SISTEMET E SHFRYTEZIMIT - itc.upt.alitc.upt.al/_opsys/sistemet-e-shfrytezimit-2009.pdf · – editoret, kompilatoret, lidhesit (linker), librarite etj. N.Frasheri Sistemet e Shfrytezimit

SISTEMET E SHFRYTEZIMITTE KOMPJUTERAVE

KURS PER DEGEN E INFORMATIKES TE BIZNESIT

2009

N.Frasheri Sistemet e Shfrytezimit Leksione 2

HYRJE


Problemi i Perpunimit te Informacionit

• Algoritmi ?– Shpiket …– Merret nga librat …

• Veprimet aritmetike ?– Numratorja …

• Koha ?– ???

• Siguria ?– ???


Zgjidhja e Kerkuar …

• Automatizimi i veprimeve– Shpejtesi– Siguri

• Shembuj– Antikythera– Kutia muzikore

– Aritmometri

– Makina e Babbage– …


… Kompjuteri

• Arkitektura– Kujtesa

• Programi dhe te dhenat

– Procesori

• Funksionet– Veprime binare elementare– Programim sekuencial

• Gjuha– Binare


Kompleksiteti

• Makina– Kryen numer te vogel veprimesh elementare

• Problemi– Thjeshtesia e veprimeve te makines ~

– Kompleksiteti i vargut te komandave elementare

• Veshtiresite– Programimi

– Gjuha binare– Nderfaqesit


Shembull ~ Altair-8800

•


Shembull ~ a+b

• LDA 00 111 010 load accumulator with

10 000 000 data in address 128 (address ~ 2 bytes)

00 000 000• MOV 01 000 111 move accumulator to register B• LDA 00 111 010 load accumulator with

10 000 001 data in address 129

00 000 000• ADD 10 000 000 add register B to accumulator• STA 00 110 010 store accumulator in address 130

10 000 010

00 000 000• JMP 11 000 011 jump to address 0

00 000 00000 000 000


Shembull ~ nderfaqimi

• reset 10 000 001• 00 111 010 LDA 00 000 000• deposit 10 000 000 ADD• 10 000 000 00 110 010 STA• deposit next 10 000 010• 00 000 000 00 000 000• … 11 000 011 JMP• 01 000 111 MOV 00 000 000• 00 111 010 LDA 00 000 000


Shembull ~ ekzekutimi

• Futen te dhenat ne adresat 128 dhe 129– 10 000 000 examine– 00 000 011 deposit (a=3 ne addr 128)

– 00 000 010 deposit next (b=2 ne addr 129)

– reset– run– stop

– 10 000 010 examine (a+b ne addr 130)


Shembull ~ X2

• Regjistri adresave• Regjistri komandave• Akumulatore A, B, C• Celesat

– Lidhen me tre fjalet e para te kujteses

• Butoni leshimit• Celesi i zerimit


Shembull ~ nderfaqimi X2

• Pulti i komandimit …• Hyrja

– Lexues optik perfolente

• Kujtesa– ~ 40KB unaza manjetike

• Kujtesa e jashtme– Baraban manjetik

• Dalja– Printer


Parimi i Punes ~ X2

• Paisjet e hyrje / daljes – shirit ose perfokarta• Sistemi komandohet nga operatori ne konsole• Konsola kontrollon qelizat e para te kujteses

Input Output

MAKINAPROCESOR

KUJTESE

konsola


Veprimet ne Konsole

• Zerohen regjistrat• Vendosen ne pult komandat e leximit te shiritit

– Kodi i leximit– Numri i paisjes– Adresa ne kujtese– Komanda e fundit

• ose STOP• ose GOTO

• Shtypet butoni i leshimit– Permbajtja e perfolentes kopjohet ne adresat e

dhena ne komande dhe me pas STOP/GOTO


Algoritmi i Fillimit te Punes

• Komandat: • Rasti i leximit te vlerave binare

– read_tape(tape, addr1)

– stop

• Rasti i ekzekutimit– goto(addr2)

• Rasti i kombinuar– read_tape(tape, addr1)– goto(addr2)

addr1

addr2

T

KUJTESA

Komandat

Programi & te Dhenat


Problemet

• Programisti – Programimi ne sistemin binar– Administrimi i kujteses

• fillimi dhe gjatesia e programit• fillimi dhe gjatesia e te dhenave

– Administrimi i kujteses se jashtme– Percaktimi i komadave te fillimit

• Operatori – Pergatitja e shiritave te hyrjes– Kalimi i puneve ne makine– Trajtimi i shiritave te daljes (rezultatet)


Fillimet e Gjuheve Simbolike

• Kompilatori– Nderfaqes / perkthyes simbolike – binare

• Asambler

• Fortran, etj.

• Dy hapa realizimi– Ngarkohet kompilatori qe lexon si te dhena

programin ne gjuhe simbolike dhe e perkthen• Programi i perkthyer ne binare mbahet ne kujtese

ose kopjohet ne nje bartes (shirit, etj.)

– [ngarkohet dhe] ekzekutohet programi binar


Perfundime

• Kompilimi permireson

– programimin por jo shfrytezimin

• Koha mbetet burim kritik per shfrytezimin

• Personeli i kualifikuar i domosdoshem

• Zgjidhja – ne gjurmet e kompilimit

– Nderfaqes midis makines dhe perdoruesit …

– … SISTEMI i SHTRYTEZIMITHARDUERI

SOFTUERI

[Sistemi]

i Shfrytezimit

SOFTUERI Aplikativ


Sistemet e shfrytezimit

• Bashkesia e komandave qe kontrollon makinen ndahet:– Pjesa specifike – aplikimi

• Specifik i problemit

• Hartohet nga perdoruesi

– Pjesa xhenerike – sistemi i shfrytezimit

• Specifik i harduerit

• Nderfaqes harduer – aplikim

• Hartohet nga konstruktori

HARDUERI

SOFTUERI

[Sistemi]

i Shfrytezimit

SOFTUERI Aplikativ


Historia e Sistemeve te Shfrytezimit

“GENESIS”


Genesis

• Epoka e llampave elektronike pa sisteme shfrytezimi• Dy probleme

– Human: veshtiresia e perdorimit– Ekonomik: koha efektive e punes te procesorit teper e

shkurter, krahasuar me kohen e pergatitjes

• Zgjidhja– Ndarja e perpunimit nga pergatitja

KOHA

PROCESOR

PERGATITJE


“Treni i puneve” [batch]

• Epoka e tranzistoreve dhe “treni i puneve”• Perdorimi i paisjeve magnetike si ndermjetese

– Perdoruesit kalojne punet [programet & te dhenat] dhe marin rezultatet ne perfokarta ose shirit magnetik

– Operatori shkemben vetem perfokartat / shiritat

::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::

::::::::::::

PROCESORI

LEXUES SHKRUES

::::::::::::


Clirimi i procesorit

• Pergatitja behet me disa paisje me kosto te ulet• Perpunimi behet ne nje procesor me kosto te larte

KOHA

PROCESOR

PERGATITJE


Drejt sistemeve te shfrytezimit

• Shmangia e operatorit– Punet ne shirit magnetik

– Komandat e fillimit behen• Lexo paisjen e hyrjes• Regjistro leximin ne kujtese,

adresa AAAA• GOTO AAAA

– Programi perdoruesit mbaron me

• GOTO 0000

SISTEMI PROGRAMI

goto aaaa

goto 0000


Historia e Sistemeve te Shfrytezimit

“EVOLUCION”


Evolucioni

• Epoka e qarqeve te integruar, multiprogramimi– Ulet kosto e kompjuterave

• Rritet perdorimi ne shkence dhe ekonomi

– Rritet shpejtesia e procesorit ndaj periferikeve

– Rishfaqet problemi i kohes te procesorit• Keq-shfrytezim ne problemet ekonomike


Akoma per clirimin e procesorit

• Problemet shkencore – pune intensive me procesorin

• Problemet ekonomike – pune intensive me periferiket– Kujtesa ndihmese ka shpejtesi te ulet (bartes magnetik)

KOHA

PROCESORI

PERIFERIKE

KOHA

PROCESORI

PERIFERIKE


Multiprogramimi

• Multiprogramimi

– SPOOL (Simultaneous Peripheral Operation On Line)

• Clirohet procesori nga komunikimi me periferiket

• Komunikim direkt periferik – kujtese

– Mbahen disa programe ne kujtese

– Koha e procesorit coptohet midis programeve

– Shfrytezohet koha e hyrje-daljeve me periferiket


Multiprogramimi 2

• Detyra shtese– Administrimi i kujteses– Administrimi i periferikeve

• Sistemet e skedareve– Mbrojtja nga nderhyrjet e njeri tjetrit– Unifikimi i ndarjes te kohes ne njesi te barabarta

• Koncepti i “kohes se ndare” – Perdorimi i terminaleve dhe multiperdorimi– Sistemet e shfrytezimit multiperdorues

