ks);
V(lb);
V(ub);
Semaforai: lb - laisvų buferių skaičius
ks - kritinės sekcijos apsaugos
ub - užimtų buferių skaičius
2010-2012
S.Maciulevičius
42
Aklavietės
Alavietė - tai sinchronizacijos variantas, kai du procesai laukia vienas kito.
Procesas A
A1
A2
A3
A4
Procesas B
...
Užimti SPAUSDINTUVĄ.
...
Užimti DISKĄ
...
Atlaisvinti SPAUSDINTUVĄ
...
Atlaisvinti DISKĄ
...
A1
A2 A blokuotas
B1
B2
B1
B2
B3
B4
...
Užimti DISKĄ
...
Užimti SPAUSDINTUVĄ.
...
Atlaisvinti DISKĄ
...
Atlaisvinti SPAUSDINTUVĄ
...
A1
B blokuotas
t
2010-2012
A2
A3 A4
B1
B2 B3 B4
t
S.Maciulevičius
43
Gijos
Gija - tai sąlyginai savarankiškas programos fragmentas.
Kiekvienas procesas gali būti suskaidytas į atskiras gijas.
Tokiu atveju uždavinys gali būti išspręstas greičiau, panaudojant
pseudolygiagretų (vienprocesorinėje sistemoje) arba lygiagretų
(multiprocesorinėje sistemoje) jos atskirų dalių vykdymą.
Tradicinėse OS gijos sąvoka atitinka proceso sąvoką. Tačiau
skirtingos gijos vieno proceso ribose mažiau nepriklausomos
lyginant su skirtingais procesais:
- visos tokios gijos turi tą pačią adresų erdvę,
- nėra reikalo apsaugoti vieną giją nuo kitos,
- tokios gijos sprendžia tą pačią vartotojo užduotį.
2010-2012
S.Maciulevičius
44
Gijos
Gijos turi savo:
- programos skaitiklį,
- steką,
- registrus,
- gijas-palikuonis,
- būseną.
Gijos bendrai naudoja:
- adresų erdvę,
- globaliuosius kintamuosius,
- atidarytus failus,
- taimerius,
- semaforus,
- statistinę informaciją.
2010-2012
S.Maciulevičius
45
Daugelio gijų skaičiavimai
Multipleksavimas tarp gijų:
N1
ctxt1
N2
ctxt2
ctxtm
L: rload A
...
N2
rload req
A
N1
L
ctxt1
A
V
N1
start
L
ctxt1
V
2010-2012
S.Maciulevičius
46
OS struktūros
Per kelis dešimtmečius OS struktūros keitėsi. Žinomi
keli pagrindiniai jų struktūrų variantai:
 monolitinės sistemos,
 kelių lygių sistemos,
 kliento-serverio sistemos,
 mikrobranduolio sistemos,
 objektiškai orientuotos sistemos.
2010-2012
S.Maciulevičius
47
Monolitinės OS
Monolitinė OS - tai
tarsi jokios
struktūros
išskyrimas. Tokia OS
parašyta kaip
rinkinys procedūrų,
kurios esant reikalui
kreipiasi į kitas
procedūras.
iš taikomųjų programų
sistemos sąsaja
operacinės
sistemos
moduliai
Aparatūra
2010-2012
S.Maciulevičius
48
Monolitinės OS
Tokios struktūros OS kiekviena procedūra turi savo
parametrų rinkinį, kreipiniai į kitas realizuojami
standartiniu iškvietimo-grįžimo būdu. Atskiros procedūros
sukompiliuojamos, o po to susiejamos (surišamos) į
vieningą objektinį failą.
Tokios buvo pirmosios Unix ir NetWare branduolių versijos.
Ir monolitinės OS gali būti šiek tiek struktūrizuotos, išskiriant:
 pagrindinę programą, kuri iššaukia servisines procedūras,
 rinkinį servisinių procedūrų, kurios realizuoja sistemines iškvietas,
 rinkinį pagalbinių procedūrų (utilitų), aptarnaujančių servisines
procedūras.
