System operacyjny

System operacyjny i jego zadania.

Rodzaje plików.

Pojęcie i rola systemu operacyjnego - SO

SYSTEM OPERACYJNY to:

nadrzędny i niezbędny program kontrolujący pracę komputera.

      Przyjmuje polecenia od użytkownika, umożliwia uruchomienie innych programów i nadzoruje ich działanie.

      Zarządza komunikacją z urządzeniami podłączonymi do komputera, zapis na dysku twardym, drukowanie lub wyświetlanie informacji na ekranie.

          Każdy system operacyjny ma zwykle wbudowanych kilkanaście dodatkowych aplikacji - programy użytkowe, proste gry, edytor tekstu
czy program graficzny.

         Systemy operacyjne dzieli się ze względu na sposób, w jaki komunikują się z użytkownikiem, na
- GUI (graficzny interfejs użytkownika)
- systemy operacyjne pracujące tylko w trybie tekstowym
.

         Najbardziej znane systemy operacyjne to:
MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows Millennium, Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows 7
UNIX, Linux,
Mac OS.

System operacyjny

          System operacyjny (Operating System) – oprogramowanie zarządzające sprzętem komputerowym, tworzące środowisko do uruchamiania i kontroli zadań użytkownika.

          W celu uruchamiania i kontroli zadań użytkownika system operacyjny zajmuje się:

      planowaniem oraz przydziałem czasu procesora poszczególnym zadaniom,

      kontrolą i przydziałem pamięci operacyjnej dla uruchomionych zadań,

      dostarcza mechanizmy do synchronizacji zadań i komunikacji pomiędzy zadaniami,

      obsługuje sprzęt oraz zapewnienia równolegle wykonywanym zadaniom jednolity, wolny od interferencji dostęp do sprzętu.

          Dodatkowe przykładowe zadania, którymi może ale nie musi zajmować się system operacyjny to: ustalanie połączeń sieciowych, zarządzanie plikami.

          System operacyjny zarządza czterema aspektami operacji komputerowych: procesami, alokacją pamięci, operacjami wejścia wyjścia (I/O) plików i urządzeniami wejścia/wyjścia.
Z jego pomocą programy przez sterowniki urządzeń sięgają do sprzętu komputerowego.

 

 

Wymagania SO, API, budowa SO

         System operacyjny ma być:

      Bezpieczny (bezawaryjny, dane nie znikają)

      Wydajny, użyteczny

      Może dodatkowo ustalać połączenia sieciowe, zarządzać plikami

      Zadania użytkownika korzystają z interfejsu API – Application Programming Interface lub wywołań systemowych.

 

         SO zajmuje się szczegółami obsługi sprzętu

         Interfejs użytkownika – bezpośrednia interakcja użytkownika z komputerem lub wywołania systemowe

         API lub wywołanie systemowe – element konieczny

         Interfejs użytkownika - opcjonalny

 

Budowa SO

        Jądro – planowanie czasu procesora, przełączanie zadań, synchronizacja i komunikacja zadań, obsługa przerwań i urządzeń zewnętrznych, obsługa pamięci – przydział, ochrona …

        Powłoka – program komunikujący użytkownika z SO

        System plików

 

System operacyjny jako interfejs między użytkownikiem a komputerem

Podział SO

          Czasu rzeczywistego (RTOS)

          Czasowo niedeterministyczne

         Ze względu na sposób realizacji przełączania:

      Z wywłaszczaniem zadań

      Bez wywłaszczania

         Otwarte – do uruchomienia na dowolnej maszynie danego rodzaju

         Wbudowane – zaszyte, np. w pojazdach

         Pod względem środowiska do implementacji SO

      Programowe

      Sprzętowe

          Zazwyczaj otwarte SO są programowe, czasowo niedeterministyczne, stosujące wywłaszczenie przy przełączaniu zadań
Wbudowaneczasowo deterministyczne, bez wywłaszczania zadań, często realizowane sprzętowo

 

 

Znane systemy operacyjne

          Do znanych systemów operacyjnych można zaliczyć :

       Amiga: AmiOS
Apple:
Apple DOS, Mac OS – komputery MAcIntosh
Atari:
Atari TOS, FreeMint
Be:
BeOS
DEC: AIS, OS-8, VMS
IBM
:  OS/2. A/X, OS/390. VM/CMS, DOS/360, OS/360, OS/400 – na komputery AS/400
ICL:
EXEC, JEAN, GEORGE
MS i pochodne: DOS: MS-DOS, PC-DOS, Free DOS, DOS, QDOS
Windows:  95 i 98, Windows NT, Windows Millenium ,
Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7

          Novell: Novel Netware, Novell DOS
NEXT:
NeXTStep pracujący na komputerach NeXT.