• MULTIX dhe UNIX


Konkurimi i programeve

Koha

Programet

Programi 1

Programi 2

Programi 3

Hyrje-Dalje

Kohe pritje per procesorinKa vend per programin 4

P1

P2

P3


Roli i sistemit te shfrytezimit

• Sistemi i shfrytezimit eshte programi kryesor ne kujtese

• “Qarkullimi” i programeve duke ndare kohen e procesorit

– Round Robin

– Klasat e perparesive

• Mbrojtja e kujteses nga kapjet e ndersjellta te pa-autorizuara

• Sinkronizimi midis programeve dhe shfrytezimi i burimeve

SISTEMI PROG-2

write

PROG-1

read

write


Ndarja e kohes

• Coptimi i kohes midis programeve– Kur ka komunikim me periferiket

– Kur tejkalohet nje interval kohe i caktuar

• Vepron sistemi i nderprerjeve

Koha

Programet

OS

nderprerje e brendshme

hyrje-dalje

Sesion kritik Nderprerje nga jashte


Drejt MS-DOS-it


shiriti

Rikthim tek treni i puneve

• S P2:DATA / KODI S P1:DATA / KODI

PC

procesori

sistemi perdoruesi

BUFFER

# 100

read tape

store #100

goto #100

# 0

# 1

# 2

xxx

Goto #100

kujtesa

embrion isistemit teshfrytezimit


Hapi pare drejt MS-DOS-it

• Interpretuesit dhe sistemet e para te shfrytezimit

L1: read keyboard store buffer display if buffer=“enter” goto L2 goto L1L2: case buffer begin

“dir”: xxxxxxx xxxxxxx ...“copy”: yyyyyyy yyyyyyy ...

... else : display “error”

end goto L1

procedura e komandes “dir”

procedura e komandes “copy”

> dir

perdoruesi perdorvetem tastieren


MS-DOS dhe Perdoruesi

• L1: read keyboard store buffer display if “enter” goto L2 goto L1L2: case buffer begin

“dir”: ...“copy”: ...

... else : search file(buffer)

if fail display “error”copy file to #AAAACall AAAA

end goto L1

perdoruesi perdorsi tastieren edhe

diskun me skedaret e programeve

> alfa

alfa

MS-DOS perdoruesi

alfa

sistemi kalon ne pritje, ekzekutohet programi “alfa” i perdoruesit

return


Kompletimi i MS-DOS-it

• L1: read keyboard ...L2: case buffer ...

Call AAAA

end goto L1

perdoruesi perdorsi tastieren edhe

diskun me skedaret e programeve;perdor thirrjet e

sistemit per realizimin e hyrje-

daljeve

> alfa

alfa

MS-DOS perdoruesi

alfa

Interval bosh per sistemin,programin dhe procesorin

return

read

print

procedure READbegin

...

end

procedure PRINT ...

HDD read request

Request completed

request completed

file read request


Ngarkimi i sistemit te shfrytezimit

• BIOS– inicializimi fillon tek BIOS– kryhen testet e harduerit– ngarkon BOOT nga pista

e pare e diskut• BOOT

– krijohet ne pisten e pare te diskut gjate instalimit te sistemit

– lexon skedaret e sistemit nga disku

– ngarkon sistemin ne kujtese

ROM

RAM

BIOS

DOS

kujtesa

BOOT

DOS

DOS


Shkurt mbi sistemet e shfrytesimit


Kohe dhe probleme

• Ne fillimet e sistemeve te shfrytezimit – hardueri kishte kosto teper te larte– u synua ne optimizimin e punes te procesorit– skedaret, multiprogramimi, ndarja e kohes

• Me shfaqjen e gjenerates se katert te kompjuterave– hardueri ka kosto te ulet, kapacitete te larta, dhe– kapacitetet tejkalojne kerkesat e shume perdoruesve– synohet optimizimi i punes te perdoruesit

• sistemet interaktive• rrjetat dhe Interneti• Integrimi i teknologjive te informacionit dhe komunikimit


Detyrat e sistemeve te shfrytezimit

• Administrimi i kujteses qendrore• Administrimi i kujtesave periferike

– Sistemet e skedareve• Komunikimi me paisjet e jashtme

– sistemet grafike– periferiket dhe rrjetat

• Multiprogramimi– paralelizmi dhe konkurenca

• Mbrojtja– autorizimi i perdoruesve– mbrojtja nga nderhyrjet e pa-autorizuara– evidentimi i ngjarjeve dhe i kostos


Mjetet e sistemeve te shfrytezimit

• Sistemi i administrimit te kujteses• Sistemi i administrimit te skedareve• Sistemi i hyrje-daljeve

– guacka [shell] e dukshme e sistemit– protokollet e komunikimit– driver-at e periferikeve

• Mekanizmat e sinkronizimit dhe konkurences • Sistemi i mbrojtjes

– listat e perdoruesve dhe te drejtat e hyrjes– kontrolli i kapjes te te dhenave dhe kujteses– regjistri [log] i ngjarjeve dhe faturimi

• Programe ndihmese– editoret, kompilatoret, lidhesit (linker), librarite etj.


Disa drejtime te zhvillimit aktual

• Nderfaqesit multimediale– sistemet grafike

• Sistemet e integruar [embeded]• Rrjetat informatike dhe Interneti

• Sistemet paralele– programimi paralel

• Sistemet e shperndare– sistemet klient server

– kluster me PC dhe GRID


Klasifikime …


Klasifikimi “mono~multi” i sistemeve

Unix & Linux

MS-Windows 2KMS-Windows 3multi-programim

MS-DOSmono-programim

multi-perdoruesmono-perdorues


Sistemet tekst dhe grafike

MS-Windowsgrafike

Unix & X-windows

Linux & XFree86tekst mode me

mbishtrese grafike

MS-DOS

Unix & Linuxtekst mode

aaaaaaaaabbbbbbbbb

matriceKarakteresh

25 x 80

matriceme pixels

480 x 640600 x 800

768 x 1024etj.

matriceme pixels

480 x 640600 x 800

768 x 1024etj.


Nderfaqimi me perdoruesit

Unix & Linux

MS-Windowskontroll ne distance

Unix & Linux

X-windowsterminale [virtuale]

Unix & Linuxkonsola virtuale

MS-DOS

MS-Windowskonsole


BUFFER

• void


Arkitektura e sistemeve te shfrytezimit


Programe dhe procese

• Programi– eshte bashkesi procedurash

– zgjidh detyra te perdoruesit

• Procedura – eshte bashkesi instruksionesh

– zgjidh detyra llogaritese ne kuader te programit

• Procesi– eshte [cope] e programit ne ekzekutim

– realizohet ne menyre autonome

– perdor hapesiren “vetiake” ne kujtese


Programe dhe sisteme shfrytezimi

• Programi eshte bashkesi procedurash

• Sistemi i shfrytezimit eshte nje lloj i vecante programi ~ bashkesi procedurash

• Procedurat therrasin njera tjetren sipas nje grafi

• Programet / Sistemet klasifikohen sipas struktures hierarkike te grafit te procedurave


SistemiShfrytezimit

VM

Struktura e sistemit te shfrytezimit

• Shtresezimi i hierarkise se procedurave te sistemit• Shtresa “makine virtuale” punon mbi harduerin

Aplikimi

Procedure Procedure

Proc. baze Proc. bazeProc. baze

Hardueri

thirrje te sistemit


Thirrjet e sistemit

APLIKIMIprint (“format”, A, B, C)

Librari Dinamike

print(“format”,X,…) { for X,… print(Xorg,Dest,Size);}

Makina Virtuale

print(ORG,DEST,SIZE) { LDA …STA …

}

Hardueri

Thirrje funskioni nga librari dinamike(C++ ?)

Thirrje funksioni sistemi(Asambler?)

Realizim i funksionit te sistemit ne harduer


Thirrjet e sistemit – shembuj

• Administrimi i proceseve– pid=fork(…)

• Sinjalizimi midis proceseve– S=kill(pid,sig)

• Administrimi i skedareve– fd=open(file,how)– n=read(fd,buffer,nbytes)– n=write(fd,buffer,nbytes)– s=close(fd)

• Administrimi i direktorive– s=mkdir(name,mode)

Krijohet nje proces i ri

Sinjalizohet procesi te ndaloje, ristartoje etj.