Kiekvieną sisteminę iškvietą atitinka sava servisinė
procedūra.
2010-2012
S.Maciulevičius
49
Monolitinės OS
Turime tokį vaizdą:
Pagrindinė
programa
(main)
Servisinės
procedūros
Pagalbinės
programos
(utilitai)
2010-2012
S.Maciulevičius
50
Kelių lygių sistemos
Aukščiau pateiktas struktūrizavimas apibendrinamas kelių
lygių hierarchija. Lygiai atitinka OS funkcijų grupes failų sistemą, procesų valdymą, įrenginių valdymą ir t.t.
Kiekvienas lygis bendrauja tik su kaimyniniu.
1968 m. sukurta paketinė sistema THE turėjo 6 lygius:
0 - procesoriaus laiko skirstymas,
1 - atminties valdymas,
2 - ryšys tarp konsolės ir procesų,
3 - procesų ryšys su abstrakčiais I/O įtaisais,
4 - vartotojų programos,
5 - sisteminis operatorius.
Šis principas panaudotas kai kuriems Unix variantams
realizuoti.
2010-2012
S.Maciulevičius
51
Klientų-serverio modelis
Tai - dar vienas struktūrizavimo apibendrinimas. Ðiame
modelyje turime serviso naudotoją - klientą - ir šio
serviso teikėją - serverį.
Jų sąveika standartizuojama. Klientai gali būti skirtingi,
tačiau užsakyti paslaugas privalo serveriui
suprantamu būdu. Klientas paprastai būna
iniciatoriumi.
Klientų-serverių modelis - patogus kaip koncepcinis
modelis. Jis sėkmingai naudojamas ir kitokiai
programinei įrangai kurti.
OS pagal funkcijų grupes gali būti išskirti keli serveriai.
Kiekvienas iš jų dirba vartotojo režime.
2010-2012
S.Maciulevičius
52
Klientų-serverio modelis
Failų
serveris
Atminties
serveris
Taikomoji
programa
Spausdinimo
serveris
Procesų
serveris
Atsakymas
Tinklo
serveris
Užklausa
Vartotojo režimas
Branduolio režimas
Užklausa
Mikrobranduolys
Atsakymas
Aparatūra
2010-2012
S.Maciulevičius
53
Tinklo operacinės sistemos
Siaurąja prasme tinklo OS - tai atskiro kompiuterio
OS, kuri įgalina kompiuterį dirbti tinkle.
Lokalių resursų valdymo priemonės
Apvalkalas
(Lokali OS)
Serverio dalis
Kliento dalis
Savo resursų
pateikimo bendram
naudojimui priemonės
Nutolusių resursų ir
paslaugų užklausimo
priemonės
Ryšio (komunikavimo) priemonės
Jungimas prie tinklo
2010-2012
S.Maciulevičius
54
Tinklo operacinės sistemos
Tinklo OS struktūroje galima išskirti tokias dalis:
 kompiuterio lokalių resursų valdymo priemones: atminties
skirstymą procesams, procesų planavimą ir dispečerizavimą, procesų
valdymą, periferinių įrenginių valdymą ir kt.;
 savo resursų ir paslaugų pateikimo bendram naudojimui
priemones (serveris): failų ir įrašų blokavimą (būtiną kartu
naudojant informaciją), tinklo resursų vardyno vedimą, svetimų
kreipinių į savo failų sistemą ir DB apdorojimą, kitų kreipinių į savo
periferinius įrenginius eilių tvarkymą ir kt.;
 nutolusių resursų ir paslaugų užklausimo priemones
(redirektorius): nutolusių resursų užklausų atpažinimą ir
nukreipimą, atsakų iš serverių priėmimą ir pertvarkymą į lokalų
formatą;
 ryšio (komunikavimo) priemones, užtikrinančias pranešimų
mainus tinkle (pranešimų adresavimą ir buferizavimą, maršruto
parinkimą, perdavimo patikimumo užtikrinimą).
