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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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.
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
4
Mis on operatsioonisüsteem?
Piir on hägune, mis peab operatsioonisüsteemis olema.• OS peab sisaldama tuuma (kernel)
• OS võib sisaldada:• Graafilist kasutajaliidest
• Mõningaid rakendusprogramme
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
5
Operatsioonisüsteemi tuumafunktsioonid
LIGIPÄÄSUHALDUSkasutajaliides;
turvalisus;
arvepidamine;
KETTARUUMIHALDUSfailisüsteemid;
kettahaldus;
seadmehaldus.
PROTSESSIHALDUSkontroll;
tupikud, sünkroniseerimine;
planeerimine.
MÄLUHALDUSpõhimälu;
virtuaalmälu.
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
6
Operatsioonisüsteemi eesmärgid
Operatsioonisüsteem:
• peab suutma pakkuda kasutajale võimalikult mugavat kasutamist;
• peab seda tegema efektiivselt.
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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).
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
12
Ajajaotussüsteemid
• Interaktiivne süsteem – tagatakse otsene suhtlus kasutaja ja programmi vahel
• Mitu kasutajat saavad samaaegselt arvutit jagada
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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).
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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)
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
18
Hajussüsteemid
• Võib olla üks kahest: • Klient-server süsteem Tsentraliseerimata süsteem (peer to peer)
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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.
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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.
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
22
Pihuarvutisüsteemid
• Pihuarvutid
• Mobiiltelefonid
• Piirangud:• Piiratud mälu
• Aeglased protsessorid
• Väike ekraanipind
• Energia hea kasutus
• Oluline on kiire tagasiside, suhtlus välisilmaga,…
• Vähemoluline on arvutuste kiirus
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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.
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
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
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
25
Küsimusi?
Tänaseks kõik.
MTAT.08.006 Operatsioonisüsteemid Kersti Taurus
26