Strukturimi i sistemeve te shfrytezimit

• Sistemet monolite– CPU ne dy moda: perdorues dhe “berthame” (kernel)

• Sisteme me shtresa (unazat ne Multix)– Aplikime te perdoruesve– Administrimi hyrje-daljeve– Administrimi kujteses– Multiprogramimi

• Makina virtuale– Berthama e sistemit krijon “kopje virtuale” te harduerit– Pertium emulon i8086 …

• Klient-Server– Berthame minimale per vete sistemin– Procese te sistemit realizohen si procese perdoruesi


Hardueri

Sistemet monolite

• CPU punon ne dy moda– perdorues

– berthame (kernel)

Berthamae Sistemit

Aplikimet

Hardueri

Procese[mode] Perdoruesi

Procese [mode] Sistemi


Sistemet me shtresa / unaza

• Koncepti i shtresave

Aplikime

Librarite dinamike te I/O

Administrimi kujteses

Multi-Programimi

Hardueri

appliBERTHAMA

X

• Cdo shtresa komunikon vetem me shtresat fqinje sipas rregullave te caktuara

thirrjesistemi

thirrje epalejuarsistemi

porte e thirrjeste sistemit

APLIKIME

Administrimi i I/O me Hw


User (klient)OS (server)

Sistemet klient – server

• Proceset e sistemit realizohen ne po ate nivel si dhe proceset e perdoruesit– Proceset e sistemit ~ server– Proceset e perdoruesit ~ klient

• Mikro-berthame per– Multi-programimin– Hyrje / daljet me harduerin– Transferimin e thirrjeve te

sistemit nga proceset klient ne ato server

CPU

mikro-berthama

proces

proces

proces

proces

proces

proces

proces

proces

thirrjesistemi


Sistemet me makina virtuale

• “Super” mikro-berthame per – multi-programimin– Proceset per CPU virtuale

• Nje CPU virtuale mban nje sistem shfrytezimi– Paralelizem virtual i disa

sistemeve shfrytezimi

• Super-berthame per sistemet me procesor Intel ~ paralelizem virtual midis:– MS-Windows– Linux

Hardueri (CPU)

“super” berthame

“CPU” “CPU” “CPU” “CPU”

proces

proces

proces

proces

proces

proces

OS3 OS4

proces

proces

proces

proces

proces

proces

OS1 OS2


Proceset


• Procesi ~ program ne ekzekutim– Grup instruksionesh (program) ne ekzekutim– Autonom ne raport me proceset e tjera

• Burimet e procesit– Hapesira e kujteses

• Kodi dhe te dhenat• Stiva per thirrjen e procedurave

– PCB (Process Control Block)• Atributet e procesit• Treguesit per hapesiren e kujteses• Treguesit per FCB (File Control Block)• Imazhi procesit kur nderpritet

– Kopja e regjistrave te procesorit

Koncepti i Procesit


Krijimi dhe “vrasja” e proceseve

• Thirrja e procedurave • Krijimi i proceseve

call

call

return

return

Procesi A(procedurat perdorin te

njejten hapesire kujtese)

fork

call

return

kill

Procesi A

Procesi B

P1

P2 P8 Pd

P9 Pe

Pa

Pb Pc

“orteku” i proceseveqe krijojne njeri tjetrin me komanden “fork”

P5

P6 Pf

PgP7

(proceset A dhe B perdorin hapesira kujtese te ndryshme)


Proces dhe thread

• “Thread” ~ “proces i lehte”, “nen-proces”– Disa threads ndajne hapesiren e perbashket te kujteses

– PCB e “zgjeruar” (regjistrat e CPU etj.)

– Ritet kompleksiteti i bashkeveprimit dhe sinkronizimit

proces

thread

1 proces = 1 thread 1 proces = n thread


Administrimi i proceseve

• Tabela e Proceseve– Process Control Block (PCB)

• Regjistrat e CPU

• Tregues (pointer) per segmentet e kujteses

• Pershkruesit e skedareve (File Control Block)

• Prioriteti i ekzekutimit

• Te dhena te tjera (perdoruesi, direktoria etj.)

struct proc { struct stackframe_s p_reg; /* process' registers saved in stack frame */ proc_nr_t p_nr; /* number of this process (for fast access) */ struct priv *p_priv; /* system privileges structure */ char p_rts_flags; /* SENDING, RECEIVING, etc. */ char p_misc_flags; /* Flags that do suspend the process */ char p_priority; /* current scheduling priority */ char p_max_priority; /* maximum scheduling priority */ . . .


Kujtesa

Hapesira e Kujteses e Procesit

Procesi dhe PCB

•

Kodi Procesit

Te Dhenat

Stiva

Sistemi i Shfrytezimit

PCB PROCESORI

regjister

regjister

regjister

Atributet e Procesit


Proceset dhe kujtesa

• Tabela e PCB dhe Round Robin

(Berthama)

Kodi i OS

e PCB

KUJTESA

Process n

Kodi & teDhena

...

Process 1

Kodi & teDhena

Tabela

OS kernel PCB

Process n PCB

Process n-1 PCB

…

Process 3 PCB

Process 2 PCB

Process 1 PCB

Interrupt & R

ound Robin

supervizori


Realizimi i proceseve


Gjendjet e proceseve

• Procesi = entitet autonom

• Gjendja sipas mundesise te aktivizimit:

– Planifikim (scheduled) – i sapo leshuar

– Gati (ready) – pret per kohen e CPU

– Ekzekutim (running) – kontrollon CPU

– Bllokuar / pritje (blocked / waiting) – pret nje ngjarje I/O

RUN READY

WAITING

2

3

4

1Sched.

5


Ndryshimi i gjendjeve

• Ndryshimi i gjendjeve behet– Kalimi 1 behet kur procesi i leshuar nga perdoruesi futet ne

rradhen e pritjes per ekzekutim– Kalimi 2 dhe 3 behen nga supervozori i sistemit

• Kalimi 2 kur procesi ka plotesuar kuoten e kohes te CPU• Kalimi 3 kur procesit te nderprere i rivjen rradha e CPU

– Kalimi 4 behet kur procesi nuk mund te vazhdoje• Kerkese per hyrje-dalje• Nderprerje nga jashte• Kijim situate bllokimi

– Kalimi 5 behet kur plotesohen kushtet• Perfundon hyrje-dalja• Perfundon trajtimi i nderprerjes• Perfundon situata bllokuese


Gjendjet dhe rradhet

• Realizimi i rradheve te gjendjeve Ready dhe Waiting

Kujtesa

OS

run

ready

wait

ready

waiting

PID

PID

PID

PID

PCB

PID

PID

PID

PID

code

data

code

data

code

data

code

datasched


Politikat e rradheve

• Proceset ne rradhen “GATI” mund te kapen njeri pas tjetrit sipas skemes FIFO per te marre kontrollin e CPU

• Disa procese mund te kekojne perparesi– Ekzekutimi pa pritur rradhen

• Kategorizimi i proceseve

• Skema FIFO brenda nje kategorie

• Politikat e perparesise midis kategorive

– Manaxhimi i proceseve


Manaxhimi i proceseve

• Problemi cfaqet kur mbi nje proces eshte “GATI”– Mekanizmat e zgjedhjeve jane kontadiktore

– Disa kritere:• Drejtesia – cdo proces te mare pjesen e vet te CPU• Eficensa – CPU te shfrytezohet 100%• Koha e pergjigjes – minimizimi per perdoruesit interaktve• Koha totale – minimizimi i kohes te punes• “Percueshmeria” – maksimizimi i numrit te puneve

– Sjellja e proceseve e paparashikuar

– Manaxhimi• “Plotesues” [completion]

• “Parashikues” [preemptive]


Mekanizmat e manaxhimit


“Round Robin”

• Proceset vendosen ne liste FIFO• Per proceset caktohet intervali “quantum” CPU

– Procesi rradhes ploteson “quantum-in” dhe bllokohet

– Procesi pasardhes ne liste merr kontrollin e CPU

• Ndarja e kohes “quantum” (efektivitet ~ pritje)– Kompromis 100 ms

P1

P0P9 P8 P7

P6

P2 P3 P4 P5


Manaxhimi me perparesi

• Kategorizimi i perdorimit sipas “rendesise”• Perparesite

– Statike (te paracaktuara)

– Dinamike (ndryshojne ne kohe)

• Komanda Unix “nice”

• Kategorizimi i perparesive & rradhet e perparesive

Perparesia 0

Perparesia 1

Perparesia 2

Perparesia x

P01 P02

P11 P12 P13

P21 P22 P23

Px1 Px2

P23


Perparesite dinamike

• Zvogelimi gradual i perparesise– Problemi i rritjes te perparesise per proceset interaktive

• Perparesi punes me te shkurter– Nqs. e mundeshme parashikimi i kohes

• Komandat ineraktive si pune te vecanta– Parashikimi i kohes sipas sjelljes

• Manaxhimi me “llotari”– Llotari shtese per proceset perparesore

– Qarkullimi llotarive midis proceseve


Manaxhimi ne dy nivele

• Vendoset nje pjese te proceseve [me perpari te ulet] ne disk per lirimin e kujteses

• Supervizori ndan kohen e CPU per proceset ne kujtese. Periodikisht

– Proceset per shume kohe ne kujtese kalojne ne disk

– Proceset per shume kohe ne disk kalojne ne kujtese

• Dy nivele te supervizorit

– Niveli ulet trajton proceset ne kujtese

– Niveli larte trajton shkembimin e proceseve disk kujtese


Politikat dhe mekanizmat

• Supervizori nuk konsideron specifikat e perdoruesve ne trajtimin e perparesive

• Ndahen mekanizmat e supervizorit nga politikat e dhenies perparesi proceseve nga perdoruesi

• Procesi kryesor mund te perdore thirrje te sistemit per te ndryshuar perparesite e nenproceseve


Konkurenca e proceseve


Vektoret e nderprerjeve

• Nderprerja shoqerohet me nje numer identifikues (INT n)• Vektori i nderprerjeve mban treguesit per procedurat e

sherbimit te nderprerjeve sipas numrit identifkues• Trajtimi i nderprerjes perfshin

– Kopjohet numratori i programit te CPU ne stive

– Kalohet, nepermjet vektorit te nderprerjeve sipas identifikuesit te nderprerjes, ne proceduren e sherbimit

– Kopjohet gjendja e CPU ne PCB e procesit te nderprere

– Realizohet procesi i sherbimit te nderprerjes• Rikthehet kontrolli ne procesin e nderprere, ose

• Ne multiprogramim aktivizohet procesi i rradhes


Konkurenca midis proceseve

• Tre probleme– Shkembimi i informacionit midis proceseve

– Konkurenca ne burimet e perbashketa

– Vargezimi i varesise nga njeri tjetri

• Konkurenca– Situata e gares per kapjen e burimeve te ndara

• Disa procese kerkojne “njekohesisht” kapjen e te njejtit burim

• Pyetje: lejohet nderprerja e nje procesi qe ka kapur burimin?