          UNIX i pochodne: AIX, BSD, HP-UX, IRIX, SCO UNIX, Sun Solaris, Unix wersja 7
QNX, Ultrix, Venix, Xenix,
 Solaris
firmy Sun Microsystems
rodzina systemów  
Linux
 

          SO czasu rzeczywistego: LynxOS, OS9, QNX, RT-Linux, Suse Linux Enterprise Real Time

Schemat pracy z komputerem

         Każdy komputer pracuje pod kontrolą systemu operacyjnego SO.
Jest to program absolutnie konieczny do korzystania z komputera.
Program ten musi być wprowadzony do pamięci operacyjnej i dopiero potem możemy zacząć normalną prace z komputerem.

Polecenie człowieka à SO àPolecenie dla procesora

 

         Pod względem sposobu komunikacji z użytkownikiem rozróżniamy:

     Systemy tekstowe - komunikujące się za pomocą wydawanych z lini poleceń komend (pierwsze wersje DOSu)

      Systemy graficzne - komunikujące się za pomocą graficznych okienek i symboli (ikon). Obsługa komputera polega na manipulowaniu, za pomocą kursora myszy lub klawiszami, symbolami które odpowiadają określonym zadaniom (Windows, MacOS i inne).

Organizacja zbiorów dyskowych

          Aby możliwa była praca z dyskami - przechowywanie informacji - dyski muszą być do tego przygotowane.
Operacje przygotowania nazywamy "formatowaniem".
Formatowanie polega na logicznym podziale dysku (twardego lub dyskietki) na sektory i ścieżki.
Organizacja taka umożliwia w późniejszym czasie bezpośredni (nie sekwencyjny) sposób adresowania miejsca na dysku do zapisu i odczytu.
Po sformatowaniu dysk zawiera kilka części:
- Boot-Sector - może on zawierać system operacyjny, potrzebny do uruchomienia komputera
- tablica FAT - File Allocation Table - tablica wpisów na dysku (podziału plików), służy do przechowywania informacji o miejscach wpisów poszczególnych części plików
- obszar roboczy - obszar przechowywania danych
- ostatnie sektory dysku - identyfikator końca
Organizacja przechowywania zbiorów na dysku polega na podziale pliku na bloki i wpisanie ich w wolne miejsce.
Tablica FAT zawiera odsyłacz do pierwszego bloku danego pliku oraz jego dalszych części.
Podczas usuwania zbioru, usuwany jest tylko odsyłacz pierwszego bloku
i dopóki nie zostanie nagrany inny plik, stary zbiór jest możliwy do odzyskania.
FAT
jest więc "spisem treści" dysku

Postać i charakterystyka zbiorów/plików

    Informacje przechowywane są na dyskach w postaci zbiorów (plików).
W czasie przetwarzania zbiór zostaje wczytany do pamięci RAM.
Zbiorem (plikiem) określa się informacje ujęte pod jedną nazwą

    W procesie przetwarzania zbiór może pełnić następującą rolę:

     aktywną - jest to program (rozszerzenia .COM, .EXE)

     pasywną - jest to zbiór danych

     przekazywania parametrów dla systemu operacyjnego
(np. CONFIG.SYS)
lub komend do zrealizowania (np. AUTOEXEC.BAT)

 

Organizacja zapisu na dysku  

          Dowolna informacja zapisana na dysku nazywa się
zbiorem lub plikiem.
List napisany pod edytorem jest zbiorem.
Zbiorami są również programy napisane na dysku.

          Zbiór musi mieć nazwę.
Nazwa w DOS może składać się z 1 do 8 znaków, miedzy którymi nie mogą  występować odstępy (spacje).
W Windows do 255 znaków i mogą być spacje.

