Operatsioonisüsteemid › MTAT.08.006 › 2020_spring › uploads › Mai… · •Mure –kui töö ootab kasutaja sisendit, siis protsessor puhkab •Lahendus –mälus hoitakse

OperatsioonisüsteemidMõiste, liigid ja ajalugu

Arvutisüsteemi komponendid

• Riistvara – põhilised arvutusressursid (protsessor, mälu, sisend-väljundseadmed).

• Operatsioonisüsteem – kontrollib ja juhib riistvara kasutamist.

• Rakendusprogrammid – määravad ära, milliseid süsteemiressursse kasutada kasutajate soovide paremaks täitmiseks.

• Kasutajad (inimesed, masinad, teised arvutid).

MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus

2

Arvutisüsteem


3

OPERATSIOONISÜSTEEM

Kompilaatorid Kujundusprogrammid Tekstiredaktorid Andmebaasisüsteemid

RAKENDUSPROGRAMMID

RIISTVARA

Kasutaja 1 Kasutaja 2 Kasutaja N

Operatsioonisüsteem on

• Programm, mis toimib vahendajana kasutaja ja riistvara vahel suhtlemises.

• Operatsioonisüsteemi eesmärgid: • Teha arvutisüsteemi ressursside (riistvara) kasutamine kasutajale (programm, lõppkasutaja)

mugavaks• Kasutada arvuti ressursse efektiivselt• Arvutisüsteemi ressursid on piiratud. OS on vahemeheks, kes jagab ressursse ja lihtsustab

nende kasutamist

• Ressursside haldaja • protsessori aeg;• mälujaotus;• failisüsteemid;

• Juhtprogramm:• sisend-väljundseadmete juhtimine• kasutajaprogrammide juhtimine

• Tuum (kernel) – programm mis töötab kogu aeg.


4

Mis on operatsioonisüsteem?

Piir on hägune, mis peab operatsioonisüsteemis olema.• OS peab sisaldama tuuma (kernel)

• OS võib sisaldada:• Graafilist kasutajaliidest

• Mõningaid rakendusprogramme


5

Operatsioonisüsteemi tuumafunktsioonid

LIGIPÄÄSUHALDUSkasutajaliides;

turvalisus;

arvepidamine;

KETTARUUMIHALDUSfailisüsteemid;

kettahaldus;

seadmehaldus.

PROTSESSIHALDUSkontroll;

tupikud, sünkroniseerimine;

planeerimine.

MÄLUHALDUSpõhimälu;

virtuaalmälu.


6

Operatsioonisüsteemi eesmärgid

Operatsioonisüsteem:

• peab suutma pakkuda kasutajale võimalikult mugavat kasutamist;

• peab seda tegema efektiivselt.


7

C:\>

vs

Operatsioonisüsteemide arengust ja liikidest

• Varased süsteemid• Arvuti on kast, mis oskab

kiiresti arvutada

• Puudub operatsioonisüsteem

• Kes tahab arvutiga suhelda, peab seda tegema arvuti keeles ja arvuti terminites

• Sellega kaasnevad probleemid• CPU aega raisatakse

• Ebamugav kasutamine


8

http://walyou.com/huge-early-computers/ENIAC (1946)

Pakktöötlussüsteemid

• Operaator – inimene, kes valdab arvuti keelt

• Kasutaja otsene side arvutiga puudub

• Sarnased tööd ühte pakki

• OS vahendab programmide tööd

• Mehhaanilise sisend-väljundi tõttu raisati aega


9

https://thelinuxdesk.files.wordpress.com/2012/09/ibm704.gif

Pakktöötlussüsteemid

• Automaatne tööde järjestamise süsteem• Käsukaardi interpretaator• Laadur• sisend-väljundseadmete draiverid

• Spuulimine – spooling (SimultaneousPeripheral Operations On-Line)

• sel ajal, kui mingeid andmeid töödeldakse, saab lugeda teisi andmeid arvutisse.

• Kasutatakse selleks puhvermälu• Tänapäeval - printerid


10

OS

kasutaja programm

Multiprogramsus

• Eesmärk – hoida protsessorit pidevalt töös

• Mure – kui töö ootab kasutaja sisendit, siis protsessor puhkab

• Lahendus – mälus hoitakse korraga mitu tööd. Kui üks ootab sisendit sisendit, siis tehakse järgmist tööd

• Tööde planeerimine

• Protsessoriaja planeerimine

• Mäluhaldus


11

0

512K

operatsioonisüsteem

töö 1

töö 2

töö 3

töö 4

Erinevad tööd on samaaegselt mälus ja

nende vahel jagatakse protsessoriaega.

Ajajaotussüsteemid

• Mure – kasutaja ei saa tehtavate töödega interaktiivselt suhelda

• Lahendus – üht tööd ei tehta joonelt valmis vaid jupikaupa. Iga töö saab natuke aega.

• Tööl (kasutajal) tekib illusioon, et arvuti kuulub vaid talle. • reaktsiooniaeg – aeg mis kulub kasutajal käsu sisestamisest arvutist vastuse

saamiseni (väiksem on parem).


12

Ajajaotussüsteemid

• Interaktiivne süsteem – tagatakse otsene suhtlus kasutaja ja programmi vahel

• Mitu kasutajat saavad samaaegselt arvutit jagada


13

ARVUTI

TERMINAL 1

C:\> blah.exe

TERMINAL 2

C:\> bsx.com

TERMINAL 3

C:\>

TERMINAL 4

C:\>

Ajajaotussüsteemid

• Üldiselt on igal kasutajal vähemalt üks programm arvuti mälus

• Protsess - mälus olev ja parasjagu töötav programm

• Protsess töötab aktiivselt lühiajaliselt, enamuse ajast oodatakse sisend-väljundseadmete järel

• Probleemid: • Vajadus mäluhalduse ja kaitse järele

• Mälu on vähem kui programmid korraga vajavad. Saalimine.