– Pjesa e programit ku kapet nje burim i perbashket• Kerkon ekskluzivitet mbi procesin e kapjes te burimit• Percaktohet si “Seksion Kritik” qe nuk duhet nderprere


Situata e gares

• Shembull: Spooler i shtypit

Print Spooler Printer

Rradha e Spooler

Procesi A

Procesi B

Nderprerje e multiprogramimit

perg

atit

shkruan

perg

atit shkruan

☼

Procesi A prish te dhenat e B


Seksioni kritik

• Seksion kritik quhet pjesa e programit qe kap burime te perbashketa

– Nuk behen supozime per shpejtesine e CPU

– Nuk lejohen dy procese njekohesisht ne seksion kritik

– Proceset jashte seksioneve kritike nuk duhet te bllokojne proceset ne seksione kritike

– Asnje proces nuk duhet te prese pambarim per te hyre ne seksion kritik


Perjashtimi reciprok

• Mekanizmat e perjashtimit reciprok te proceseve gjate seksioneve kritike

– C’aktivizimi i nderprerjeve

– Variablat “celes”

– Fjetja dhe zgjimi

– Semaforet

– Shkembimi i mesazheve

– Monitoret


Konkurenca – variablat celes


C’aktivizimi i nderprerjeve

• Nderprerjet shkaktojne pezullimin e nje procesi per ti lene vendin nje tjetri

• Procesi qe eshte ne seksion kritik– Ne hyrje te seksionit c’aktivizon nderprerjet

– Ne dalje te seksionit ri-aktivizon nderprerjet

• Probleme– Kontrolli i nderprerjeve lihet ne doren e perdoruesit

– Kohezgjatja e seksionit kritik mund te jete e madhe

– Nuk vlen ne sistemet multi-procesor

• Me vlere per sistemin e shfrytezimit– Sigurimi i seksioneve kritike te vete sistemit


Variablat celes / flamur

• Variabli celes (flamur) mer vlerat– 0 kur nuk ka procese ne seksion kritik– 1 kur nje proces hyn ne seksion kritik

• Procesi qe hyn ne seksion kritik– Teston variablin celes dhe pret derisa te behet 0– Nryshon variablin ne 1 dhe hyn ne seksion kritik– Riben variablin 0 kur del nga seksioni kritik

• Problem: nderprerjet gjate testim-ndryshimit– Mund te perdoret c’aktivizimi i nderprerjeve– Manipulimi i varjablit celes behet me thirrje sistemi. – Vetem kodi i procedurave te berthames te sistemit ka

atributin qe lejon c’aktivizimin e nderprerjeve.


Perdorimi i variablave celes

• Variablat celes ne kapjen ekskluzive te burimeve

• Seksioni kritik reduktohet ne trajtimin e variablit celes

• Linux: perdoren skedare “celes” per shmangien e kapjes konkurente te skedareve

• Problem: pritja

unset_flag (F){ Int off F:=0 Int on}

set_flag (F){ Int off; while (F==1)

{ Int on; Int off }; F:=1; Int on;}

Call set_flag(F)

Call unset_flag(F)

eksk

luz i

vite

t

F

seksionkritik

seksionkritik


Per

gatit

: W

AIT

Bllo

kim

: c e

lesi

:=1

Shembulli i spoolerit

• Shembull: Spooler i shtypit

Rradha e Spooler

Procesi A

Procesi B

shkr

uan

☼

Procesi A ka ekskluzivitet mbi spooler

Seksion kritik

Lirim

: ce

lesi

:=0

Procesi B ka akses mbi spooler

Int Int


• Perdorimi i variablave celes

Nderprerje dhe celes

• C’aktivizimi i nderprerjeve

D

I

S

K

INT OFF

INT ON

ndarje kohe

seksion kritik& ekskluzivitet

P1 P2 OS

D

I

S

K

ilire?

ilire!

ndarje kohe

P1 P2 OS celesi

koha koha

ilire?

izene!

----||||||-----

seksion kritik

ekskluzivitet

seksion kritik


Konkurenca – semaforet


Fjetja dhe zgjimi

• Procesi qe nderpritet duhet te kaloje ne gjendje “pritje”– Problem: si do te behet kalimi ne gjendjen “gati”

• Thirrjet e sistemit “sleep” dhe “wakeup”– Dy procese …– Procesi qe kerkon burimin ben sleep mbi variablin celes

• Nqs. burimi i lire [celesi==1], – celesi:=0– procesi mer ekskluzivitetin mbi burimin

• Nqs. burimi i zene [celesi==0], – procesi kalon nga gjendja “run” ne “pritje”

– Procesi qe liron burimin ben wakeup mbi variablin celes– celesi:=1– aktivizohet procesi i bllokuar (nqs. ka te tille)


Struktura e sleep & wakeup

• Celesi eshte strukture F = {int C; int PID}• C ~ celesi• PID ~ mbajtesi i identifikatorit te procesit

• “sleep” kalon procesin thirres ne gjendjen “pritje”

sleep (C){

Int off;if (F.C==0) { F.PID:=(PID);

call_system_state_wait(PID);} F.C:=0;Int on;

}

• “wakeup” zgjon procesin e rene ne gjendje “pritje”

wakeup (C){

Int off;F.C:=1;if (F.PID!=NULL) call_system_state_ready(F.PID);Int on;

}

• call_system_state_wait ne dalje ben “Int on” per mbylljen e seksionit kritik

Call sleep(F)

Call wakeup(F)

FCall sleep(F)

wai

tre

ady


Semaforet

• Semafori – variabel qe mban numrin e thirrjeve “wakeup” te pa realizuara ne rastin e shume proceseve (Dijkstra)

– Pergjithesim i metodes “sleep” & “wakeup”

– Dy thirrje sistemi

• “down” (~sleep) teston semaforin

– Nqs. zero => procesi kalon ne gjendje “sleep” pa plotesuar “down”

– Nqs. pozitive => zvogelon me 1 semaforin dhe vazhdon punen

• “up” (~wakeup) rrit me 1 vleren e semaforit

– Nqs. ka procese ne “sleep”, supervizori i sistemit zgjon njerin prej tyre dhe e lejon te perfundoje “down”


Shembull i semaforeve

• Situata klient-server– Tre semafore:

• “PLOT” numeron fjalet e mbushura te buferit. Klienti kalon ne “sleep” kur PLOT=0

• “BOSH” numeron fjalet bosh te buferit. Serveri kalon ne “sleep” kur BOSH=0

• “MEX” ~ “mutual exclusive”, bllokon kapjen e buferit njekohesisht nga klienti dhe serveri (semafor binar)

• Perdorimi i semaforeve– Sinkronizim: PLOT, BOSH

– Ekskluzivitet: MEX


Bllokimi reciprok

• Semaforet dhe bllokimi reciprok (deadlock)

Void server(void){ while (TRUE) {

down(&BOSH);down(&MEX);fill_buffer(…);up(&MEX);up(&PLOT)

}}

Void client(void){ while (TRUE) {

down(&PLOT);down(&MEX);empty_buffer(…);up(&MEX);up(&BOSH)

}}

– Gabimet ne perdorimin e semaforeve• Ndrimi i vendeve te thirrjes “down” shkakton bllokim

– Nqs. buferi eshte plot, server ben “down(&MEX)” duke bere MEX=0 dhe me pas bllokohet tek “down(&BOSH)”

– Klienti ndesh MEX=0 dhe bllokohet …


Mbi strukturen e te dhenave

• Mekanizmi i konkurences (semafor, etj.) ka nevoje per strukture te dhenash shoqeruese– Numratori i kerkesave

– Te pakten nje rradhe pritjeje

numrator

PID 1 PID 2 PID 3 PID 4

SS


Konkurenca - sinjalet dhe bllokimet


Shkembimi i sinjaleve

• Thirrjet e sistemit “send” dhe “receive”– Arkitektura klient-server

• Serveri pret ne “receive” per sinal• Klienti dergon “send” kur ka nevoje

– Sinkronizimi i proceseve ne sisteme te shperndara

– Shkembimi i informacioneve midis proceseve

– Reziku i humbjes te mesazheve• Marrja duhet te sinjalizohet (“ACK” ~ acknowledgement)• Nqs humbet ACK, ridergohet mesazhi• Mesazhet shoqerohen me numrin rendor• Proceset identifikohen (authentication)

• Problem: performanca


Monitoret

• Monitori – bashkesi procedurash dhe struktura te dhenash te grupuara si “modul / objekt” qe kontrollon kapjen e burimeve

– Monitori perdoret ne menyre ekskluzive

– Thirrja e monitorit realizohet nga kompilatori

• Monitori eshte konstruksion i gjuhes se programimit

• Konkurenca kontrollohet nga kompilatori

• Shmangen gabimet e programistit

– Problem

• cilat gjuhe programimi kane “monitor” ?