2010-2012
S.Maciulevičius
55
Tinklo operacinės sistemos
Tinklo komponentų sąveika:
Kompiuteris 1 (klientas)
Kompiuteris 2 (serveris)
Taik. programa 1
Taik. programa 2
Redirektorius 1
Lokali
OS 1
Kliento
dalis 1
Serverio
dalis 2
Ryšio priemonės
HD
Ryšio priemonės
Spausdintuv.
HD
Lokalūs resursai
Lokalūs resursai
2010-2012
Lokali
OS 2
S.Maciulevičius
56
Tinklo operacinės sistemos
Pirmasis kompiuteris - “grynas” klientas, o antrasis - “grynas”
serveris.
Pirmajame nėra serverio dalies, užtat išskirtas kliento redirektorius,
kuris perima visas taikomųjų programų užklausas ir jas
analizuoja: jei užklausa skirta savo resursui, ji nukreipiama į
lokalios OS posistemį, jei nutolusiam - ji nukreipiama į tinklą.
Tokiu atveju pakeičiamas formatas, ir užklausa perduodama
transporto posistemį, atsakingą už jos persiuntimą serveriui.
Antrojo kompiuterio serverio dalis priima atėjusią užklausą, ją
pertvarko ir perduoda į savo lokalios OS posistemį, Gavęs
rezultatą, serveris kreipiasi į transporto posistemį ir nukreipia
atsakymį klientui, pasiuntusiam užklausą. Kliento dalis rezultatą
pertvarko į reikiamą formatą ir nukreipia jį tai taikomąjai
programai, kuri pasiuntė užklausą.
2010-2012
S.Maciulevičius
57
Tinklo operacinės sistemos
Pirmosios tinklo OS taip ir buvo kuriamos - turimai lokaliai OS buvo
pridedamas tinklo apvalkalas:
Tinklo apvalkalas
Lokali OS
2010-2012
LAN Manager (virš OS/2)
Personal Ware (virš DOS 7)
NetWare (klientams)
Šis principas (tiesa, kiek
rečiau) naudojamas ir dabar
S.Maciulevičius
58
Tinklo operacinės sistemos
Geresnis kelias - kurti OS, kurios iš karto sumanytos kaip tinklo
OS. Tokių OS tinklo funkcijos giliai integruotos į pagrindinius
sistemos modulius. Tai užtikrina lų loginį grakštumą,
eksploatavimo ir modifikavimo paprastumą, didesnį našumą.
Tokia yra ir Windows NT.
OS su
integruotomis
tinklo funkcijomis
Windows NT Workstation
Windows NT Server
NetWare (serveriui)
2010-2012
S.Maciulevičius
59
Vieno rango tinklo OS
Taip vadinamos tos tinklo OS, kuriose visi kompiuteriai gali dirbti
tiek kaip klientai, tiek ir kaip serveriai. Jei kompiuteris pats suteikia
kitam kompiuteriui savo resursus, jis tuo metu dirba kaip serveris.
Jei kompiuteris naudojasi kito kompiuterio resursus, jis tuo metu
dirba kaip klientas.
L
K
L
S
Ryšio
2010-2012
L
L
K
K
S
S
Ryšio
Ryšio
Ryšio
S.Maciulevičius
60
Dviejų rangų tinklo OS
Taip vadinamos tos tinklo OS, kuriose vienas ar keli kompiuteriai
vykdo tik serverių funkcijas. Priklausomai nuo to, kokias funkcijas
vykdo serveris (kokius resursus ar paslaugas teikia kitiems), jis
vadinamas failų serveriu, fakso serveriu, spausdinimo serveriu,
taikomųjų programų serveriu ir t.t.
Tokiuose išskirtuose serveriuose tikslinga turėti OS, optimizuotas
konkrečioms funkcijoms atlikti. Pavyzdžiui, Novell NetWare turi
serverio variantą, optimizuotą failų serverio funkcijoms atlikti.