• Interaktiivne failisüsteem

• Kettahaldus – üks programm kirjutab, kas ka teine?

• protsessori planeerimine

• ummikute lahendamine – nt mitu protsessi ootavad üksteiselt vastust


14

Personaalarvutisüsteemid

• Ilmusid 1970. aastatel.

• Eesmärgiks olid käideldavus ja kasutusmugavus (graafiline keskkond).

• Arvutid olid odavad, seega olid operatsioonisüsteemid suunatud ühele kasutajale.

• Sisend-väljundseadmed – klaviatuur, hiir, printerid• Failide kaitse puudus


15

http://arvutimuuseum.ut.ee/index.php?m=eksponaadid&id=189

Paralleelarvutus

• Paralleelarvutus tähendab seda, et on võimalik kasutada rohkem kui üht protsessorit töö tegemiseks (samas arvutikastis).

• Veel mõni aeg tagasi oli enamus tavakasutuses olevatest arvutitest ühe protsessoriga – protsessor teeb tööd samm-haaval.

• Tänapäeval on aga isegi telefonid paralleelprotsessoriga (mitu tuuma – mitu arvutust samaaegselt).


16

Paralleelsüsteemid

• Mitme protsessoriga süsteemid lähedas suhtluses.

• Tugevalt sidestatud süsteemid – mitu protsessorit jagavad ressursse (mälu, siini, kella, S/V seadmeid)

• Eelised:• Jõudluse kasv

• Säästab raha

• Töökindluse kasv• (graceful degradation) pehme halvenemine – tõrketaluvusega süsteem


17

Hajussüsteemid

• Jaotatakse arvutused mitme füüsilise protsessori vahel.

• Nõrgalt sidestatud süsteemid – igal protsessoril on oma mälu, erinevad arvutisüsteemid suhtlevad omavahel ülesannete lahendamiseks üle võrgu

• Eelised• Ressursside jagamine• Arvutuste kiirenemine• Töökindlus• Suhtlus

• Vajab võrguliidest

• Üle kohaliku võrgu (LAN) või laivõrgu (WAN)


18

Hajussüsteemid

• Võib olla üks kahest: • Klient-server süsteem Tsentraliseerimata süsteem (peer to peer)


19

http://www.ejbtutorial.com/distributed-systems/service-models-for-distributed-systems

Klastersüsteemid (clustered systems)

• Klaster – kaks või enam süsteemi jagavad mäluruumi/kettaruumi.• Töö käib üle võrgu (LAN) – liik hajussüsteeme

• Võimaldab suurt usaldusväärsust

• Asümmeetriline klaster – serveris jookseb rakendus, teised masinad on ootel.

• Sümmeetriline klaster – kõik N masinat jooksutavad rakendust.

• Teenuste kättesaadavuse tagamine • High-availability clusters

• Jõudluse jaotamine• Load-balancing clusters

• Suurte arvutusmahtude juures• Compute clusters


20

Reaalajasüsteemid

• Spetsiifilise ülesandega OS

• Süsteemid, kus on oluline (garanteeritakse) töö sooritamine kindla aja jooksul• Ei ole ruumi vigadele, arvutuskiiruse langusele

• Töödeldakse anduritelt tulevaid andmeid

• Tavaliselt selline süsteem juhib midagi

• Reaalajasüsteemid võivad olla ranged või paindlikud.


21

Reaalajasüsteemide tüübid

• Ranged reaalajasüsteemid (hard real-time systems). • Aeglane kettaruum puudub või on piiratud, andmed on salvestatud kiiresse

mällu või kirjutamatule mälule (ROM).

• Garanteeritakse töö sooritamise etteantud aja jooksul (parda kompuuter, operatsiooniseadmed).

• Paindlikud reaalajasüsteemid –• töö on prioriteetne võrreldes teiste töödega (multimeedia, virtuaalreaalsus).

• Mõningane kasutamine tööstusrobotite kontrollimisel.


22

Pihuarvutisüsteemid

• Pihuarvutid

• Mobiiltelefonid

• Piirangud:• Piiratud mälu

• Aeglased protsessorid

• Väike ekraanipind

• Energia hea kasutus

• Oluline on kiire tagasiside, suhtlus välisilmaga,…

• Vähemoluline on arvutuste kiirus


23

Nutiseadmete areng

• Iga aastaga jälle suuremad

• Mahub taskusse (kui on suur tasku)

• Paremad akud, jõudsamad protsessorid, jõudlus võrreldav 10a (või vähemgi) vanade arvutitega.

• Paljud mängud, mida mängisid lauaarvutitel, on nüüd nutiseadmetele kolinud.

• Puutetundlik ekraan.

• Suurenev mälumaht, kaamera, multimeedia tarbimisvahend.


24

Pilvesüsteemid

• Virtuaalmasinad kuskil võrgus

• Saad ligipääsu nt veebilehitseja kaudu – sinna sisse rakendusi installida ja kasutada.

• http://www.hongkiat.com/blog/free-cloud-os/Cloud Operating Systems You Can Try Out for Free


25

http://www.hongkiat.com/blog/free-cloud-os/

Küsimusi?

Tänaseks kõik.


26

Documents

Operatsioonisüsteemid › MTAT.08.006 › 2020_spring › uploads › Mai… · •Mure –kui töö ootab kasutaja sisendit, siis protsessor puhkab •Lahendus –mälus hoitakse