Seminarky.cz > Seminárky/Referáty > > Operační systémy

Operační systémy



Kategorie: Informatika

Typ práce: Seminárky/referáty

Škola: Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Šumperk, Gen. Krátkého 1 VOŠ a SPŠ Šumperk, Šumperk

Charakteristika: Práce obsahuje popis operačních systémů. Vysvětluje, co je to a k čemu je operační systém, procesy či algoritmy plánování. Tento text je určen pro osoby, které mají minimální představu o hardwaru počítače, ale zkusily si něco napsat anebo alespoň někdy viděly kousek nějakého programu. Znalost programovacího jazyka není podmínkou, ale vede k lepšímu pochopení toho, jak se určité věci implementují.

Obsah

1.
Úvod
1.1.
Co je operační systém?
1.2.
Základní vlastnosti operačních systémů
1.3.
K čemu je operační systém
2.
Historie operačních systémů
3.
Procesy, vlákna
3.1.
Plánovač
3.2.
Stavy procesu
3.3.
Algoritmy plánování
3.4.
Přerušení procesoru
4.
Synchronizace
4.1.
Synchronizační primitiva
4.2.
Zámky (Locks)
4.3.
Semafory
4.4.
Zasílání zpráv
4.5.
Implementace synchronizačních primitiv
4.6.
Synchronizační problémy
4.7.
Deadlock
5.
Správa paměti
5.1.
Virtuální stránkování
5.2.
Víceúrovňové tabulky stránek
5.3.
Algoritmy výměny stránek
5.4.
Beladyova anomálie
6.
Závěr

Úryvek

"Úvod
Co je operační systém?

Když si přivezete svůj první počítač domů, zjistíte, že vám nestačí mít klávesnici, myš, monitor a tu záhadnou hlučící bednu pod vaším stolem. Je ještě třeba něco, kde si napíšete svůj referát do školy, pošlete mail, zabrouzdáte si na Internetu apod. Z tohoto zevrubného pohledu se můžeme dívat na operační systém jako na základní programové vybavení počítače.
Otázkou zůstává, co znamená základní. Co je skutečně třeba a co by měl mít každý operační systém. A co naopak je jen navíc, aby se uživatel cítil dobře, že mu nic neschází.
Takovým operačním systémem jsou MS Windows, s kterým přišel do styku patrně každý. Mnozí slyšeli o stále více populárním Linuxu. Někteří vzpomínají na doby MS DOS. Grafici používají počítače Apple s MacOS, v bankách se používají různé verze Unixu ad.

Základní vlastnosti operačních systémů

Nahlížet na operační systém jen jako na balík programů, který uživateli usnadňuje práci při řešení jeho úkolů, by byl jen velmi úzký pohled na věc. Slovem operační systém v počítačovém světě se myslí jako právě prostředek, který umožňuje běh aplikačních programů jako textový editor, prohlížeč, poštovní klient ... Takový pohled bývá označován: operační systém jako virtuální stroj (virtual machine).
Další základní vlastností operačního systému by mělo být, že umožňuje běh více programů najednou – vytvořit alespoň zdánlivou iluzi pro uživatele, ale i pro samotné programy. Takovou vlastnost například nesplňuje MS DOS, proto označení operační systém je poněkud nadnesené pro tento systém „operujícím s disky“. Pokud máme více programů, které běží najednou, je nutno vyřešit přístup ke hardwarovým zdrojům počítače. Je třeba vyřešit, když dva programy chtějí najednou zapisovat na disk, když chtějí tisknout na obrazovku, poslat něco po síti. Který program bude odchytávat vstup od uživatele jako stisk tlačítka na klávesnici, pohnutí myší. A v neposlední řadě je třeba na jednoprocesorovém počítači vyřešit, který z programů bude právě běžet – instrukce kterého programu bude procesor vykonávat. Tyto všechny úkoly musí operační systém řešit, proto nahlížíme na operační systém jako na správce zdrojů (resource manager).
Windows řady NT, Linux ad. mají dále správu uživatelů. Každému uživateli jsou přidělována práva, které soubory smí číst, do kterých může zapisovat, které programy může spouštět. Každý uživatel má svůj vlastní adresář, kde má svoje soukromé soubory, vlastní nastavení uživatelských aplikací ad.