• Koncept me interes ne zhvillimin e aplikimeve ?


Bllokimet (deadlocks)

X Y

B2

B1

wait wait


Klasifikimi i bllokimeve

• Problemi– nje proces kerkon ekskluzivitet per disa burime

• Paisje – Skedare – Regjistrime …

– Dy procese mund te bllokojne njeri tjetrin

– Burimet jane• Te parashikueshem (preemptable)

– Mund ti hiqen procesit qe e ka kapur

– Shembull: kujtesa: dy procese bllokojne njeri tjetrin ne kujtese dhe printer, kujtesa i hiqet njerit dhe i jepet tjetrit (swapping)

• Te paparashikueshem (non-preemptable)– Nuk mund ti hiqen procesit qe e ka kapur

– Jane shkaku kryesor i bllokimeve

– Shembull: printeri – shtypi i filluar nuk mund te nderpritet


Trajtimi i blokimeve

• Nje grup procesesh eshte i bllokuar nqs secili pret nje ngjarje qe nje proces tjeter i grupit mund te shkaktoje

• Konditat per bllokim (Coffman)– Perjashtim reciprok (mutual exclusion)– Kap dhe prit (hold and wait)– Mungese parashikimi (non-preemptive)– Pritje ne “rreth vicioz” (circular wait)

• Strategjite per shmangien e bllokimeve– Injorimi i problemit (nqs probabiliteti i ulet)– Detektimi dhe rimarja (ristartimi i proceseve bllokuese)– Shmangia dinamike (shmangia e situatave bllokuese)– Parandalimi duke mohuar konditat


Shmangia dhe parandalimi

• …– Shmangia dinamike (problematike)

kondita zgjidhja

perjashtimi reciprok spooling

kap dhe prit kap gjithe burimet

jo-parashikuese liro burimet para kapjes

pritja rrethore rendit burimet– Parandalimi

• Matrica e zenies te burimeve & algoritmi bankierit– Kerkohet nje proces qe i plotesohen kerkesat– Nsq ka, konsderohet i perfunduar dhe burimet lirohen– Nqs jo, situate bllokimi


Hyrje – daljet


Klasifikimi i paisjeve

• Klasifikimi– Bllok (disk, shirit, …)

– Karakter (tastiera, mouse, printer, …)

– Speciale (clock …)

• Hardueri– Paisjet

– Kontrolloret

CPU RAM clock disk printer monitor tastiere

HDD

PRINTER MONITOR TASTIERE


Kontrolloret

• Regjistrat e kontrollorit– Ne kontrollor

– Ne kujtese

– Sistemi komandon kontrollorin nepermjet regjistrave

• Nderprerjet– IRQ

• Interrupt vector

• Interrupt service software

– Kontrollori sinjalizon CPU nepermjet IRQ

kontrollori

RAM

busIRQ

regjistrat

regjistrat

komande


Direct Memory Access / Area

• Kontrollori pa DMA • lexon nje bllok nga paisja ne buferin e brendshem• ben IRQ dhe sinjalizon sistemin

– Sistemi kopjon bajt-pas-bajti nga regjistri kontrollorit ne kujtesen e kompjuterit

• Kontrollori me DMA• lexon nje bllok nga paisja ne buferin e brendshem

dhe me pas kopjon buferin ne DMA (kujtesa e kompjuterit)

• Ben IRQ dhe sinjalizon sistemin– Sistemi e gjen bllokun ne kujtese


Softueri per hyrje – dalje

• Pavaresia e paisjeve• Programimi te mos varet nga paisjet

– Shembull “sort <input >output”

• Unifikimi i emerimit• Perdorimi i konceptit te “PATH”

• Trajtimi i gabimeve• Pikasja e gabimeve• Rileximi / rishkrimi

• Transferimet sinkrone / asinkrone• Bllokimi i sistemit ~ perdorimi i nderprerjeve

• Ndashmeria e paisjeve• Kapja njekohesisht ose jo e paisjes nga disa perdorues


Shtresat e softuerit

• Niveli i perdoruesit• Softueri i pavarur nga paisja

• Driver i paisjes – Komandon paisjen

• Trajtuesi i nderprerjeve– Sistem sinjalizimi

• Kontrollori – realizon komunikimin

User Level Software

Independent Software

Device Driver

Interrupt Handler

CONTROLLERHW

SW

OS

App


Trajtuesi i nderprerjeve

• Procesi kerkon hyrje/dalje– Bllokon vehten

• Down semaphore• Wait message• …

– Spooler • Kontrollori perfundon

veprimin dhe ben IRQ– Trajtuesi i nderprerjes

c’bllokon procesin• Up semaphore• Send message• …

process kontrollor

Send requestCall wait state

IRQSwitch to Ready


Driver

• Kodi i kushtezuar nga paisja => “driver”– Driver komunikon me regjistrat e kontrollorit

• Pranon kerkesa ne format te pavarur nga shtresa e siperme• Gjeneron dhe komandat perkatese ne regjistra• Kontrollon rezultatin …• Nqs veprimi kerkon kohe

– Bllokon vehten

– Pret IRQ nga kontrollori

• Kthen pergjigjen ne shtresen e siperme


Softueri i pavarur

• Funksionet tipike• Nderfaqimi uniform per paisjet• Emertimi paisjeve (Unix i trajton si skedare)• Mbrojtja e paisjeve (nga perdorues te paautorizuar)• Sigurimi madhesise te pavarur te blloqeve• Trajtimi i buferave (differencat ne shpejtesine e trajtimit)• Trajtimi i hapesires per paisjet bllok (zgjerimi i skedarit)• Zenia dhe leshimi i paisjeve (kapja ekskluzive)• Raportimi i gabimeve (pas trajtimit nga driver)


Niveli i perdoruesit

• Procedurat qe lidhen me programet e perdoruesit– Programisti perdor “write(fd, buffer, nbytes)” – Procedura “write”

• Ben pjese ne nje librari procedurash dhe lidhet me programin• Pershtat parametrat e perdoruesit per thirrjet e sistemit• Realizon formatimin e hyrjes dhe daljes

• Procedurat speciale– Printing Spooler Daemon

• Proceset e perdoruesit bejne printimin ne skedar• Procesi spooler lexon skedaret dhe i dergon ne printer• Spooler eshte i vetmi proces qe komunikon me printerin


Bazat e kompilimit

•


Bazat e Kompilimit 1

• Etapat e pergatitjes te programit

– Programi burim (C, FORTRAN, etj.) pergatitet si skedar me ndihmen e editorit te tekstit: “program.c”

– Programi burim perkthehet (kompilohet) ne program objekt, ne gjuhen e procesorit: “program.o”

– Programi objekt “lidhet” (linking) dhe transformohet ne program te ekzekutueshem: “program.exe”

– Programi ekzekutueshem ngarkohet (loading) ne kujtese per ekzekutim.



• Specifikat e etapave te programimit– Proramisti shkruan:

• float a,b,c• input (b,c)• a=b+c• print (a)

– Simbolet “a”, “b”, “c” perfaqesojne adresa kujtese per mbajtjen e numrave reale, te deklaruara nga perdoruesi. Kompilatori i transformon ne adresa relative kujtese.

– Simbolet “input”, “print” perfaqesojne adresa kujtese ku duhet te gjenden procedurat e leximit dhe shkrimit. Kompilatori mund te mos jete ne gjendje ti percaktoje adresat perkatese.



• Kompilatori krijon nje tabele simbolesh:

Adresat relative te simboleve “input” dhe “print” mbeten te papercaktuara dhe vete simbolet konsiderohen si “te jashtem” (external).

external?print

external?input

float1003c

float1002b

float1001a

ATRIBUTADRESA RELATIVESIMBOLI



• Tabela e simboleve vendoset ne fund te programit objekt.

• Simbolet “e jashtem” duhet te “lidhen” para se te behet ekzekutimi / perdorimi i tyre, duke ditur ku jane librarite me funksionet standarde – Lidhja statike: eshte lidhesi (linker) qe ploteson tabelen –

lidh programin objekt me librarite duke prodhuar programin e ekzekutueshem (.exe).

– Lidhja dinamike: eshte ngarkuesi (loader) qe realizon lidhjen:

• Gjate procesit te ngarkimit• Gjate ekzekutimit (kur duhet te perdoret simboli)



• Programi objekt dhe ai i ekzekutueshem:

CALL 1101, 1002, 1003

LDA 1002

ADDA 1003

STA 1001

CALL 1201, 1001

CALL input, 1002, 1003

LDA 1002

ADDA 1003

STA 1001

CALL print, 1001

Program EkzekutueshemProgrami Objekt

ku “1101”, “1201” jane adresat ku do te vendosen procedurat input dhe print, qe lidhesi/ngarkuesi i percakton pasi gjen procedurat ne librarine standarde perkatese.