          Nazwa może być poszerzona o człon zwany rozszerzeniem.
Rozszerzenie może zawierać od 1 do 3 znaków.
Rozszerzenie oddzielamy od nazwy kropką (.).

          Ani w nazwie ani w rozszerzeniu nie mnoga występować znaki o kodzie dziesiętnym <= 32 (20H).
Nie dopuszcza się również znaków:
. , " \ / [ ] : | < > + = ; ,

          Nazwa powinna w miarę możliwości odzwierciedlać zawartość informacji zapisanej w tym zbiorze.

          Pewne rodzaje rozszerzeń są zarezerwowane dla zbiorów specjalnego typu.
.EXE i .COM - programy w postaci binarnej, - wykonywalne
.BAT - zbiory zawierające polecenia systemu operacyjnego. 

          Rozszerzeń EXE i COM nie wolno nadawać żadnym zbiorom - jedynie specjalne programy tworzą zbiory o tych rozszerzeniach.

Rozszerzenia, zastrzeżone dla określonych typów zbiorów

         - SYS - plik systemowy
- PAS - programy w Pascalu
- FOR - programy w Fortran
- BAS - programy w Basic
- C - -"- C
- PRG – programy w DBASE, Clipper
- LSP – programy w  LISP, np.. AutoLISP w AutoCADzie
- BAK - kopie zapasowe, poprzednia wersja pliku
- BIN - binarne
- ASM - programy w asemblerze
- LIB - biblioteki programów
- OBJ - kody wynikowe asemblera lub kompilacji
- TMP - tymczasowe
- TXT - tekstowe
- DAT - dane
- DOC - dokument (edytor WORD)
- XLS – Excel
- DWG – pliki rysunków z AutoCADa
i inne, np.. DGN, DXF, HTM, HTML, PPT, DLL, INI, BMP, JPG…

 

Katalogi, podkatalogi, drzewa

          Dysk, czy dyskietka, na której chcemy zapisywać zbiory musi być najpierw sformatowana.

          Sformatowany dysk ma wydzielony pewien obszar na katalog (directory). 
Katalog tworzony w procesie
formatowania nazywa się katalogiem głównym (root)
oznaczany znakiem
\.
Katalog jest to miejsce, gdzie zapisywane są nazwy zbiorów umieszczanych na dysku. Jest to jakby spis treści dysku.
Za pomocą poleceń systemu operacyjnego można utworzyć dodatkowe katalogi.
Katalogi te będą podkatalogami katalogu głównego.
W każdej chwili pracy komputera tylko jeden katalog może być katalogiem bieżącym.

Katalogi wraz z podkatalogami tworzą na dyskach struktury zwane drzewami (tree).
Katalogi i podkatalogi możemy traktować jako spisy rozdziałów dużego podręcznika.
Z punktu widzenia systemu operacyjnego katalog jest tez zbiorem, tylko trochę innego typu.
Zawartość tego zbioru (katalogu) to nazwy zbiorów w nim zapisanych.
W praktyce rzadko nadajemy nazwie katalogu rozszerzenie.

Na dyskietce 360KB może być 112 pozycji (zbiory i katalogi) w katalogu głównym, na dyskietce 1.2 MB - 224 nazwy,
na dysku twardym, niezależnie od pojemności, może być 512 nazw zbiorów i katalogów.
Każdy katalog niższego rzędu może mieć dowolna ilość nazw innych zbiorów i katalogów

Drzewo katalogów

         Przykład drzewa katalogów:

 C:\
   |-------DBASE    |-------DANE
   |                       |-------PROGRAMY
   |
   |--------EDIT     |-------CHI
   |                       |-------NE
   |                       |-------PE
   |            |-------WordPad  
   |
   |-------PASCAL     |-------TP6
                                 |-------TP7

Charakterystyka zbioru/pliku 

       Nazwa [.rozszerzenie].

         Długość nazwy (name) - do 8 znakow,

         Długość rozszerzenia (extension) - do 3 znakow

         Rozmiar zbioru (size) w bajtach

         Data i czas utworzenia zbioru

         Atrybuty zbioru: R A S H

         R - tylko do odczytu (read only), A - archiwizowany
H - ukryty (hidden), S - systemowy

         Adres fizycznego miejsca na dysku

         Adres logiczny (path - ścieżka) - adres katalogu, w którym zbiór zapisano