Windows NT turi du variantus - Windows NT Server ir Windows
NT Workstation. Nors abu variantai gali palaikyti serverio ir kliento
funkcijas, pirmasis optimizuotas savo resursams teikti,
centralizuotam tinklo valdymui, turi geresnę apsaugą.
Funkcinis nesimetriškumas sąlygoja ir aparatūros nesimetriškumą išskirtieji serveriai būna žymiai galingesni.
2010-2012
S.Maciulevičius
61
Dviejų rangų tinklo OS
L
K
S
S
Ryšio
Ryšio
K
K
L
Neišskirtasis
serveris
2010-2012
S
S
Ryšio
Ryšio
S
Išskirtieji serveriai
L
Ryšio
K
L
Ryšio
K
L
L
Darbo stotys
S.Maciulevičius
62
Operacinė sistema Windows 8
2010-2012
S.Maciulevičius
63
Operacinė sistema Windows 8
 Spalio 26 dieną „Microsoft“ oficialiai išleido į prekybą
naująją operacinę sistemą „Windows 8
 Kodėl „Microsoft“ ruošia naują operacinę sistemą
tepraėjus trejiems metams po sėkmingo „Windows 7“
pasirodymo?
 „Windows 7“ susilaukė didelio pritarimo tiek iš ekspertų,
tiek ir iš vartotojų pusės, ji veikia patikimai, greitai ir
atrodo gražiai.
 „Windows 7“ yra geriausiai ir greičiausiai parduodamas
mūsų projektas, mes jau pardavėme 600 milijonų šios
programos licencijų“ – teigė Amsterdame vykusios
konferencijos „TechEd 2012 Europe“ pranešėjas
Antoine'as Leblondas
2010-2012
S.Maciulevičius
64
Operacinė sistema Windows 8
 Atsakymas į šiuos klausimus yra labai trumpas tai „Apple iPad“ ir išmanieji telefonai
 „Microsoft“ skubėti verčia iš esmės kintantis
kompiuterijos pasaulis
 Šiais laikais planšetiniai kompiuteriai tampa
norma, kaip įprastu dalyku tampa ir lietimui
jautriems ekranams bei bevieliui ryšiui pritaikytos
operacinės sistemos
 Šiai dienai daugiau nei 60 procentų asmeninių
kompiuterių yra nešiojamieji
2010-2012
S.Maciulevičius
65
Operacinė sistema Windows 8
Windows 8“ sistemos reikalavimai:
 Procesorius: 1 gigaherco (GHz) arba
spartesnis, palaikantis PAE, NX ir SSE2
 Atmintis: 1 gigabaito (GB) (32 bitų) arba 2
GB (64 bitų)
 Standžiojo disko talpa: 16 GB (32 bitų)
arba 20 GB (64 bitų)
 Grafikos plokštė: „Microsoft DirectX 9“
grafikos įrenginys su WDDM tvarkykle
2010-2012
S.Maciulevičius
66
Operacinė sistema Windows 8
 PAE (Physical Address Extension) – savybė,
įgalinanti 32 bitų x86 procesorius naudoti didesnę
nei 4 GB fizinių adresų erdvę
 NX – bitas, kuris naudojamas atskiroms atminties
sritims pažymėti kaip nevykdomoms (No
eXecute)
 WDDM (Windows Display Driver Model) –
grafikos tvarkyklės architektūra, reikalinga
Microsoft Windows versijoms pradedant Vista
 Viena pagrindinių „Windows 8“ naujovių yra nauja
vartotojo sąsaja „Metro“, sukurta taip, kad ją būtų
paprasta naudoti įrenginiuose su lietimui jautriu
ekranu
2010-2012
S.Maciulevičius
67
Operacinė sistema Windows 8
 Jeigu norite naudoti lietimo funkciją, reikia
planšetinio kompiuterio arba monitoriaus,
palaikančio lietimo keliais pirštais funkciją
 Kai kuriems žaidimams ir programoms
tinkamai veikti gali reikėti su „DirectX 10“
arba naujesne jos versija suderinamos
grafikos plokštės
 Norint žiūrėti DVD reikalinga atskira
atkūrimo programinė įranga
 ...