Pyetje ???

•


Administrimi i Kujteses

• Parkinson’s Law: programet zgjerohen qe te mbushin hapesiren e kujteses ne dispozicion

• Sistemi i Administrimit te Kujteses (MMS)

• Kujtesa e Fshehte (“cache”)– E shpejte por e shtrenjte

– Ndermjetese midis RAM dhe procesorit

• Kujtesa Virtuale– Ndarja e hapesires kujtese midis

• RAM• DISK


detyrat e MMS

• Percaktimi i zonave te kujteses ku vendosen programet e ndryshme dhe te dhenat perkatese

• Garantimi qe programet te mos nderhyne tek njeri tjetri– “Buffer Overflow”

• Realizimi i kujteses virtuale– Zhvendosja e “copave” te hapesires se kujteses midis

RAM dhe DISK

– Mbajtja ne RAM e “copave” te hapesires se kujteses te proceseve te gjendje “gati” per ekzekutim


administrimi i kujtesesne mono dhe multi programim

Multi-programimiMono-programimi

Drivers

Program

Berthama

Drivers

Program 1

Program 2

Program 3

Berthama


MMS - rivendosja

• Rivendosja (relocation)

– Programisti nuk di ku do te vendoset programi ne kujtese gjate ekzekutimit

– Gjate ekzekutimit programi mund te kalohet (swap) ne disk dhe rikthehet diku ne kujtese

– Referencat relative te kujteses duhet te perkthehen ne adresa fizike te kujteses

– Mbivendosja (overlay)


MMS - mbrojtja

• Mbrojtja (protection)

– Proceset nuk duhet ti referohen zonave te kujteses te proceseve te tjere pa autorizim

– Pamundesi e kontrollit te adresave fizike gjate kompilimit, pasi programi mund te rivendoset

– Kontrolli i adresave fizike duhet te behet gjate ekzekutimit [mundesisht nga hardueri]


MMS – ndashmeria

• Ndashmeria (sharing)

– Te lejohen disa procese te kapin te njejten zone

kujtese me te dhenat te perbashketa

– Preferohet qe cdo proces te kape te njejten kopje

te programit se sa secili te kete kopjen e vet te

programit


Pyetje ???

•


Addr. fizike 274569

Reg. Baze / 0000

100110021003

1101

1201

Principet e Adresimit

• Adresat ne programin e ekzekutueshem jane relative. Gjate ngarkimit ne kujtese ngarkuesi (loader) in “transformon” ne adresa fizike duke percaktuar bazen e adresimit

• Procesori llogarit adresat fizike duke mbledhur regjistrin baze me adresat relative:addr.phys = reg.base + addr.rel

zona e kujteses e zene nga programi

zona e kujteses e zene nga te dhenat dhe stiva zona e kujteses e zene nga procedurat standarde

b (275571)

print (275770)

input (275670)

c (275572)

a (275570)

Programi ekzekutueshem


algoritmet e adresimit 1

• Adresat logjike ~ adresat fizike

Registri irivendosjes

+

14000

MMU

Adrese Llogjike

346

Adrese Fizike

Kujtesa14346

Regjistri i Rivendosjes (Relocation Register) => Regjistri Baze

CPU

ADD

Regjistri ikomandave

346


algoritmet e adresimit 2

• Parimi i mbrojtjes ne nivel hardueri

CPU

Reg. Limit

<

error

no

Reg. Reloc.

+yes

AdreseFizike

Kujtesa

MMU

AdreseLlogjike


Pyetje ???

•


Skemat e Administrimit te Kujteses

• Ndarja fikse• Ndarja dinamike• Ndarja Binare• Faqosja e thjeshte

• Segmentimi i thjeshte

• Faqosja e kujteses virtuale• Segmentimi i kujteses virtuale


MMS me ndarje fikse te njejte

• Kujtesa ndahet ne copa me madhesi te njejte.• Nje proces qe kerkon kujtese jo me shume se

nje ndarje ngarkohet dhe ekzekutohet, ndryshe duhet ristrukturuar programi duke perdorur mbivendosjet (overlays)

• Nqs. gjithe ndarjet jane te mbushura, sistemi mund te zhvendose ndonje proces ne disk (swapping)

• Kujtesa perdoret pa eficience – cdo program sado i vogel bllokon nje ndarje te tere (fragmentimi i brendshem)


MMS me ndarje fikse te ndryshueshme

• Kujtesa qendrore ndahet ne copa me madhesi te ndryshueshme– Zbuten problemet e ndarjes fikse te kujteses

ndarja

procesi

Ndarje me madhesi te njejte Ndarje me madhesi te ndryshueshme


rregullat e ndarjes fikse

• Ndarja ne copa te barabarta– Nuk ka rendesi si shperndahen proceset

• Ndarja ne copa te ndryshueshme– Mund te vendoset cdo proces ne copen me te

vogel qe i pershtatet– Krijohen rradhe per proceset– Processet vendosen ne menyre qe te zvogelohet

shperdorimi i kujteses


skemat e ndarjes fikse

OS OS

Rradhe processes

Proceset e reja

Proceset e reja

Rradhe processes


MMS – ndarja dinamike

• Ndarjet krijohen ne menyre dinamike me madhesi te ndryshme

• Cdo procesi i jepet kujtese sipas nevojes duke krijuar ndarje kujtese te pershtatshme (supozohet se ka hapesire te lire te mjaftueshme). Nuk ka fragmentim te brenshem te kujteses

• Gjate manpulimit te proceseve mund te krijohen “vrima” ne kujtese (fragmentimi i jashtem)

• Duhet perdorur kompatesimi duke zvendosur proceset per te bashkuar copat e lira te kujteses

• Procesori perdoret pa eficience nga kompaktesimi per shmangien e fragmentimit te jashtem


problemet e ndarjes dinamike

OS

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P6P5P4P3P2P1

OS

P1

P2

P4

P6

OS

P1

P2

P4

P6

P7

?

OS

P1

P2

P4

P6

P7

kerkesa per

kujtese

Procesi i K

ompaktesim

it te Ku

jteses


rregullat e ndarjes dinamike

• Skema “pershtatja me e pare” (first fit)

– Procesi vendoset ne ndarjen e pare te pershtatshme

• Skema “pershtatja me e mire” (best fit)

– Procesi vendoset ne ndarjen me te vogel te pershtatshme

• Skema “pershtatja pasardhese” (next fit)– Procesi vendoset ne ndarjet e pare te pershtatshme duke filluar

nga vendodhja e fundit

• Problemi fragmentimit te jashtem mbetet– Ndryshon vetem “topologjia” e fragmentimit

– Zhvendosja e proceseve ne kujtese kerkon kohe

– Perdorimi i kujteses virtuale eshte akoma me i ngadalte• disku i ngurte eshte paisje e ngadalte


Ndarja “Binare”

• Synohet te shmanget fragmentimi si i brenshem i ndarjeve fikse dhe i jashtem i ndarjeve dinamike

• E gjithe hapesira konsiderohet fillimisht si nje bllok i tere me madhesi 2U

• Supozohet se kerkohet nje cope kujtese me madhesi S

– Nqs. 2U-1 < S <= 2U atehere procesit i jepet e tere blloku

– Ne rast te kundert, blloku ndahet rekursivisht ne 2 pjese te barabarta me madhesi 2U-1 & verifikohet nese ploteson kerkesen e procesit (sipas formules), derisa kerkesa e procesit plotesohet

– Sistemi mban tabelat e blloqeve te zena te kujteses dhe atyre te lira, dhe mund te bashkoje blloqet e lire fqinje per te krijuar blloqe me te medhenj


shembull i ndarjes “binare”

Bllok 1 Mb

A kerkon 100 Kb

B kerkon 240 Kb

C kerkon 64 Kb

D ekrkon 250 Kb

B liron 256 Kb

A liron 128 Kb

E kerkon 75 Kb

C liron 64 Kb

E liron 128 Kb

D liron 256 Kb

1 Mb

1 Mb

512 K

512 K256 KA=128K 128 K

B = 256 K

B = 256 K

B = 256 K

256 K

256 K

256 K

256 K

D = 256 K

D = 256 K

D = 256 K

D = 256 K

D = 256 K

256 K

256 K

256 K

256 K

256 K

D = 256 K 256 K

A=128K

A=128K

A=128K

A=128K

128K

E=128K

E=128K 128 K

128 K

C=64K

C=64K

C=64K

C=64K

C=64K

64K

64K

64K

64K

64K

512 K

512 K


MMS – disa perfundime

• Sistemi perdor tabela statike ose dinamike per mbajtjen e parametrave te ndarjeve

• Ndarja fikse shkakton fragmentim te brenshem – Keqperdorim i kujteses

• Ndarja dinamike shkakton fragmentim te jashtem– Ose keqperdorim i kujteses– Ose keqperdorim i kohes se procesorit (kompaktesimi)

• Probleme te pa permendura– Si mund te parashikohet kerkesa per stiven ???– Si i behet nese programisti ka perdorur “malloc” ???