K čemu je operační systém

Jak již bylo v předchozí části řečeno, na operační systém lze nahlížet jako na virtuální stroj. Virtuální stroj, který odstiňuje programy od hardwaru. Tvoří mezivrstvu mezi programem a vlastním hardwarem. Například vezmeme-li takové pevné disky, disketové mechaniky, CD-ROM. Každé takové zařízení má svá specifika, ale operační systém vytváří iluzi, že jsou stejné nebo alespoň funkčně podobné. Aplikační program si vystačí s funkcemi typu od nějaké pozice zapiš/načti do souboru blok dat, a vůbec ho nemusí zajímat, o jaké zařízení se jedná. Pochopitelně na CR-ROM se mu jen tak zapsat nepodaří. O to, jak konkrétně se provést operaci zapsání/načtení, se starají ovladače (drivery), které se musí instalovat do operačního systému. Kdybychom takovou mezivrstvu neměli, pak by každý program musel umět ovládat rozličná záznámová zařízení apod. To by jednak prodlužovalo velikost každého takového programu. Znamenalo by to zvýšené náklady na jeho vývoj a bylo by to bezpochyby zbytečné. Nehledě na to, že každý výrobce nejlépe zná svůj hardware, a proto je schopen k němu dodat ten nejlepší ovladač pro jeho správnou funkci.
Další důvodem používání operačního systému, který přímo souvisí s pojmem virtuální stroj, je přenositelnost. To že je od sebe oddělen kód závislý na hardware (ovladače) a kód aplikace (programy), umožňuje přenášet jednotlivé programy bez větších problémů mezi hardwarově i dost rozdílnými počítači .
Systémy s grafickým uživatelským rozhraním (GUI) jako Window, Linux + XWindows, poskytují pro aplikace sady knihoven pro vykreslování různých dialogových boxů, okének, editů apod. Tím značně zrychlují vývoj a pomáhají ke znovuvyužitelnosti kódu.
Historie operačních systémů

Historie operačních systému je stejně stará jako počítače samotné. Od pravěkého Mark I, přes rozličné stroje IBM až po dnešní PC:
• 1944 Mark I, 0.17 operací / sekundu
• 1946 Eniak
• 1947 vynález tranzistrou
• 1948 IBM 1000 op/s
• 1952 IBM 701, série 19 kusů
• 1956 Ramac 305, harddisk 5 MB
• 1957 FMS - programovací jazyk Fortran, dávkový režim zpracování úloh, operátoři pracující s čtečkami děrných štítků
• 1958 IBM 7094, 350 000 op/s, výkonově srovnatelné s oblíbeným počítačem 80.let Sinclair ZX Spectrum, 32kB RAM, Byte = 32 bit, 3.5 mil $, výpočtový čas rozdělen na osmihodinové směny.
• 1959 TSS (Time sharing system), přepínání adresového prostoru
• 1961 integrované obvody.
• 1964 IBM 360, stavebnice, jazyk BASIC, paměť rozdělena na pevný počet oblastí, spooling, multiprogramming
• 1965 Multics – počítač v ústředbě General Electric
• 1966 DRAM paměti, FET tranzistory pro paměť s nižší spotřebou ale nutností jednou za čas obnovit jejich elektrický náboj (kondenzátory)
• 1969 Arpanet, počátky dnešního Internetu
• 1970 Unix
• 1971 programovací jazyk Pascal
• 1973 myš
• 1976 CP/M (Control Program Memory)
• 1981 MS-DOS, IBM PC"

Poznámka

Práce obsahuje obrázky, schémata a tabulky, které v dokumentu zabírají přibližně 4 strany.

PRÁCE BYLA UVOLNĚNA BEZ NÁROKU NA HONORÁŘ

Vlastnosti

STÁHNOUT PRÁCI

Práci nyní můžete stáhnout kliknutím na odkazy níže.
Zabalený formát ZIP: x52889fe821ab0.zip (77 kB)
Nezabalený formát:
Operacni_systemy.doc (308 kB)
Práce do 2 stránek a práce uvolněné zdarma (na žádost autorů nebo z popudu týmu) jsou volně ke stažení.

Diskuse