2010-2012
S.Maciulevičius
68
Mobiliųjų įtaisų operacinės sistemos
Panašiai kaip ir įprasto kompiuterio OS,
mobiliųjų įtaisų operacinės sistemos yra
programinė terpė, kuri įgalina vykdyti
taikomąsias programas
Mobilaus įtaiso operacinė sistema atsakinga už
įtaise realizuotų funkcijų ir įtaiso savybių
visumą – manipuliatorių, klaviatūrą,
elektroninį paštą, sinchronizaciją su
taikomosiomis programomis ir kt.
2010-2012
S.Maciulevičius
69
Mobiliųjų įtaisų operacinės sistemos
Paminėsime keletą mobiliųjų įtaisų
operacinių sistemų:






Google Android
Symbian OS
iPhone
Windows Mobile
Palm OS
Mobile Linux
2010-2012
S.Maciulevičius
70
Mobiliųjų įtaisų OS rinka
International Data Corporation pateikia tokius
duomenis apie 2012 1 ketvirčio mobiliųjų
OS rinką:
 Android – 68.1 % (46.9 % prieš metus)
 iOS – 16.9 % (18.8 % prieš metus)
 BlackBerry – 4.8 % (11.5 % prieš metus)
 Symbian – 4.4 % (16.9 % prieš metus)
 Windows – 3.5 % (2.3 % prieš metus)
 Linux – 2.3 % (3.0 % prieš metus)
2012 pabaigoje daugiau nei 500 mln mobiliųjų įtaisų buvo
valdomi Android
2010-2012
S.Maciulevičius
71
Google Android
 Android – atvirojo kodo sistema (platforma),
sukurta Linux pagrindu, bendradarbiaujant su
daugeliu techninės ir programinės įrangos
gamintojų (Intel, HTC, ARM, eBay), sudarančių
Open Handset Alliance
 Ši OS, regis, jau tapo pagrindine tarp
programuotojų, kurie ruošia atvirojo kodo
taikomąsias programas
 Android suteikia galimybę naudotis visais telefono
darbo aspektais
2010-2012
S.Maciulevičius
72
Android programos
 Android parduodama kartu su keliomis taikomosiomis
programomis, kurių tarpe:






elektroninio pašto klientas,
SMS programa,
kalendorius,
žemėlapiai,
naršyklė,
kontaktai
 Visos taikomosios programos parašytos naudojant Java
programavimo kalbą
2010-2012
S.Maciulevičius
73
Google Android savybės
 Turi integruotą atvirojo kodo naršyklę
 Turi optimizuotą 2D ir 3D grafikos programų biblioteką,
kurią gali paremti papildomi aparatūriniai spartintuvai
 Turi SQLite – integruotą SQL duomenų bazių programinę
įrangą
 Palaiko dažniausiai sutinkamus audio, video ir paveikslų
formatus (MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG,
GIF)
 Gali suteikti galimybę naudotis GSM telefonija
 Turi Bluetooth, EDGE, 3G arba WiFi
 Turi kamerą, GPS ar kompasą
 Turi programų kūrimo ir derinimo priemones
2010-2012
S.Maciulevičius
74
Google Android fotoaparate
 Coolpic S800 (Nikon)
turi Android, versija
2.3 (Gingerbread)
 Samsung Galaxy
Camera turi Android
4.1 (Jelly Bean)
 Tai įgalina redaguoti
nuotraukas, jas įdėti į
socialinius tinklus (nes
kamera turi 3G arba WiFi)
modulius
2010-2012
S.Maciulevičius
75
Pabaigai
 Tai paskutinė paskaita
 Linkiu sėkmės, atšventus Kalėdas ir
sutikus Naujuosius Metus, studijuojant ir
ruošiantis egzaminams!
2010-2012
S.Maciulevičius
76