Pyetje ???

•


MMS – faqosja e kujteses

• Kujtesa fizike ndahet ne copa me madhesi te njejte

– Frames• Madhesia e copave eshte fuqi e 2

• Varion midis 512 8192 bytes

• Kujtesa llogjike ndahet ne copa me madhesi te njejte

– Faqet (pages)

• Sistemi perdor tabelen e faqeve qe lidh indeksin e faqeve [te kujteses logjike] per proces me adresen fizike te bazes te frame-s ne kujtesen fizike


principi i faqosjes

Tabela e faqeve e procesit 2



Tabela e faqeve te lira

KUJTESA KUJTESA


adresimi tek faqet

0111101110011000

0111101110100000

0 1 1 0 0 1

0 0 0 1 1 0

0 0 0 1 0 1012

Adrese Fizike (16 bit)

Adrese Logjike (16 bit)Numri Faqes (6 bit) Zhvendosja (10 bit)

Tabela e Faqeve

Test per numrin e faqeve ?


MMS – segmentimi 1

• Permiresim i idese se ndarjeve dinamike– POR SEGMENTET MUND TE JENE TE SHPERNDARE DHE

JO NGJESHUR NJERI PAS TJETRIT SI NDARJA DINAMIKE

– Shmanget fragmentimi i brenshem dhe minimizohet

fragmentimi i jashtem

– Programisti mund te percaktoje ndarjen e kujteses se

nevojshme per programin ne segmente te madhesive te

ndryshme …


MMS – segmentimi 2

– Procesi mund te kete segmente te vecanta • PCB• kodi programit (*)

• te dhenat (*), • Stiva (*); [ku * - nje ose disa segmente]

– Cdo proces ka tabelen e vet te segmenteve ndersa sistemi mban tabelen e blloqeve te lira te kujteses

– Tabela e simboleve mban jo vetem fillimin por edhe gjatesine e segmenteve


adresimi tek segmentet

0111101110011000

0111101110100000

0 1 1 0 0 1

0 0 0 1 1 0

0 0 0 1 0 1012

Adrese Fizike (16 bit)

Adrese Logjike (16 bit)Segmenti (6 bit) Zhvendosja (10 bit)

Tabela e SegmenteveFillimi (Baza) Gjatesia

Test per numrin e faqeve ?

0 1 1 0 0 1

0 0 0 1 1 0

0 0 0 1 0 1

Test per gjatesine e segmentit ?


MMS dhe kujtesa virtuale

• Te njejtat mekanizma perdoren si per kujtesen qendrore dhe ate ndihmese

• Hapesira e unifikuar (qendrore & ndihmese) e kujteses = kujtesa virtuale

• Ne tabelat e faqeve – dallimi i faqeve qe ndodhen ne kujtesen qendrore nga ato qe ndodhen ne kujtesen ndihmese (ne disk)

• Shkembimi i faqeve mids kujteses qendrore dhe ndihmese (swapping)– Identifikimi i “vjeterimit” te faqeve dhe proceseve ne kujtesen

qendrore – percaktimi se cila faqe duhet te dergohet ne kujtesen ndihmese kur kerkohet te lirohet hapesire ne kujtesen qendrore


Stack ptr

Stack ptr

Koncepti i Stives

mainproc A

proc Bproc A

proc C proc A

Kodi Programit

Te Dhenat Statike

param A

te dhenat lokale A

Kodi Programit

Te Dhenat Statike

param A

te dhenat lokale A

param Bte dhenat lokale B

Kodi Programit

Te Dhenat Statike

param A

te dhenat lokale A

param Bte dhenat lokale B

param A

te dhenat lokale A

Stack ptr

call A call B call A


MMS – Dinamika

• Zenia dinamike e kujteses– Procedura “malloc” ☺– Perdorimi i objekteve “string” ☺– Tejmbushja e stives (stack overflow)

• Sistemi duhet te plotesoje kerkesat dinamike per kujtese– Dhenia e faqeve shtese gjate ekzekutimit– Zinxhirezimi i faqeve per mbajtjen e objekteve

voluminoze (qe tejkalojne madhesine e faqes)– “Grumbulli” i faqeve (heap), dhe …– … “mbledhesi i therrimeve” per rimarjen e faqeve


Probleme te Mbrojtjes

• Ndalimi i kapjes te zonave te kujteses jashte hapesires se dedikuar

te procesit

– Mos-tejkalimi i tabeles se faqeve/segmenteve …

– … dhe mos-tejkalimi i nje faqeje/segmenti

• Duhet testuar per cdo instruksion – behet nga hardueri

• C’duhet te behet me procesin “shkeles” ?

– Te pranohet shkelja ose te abortohet procesi (programi) ?

– Mos-mbivendosja e faqeve/segmenteve

• Eshte detyre e sistemit te shfrytezimit

• Mekanizma te vecante konkurence

– Ndarja me kusht e faqeve (lexim ~ shkrim)


Koncepti i Perdoruesit

• Perdoruesi – entitet qe ka te drejten te shfrytezoje burime te caktuara te kompjuerit– Individ / Aplikim

• Perdoruesit organizohen ne grupe• Super-Perdoruesi (administratori)• Skedaret Unix

– /etc/passwd => emrat dhe atributet e perdoruesve– /etc/group => grupet e perdoruesve– …/shadow => fjalet e kalimit

• Fjalet e Kalimit– Kriptim i njeanshem (Linux ~ algoritmi MD5)– “alfaalfa” => “jshdfu6yiuwdhfv2rfiuhcv9872rf”


Pyetje ???

•


Koncepti Skedarit

• Model abstrakt per komunikimin me periferiket• Skedari “hapet”, “shkruhet/lexohet”, “mbyllet”• Skedaret grupohen ne Direktori

– “Shtegu” (Path) dhe Direktoria Korente• Mbrojtja (Unix)

– Pronar, Grup_Perdoruesish dhe Perdorues_te_Tjere– Kodi 9 bit “rwx rwx rwx”

• Montimi (Unix)• Skedaret speciale (Unix)

– /dev/…– “pipe”


mount /dev/hdb1 /mnt/dskb

• /dev/hda1 /dev/hdb1

“tunel”

/mnt

/mnt/dskb

Disku A Disku B

/data/mnt/diskb/data

rrenja


Sistemi i Skedareve

• “FILE”• Kerkesat themelore per ruajtjen afatgjate te informacionit

– Ruajtja e sasive shume te medha te informacionit

– Jetegjatesia e informacionit pas mbarimit te procesit qe e ka perdorur

– Mundesia qe disa procese te kapin informacionin ne menyre konkurente


kuptimi i skedarit

• Mekanizem abstraksioni– Sherben per ruajtjen e informacionit ne disk dhe

leximin e tij– Fsheh menyren si regjistrohet informacioni dhe si

punon disku• Karakteristika thelbesore e abstraksionit

– Emertimi i objekteve [skedareve]• Specifikat e sistemeve te ndryshme …

– Karakteret qe perdoren– Struktura e emrave– Roli i prapashtesave


struktura e skedareve

• Tre menyra themelore– Varg bitesh– Varg regjistrimesh [record]

– Strukture peme [tree]

• Sistemi shfrytezimit mund ti shikoje skedaret si vargje bitesh– Thjeshtesi per sistemin

– Lehtesi per perdoruesin


strukturat me regjistrim dhe peme

• Struktura me regjistrime– Supozohet varg regjistrimesh me gjatesi te njejte– Informacioni brenda nje regjistrimi i strukturuar

– Adresimi relativ

• Struktura peme– Regjistrime me gjatesi te ndryshme

– Indeksim sipas nje fushe te fiksuar celes– Adresimi sipas vlerave te celesit


tipet e skedareve

• Te rregullt (informacione te perdoruesit)– Tekst (ASCII - American Standard Code for Information

Interchange)– Binare (te ekzekutueshem etj.)

• Direktori [folder]– …

• Speciale karakter– Modelimi i hyrje-daljeve me periferiket

• Speciale bllok– Modelimi i hyrje-daljeve me diskun


skedaret binare

• Te ekzekutueshem, arshive librari, etj.– Duhet te kene strukture te njohur nga sistemi

• Shembull (Unix i hershem) – Koka [header]

• Numri magjik, gjatesia, adresa fillimit etj.

– Kodi programit

– Te dhenat

– Bitet e vendosjes

– Tabela e simboleve


kapja e skedareve

• Sekuenciale – Lexim i biteve/regjistrimeve njeri pas tjetrit

• E rastit [random]– Lexim i biteve/regjistrimeve ne menyre te rastit

• Seek• Read / Write

– Skemat e kapjes• Sipas numrit rendor te regjistrimit (me gjatesi te

njejte)• Sipas vlerave celes dhe sistemit te indekseve


attributet e skedareve

• Mbrojtja– Kush ka te drejte kapje– Menyrat e kapjes

• Krijuesi• Pronari• Gjatesia aktuale• Gjatesia maksimale• Koha e krijimit• Koha e modifikimit • Koha e kapjes se fundit

• Flamure− i fshehur− i sistemit− vetem-per-lexim− i perkohshem− i bllokuar− etj.

• Fjalekalimi• Gjatesia e regjistrimit• Fusha celes• …


veprimet mbi skedaret

• Krijimi [create]• Prishja [delete]• Hapja [open]• Mbyllja [close]• Leximi [read]• Shkrimi [write]• Shtimi [append]• Leximi atributeve [get_attributes]• Shkrimi atributeve [set_attributes]• Riemerimi [rename]


Pyetje ???

•


Direktorite

• Skedare speciale …• Struktura pemore e

sistemit te skedareve– Direktoria rrenje

– Direktori

– Skedare

– Te drejtat e kapjes

– Lidhje

• Direktoria rrenje– E para ne disk


struktura e direktorive

…

skedar4

skedar3

skedar2

skedar1

…

adrese

adrese

adrese

adrese

…

atribute

atribute

atribute

atribute


organizimi i direktorive

• Direktorite e sistemit– MS-Windows

• “windows”; “documents and settings”; “program files”

– Unix• bin, etc, lib, usr, sbin, var, …

• Direktorite e perdoruesve– MS-Windows

• “my documents”

– Unix• “home”

• Kuptimi i shtegut [path]


veprimet me direktorite

• Krijimi [create]• Prishja [delete]• Hapja [opendir]• Mbyllja [closedir]• Leximi [readdir]• Riemerimi [rename]• Lidhja [link]• C’lidhja [unlink]


Realizimi i sistemit te skedareve

• Vendosja e vazhduar [gjatesia &fragmentimi]

• Liste e lidhur [ngadalesia ne kapjen e rastit]

• Liste e indeksuar (FAT)


Unix “i-nodes”

atributet

single

double

triple

Direktoria

inode emri skedarit

i-node


Pyetje ???

•


Organizimi i Diskut

• Rasti IBM PC Compatibel– Max 4 ndarje kryesore/zgjeruara

Ndarje Kryesore Ndarje Llogjike Ndarje Llogjike

Ndarje e Zgjeruar (extended)

Hapesira e te dhenave

FAT (File Allocation Table)

Boot Record

MBR & Tabela e Ndarjeve


trajtimi i blloqeve te diskut

• Liste e lidhur (MS-DOS FAT)

• Harte bitesh (Unix)


Pyetje ???

•


Kujdesi per Skedaret

• Besueshmeria– Problemi i sektoreve difektoze

• Markimi sektoreve difektoze• Sektoret rezerve per zevendesim

– Arshivimi [backup]• Backup periodik• Dublikimi [mirror]

– Integriteti• “system crash” / “nderprerje energjie”• Testimi gjate startimit te sistemit

– Performanca• Fragmentimi i skedareve• Fragmentimi i hapesires se lire• Skedaret e perkohshem


Siguria dhe Mbrojtja

• Siguria: problemi ne teresi (teknik, drejtues, legal)• Mbrojtja [mekanizmat e …]: strukturat e sistemit• Problemet e sigurise

– Humbja e te dhenave• Faktore natyrale, teknike, njerezore

– Kapja e pa-autorizuar • Qellimi i rastit, ngacmimi, perfitimi, spiunazhi

– Platforme per goditjen e te treteve (Interneti)

• Privacia

– Aspekte legale

– Roli i administratoreve


probleme te sigurise

• Prishja e sigurise– Vjedhje e te dhenave

– Shkaterim i te dhenave

– Sulm ndaj te treteve (Interneti)

– “Bombardim” me mesazhe • Te pa dobishme / Te rezikshme

• Mekanizmat– Kali Trojes

• Shtiret si program “paqesor’

– Bomba logjike • Aktivizohet ne momente te caktuara


vektoret e carjes te sigurise

• Viruse– Shperndahet nepermjet disketave, mesazheve etj.– Mekanizem pasiv, aktivizohen nga perdoruesi

• Krimba– Vete-shperndahet ne rrjet– Mekanizem aktiv, shfrytezon portat e hapura– 1988: Robert Morris Jr.

• Programe “publike” (Interneti)– Ofrohen si te dobishem per pune


mekanizmat e mbrojtjes

• Higjena informatike• Softuer Antivirus

– Resident

– Me kerkese

• Organizata– Kompani qe zhvillojne softuer antivirus

– Organizata• CERT [Computer Emergency Response Team]• CSRT [Computer Security Response Team]• CSIRT [Computer Security Incident Response Team]

– Lista postare


Pyetje ???

•


parimet e projektimit te sigurte

• Projekti te jete [mundesisht] publik

• Te drejtat implicite te jene “jo kapje”

• Kontrolli kapjes te behet sipas autoritetit aktual

• Privilegjet e ekzekutimit te jene minimale

• Mbrojtja ne shtresat me te poshtme te sistemit

• Procedurat te jene psikologjikisht te pranueshme

• Te tjera

– kriptimi, historiku, kodet e kontrollit …


identifikimi i perdoruesve

• Authentication– username & password

• Kriptim i njeanshem• Fjalekalimi te perkoheshme

– Identifikimi fizik• Kartat e sigurise• Skanimi i tipareve individuale

– Certifikatat ekektronike• Cift i celesit privat dhe publik

– Celesat gjenerohen nga perdoruesi– Celesi publik regjistrohet nga autoritetet e certifikimit– Perdoren per kriptim dhe “firme elektronike”


mekanizmat e mbrojtjes

• Politika dhe Mekanizma• Mekanizmat

– Domenet e mbrojtjes • Bashkesi ciftesh {objekt, te-drejta}• Unix: proceset lidhen me uid dhe gid

– deklarohen ne /etc/passwd dhe /etc/group– kombinimi [uid,gid] percakton te drejtat e procesit

– Listat e kontrollit te kapjes (ACL)• Shoqerimi i objekteve me listen e domeneve te lejuar• Skedaret ne Unix: 9 bit (rwx) per /owner/group/other/

– Komandat chown, chgrp, chmod


Pyetje ???

•


Sistemi Shfrytezimit

Mbi Sistemet Multi-Procesor

•

CPU1

K1

CPU2

K2

CPU3

K3

CPU4

K4

APLIKIMET

KUJTESA & PERIFERIKET

proceset

kompjuteri


Mbi Sistemet Paralele

• Problemi i mbledhjes te dy vektoreve– 1 procesor => n cikle

– m procesore => n/m cikle [‘m’ here me shpejt]

CPU CPU CPU CPU CPU CPU

KUJTESA & PERIFERIKET

Sistemi Shfrytezimit

Procesi________

kompjuteri


sistemet paralele kryesore

• SIMD – single instruction– multiple data

• MIMD – multiple instructions– multiple data

• Problem– Koordinimi midis procesoreve– Teknika speciale programimi

• Programim paralel


vektoriale dhe matricore

• SIMD– Vektorial zinxhir

• MIMD

CPU CPU CPU CPU CPU CPUinstruksioni

te dhenat

rezultatet

kujtesa





PC – B PC – A

Mbi Sistemet e Shperndare

• Shembull– Sistemet klient-server

• Nje kompjuter• Disa kompjuter te lidhur ne rrjet

detyraaplikimiklient

aplikimserver

rrjet

PC – C

aplikimserver

rrjet


aplikimet e shperndara

• Coptimi i detyres ne shume sisteme– Kluster me PC

– GRID

– Programim i shperndare• GRID: MPI [message processing interface]

– Shembull• Mbledhja e vektoreve

– I njejti program– Te dhenat te coptuara– Ciftet {program, cope_te_dhenash} ne PC te ndryshme– Copat e rezultateve bashkohen


shembull vullnetarizmi

• SETI@HOME– Analize spektrale (Arecibo)– Sot BOINC

• (http://boinc.berkeley.edu/)• SETI• Fizika• Biologjia• Klima etj.

• PRIME95

– Numrat prim ☺• 100,000€ ~ 10,000,000 shifra• http://mersenne.org/primenet/

INTERNETI

SERVER

PCScreensaver

PCScreensaver

PCScreensaver


GRID

• “middleware” – Scientific Linux

– LCG [LHC Computing Grid, CERN]– Siguron kapacitete

• Llogaritese• Rezervuese• Aplikuese

• Perdoret nga• Fizika berthamore, • Biologjia, etj.

• Projekte• EGEE• SEE-GRID [www.see-grid.org] etj.

GRID middleware

CPU

OS

CPU

OS

CPU

OS

CPU

OS

APLIKIMET

INTERNET


funksionimi i grid

•

INTERNETKluster

Kluster

Kluster

“dispetcer”

Informacio

n mbi g

jendjen

Informacion mbi gjendjen

Informacion mbi gjendjen

userinterface

autoriteticertifikues

certifikatapersonale

kerkese

kerkese

verif

ikim

ice

rtifi

kate

s

rezultate

rezultate

CPU, RAM

APP, CPU

CPU, HDD


Pyetje ???

•


FUND

☺☻

Documents

SISTEMET E SHFRYTEZIMIT - itc.upt.alitc.upt.al/_opsys/sistemet-e-shfrytezimit-2009.pdf · – editoret, kompilatoret, lidhesit (linker), librarite etj. N.Frasheri Sistemet e Shfrytezimit