slides 01 bevezetes

Upload: sweidan-omar

Post on 07-Apr-2018

221 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    1/41

    Opercis rendszerek trtnete sosztlyozsa, HW krnyezet

    Opercis rendszerek (vimia219)

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartvaBudapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi EgyetemMrstechnika s Informcis Rendszerek Tanszk

    r. ov cs zy am s1. anyagrsz, Bevezet

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    2/41

    Opercis rendszer

    Definci (Wikipedia)o An operating system (OS) is an interface between hardware and

    user which is responsible for the management and coordination

    of activities and the sharing of the resources of a computer, thatacts as a host for computing applications run on the machine.

    o Operating systems offer a number of services to applicationprograms and users. Applications access these services through

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 2. lap

    application programming interfaces (APIs) or system calls. J a definci?

    o Kliens opercis rendszerre tbb-kevsb. J defincit senki sem tud: Microsoft v. USA perek sorn sem

    o Van benne j nhny j fogalom.

    o Milyen opercis rendszerek vannak? Nagyon sok fajta, de inkbb kezdjk a trtnelemmel...

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    3/41

    Korai opercis rendszerek

    HW fejldseo Korai szmtgpek huzalozott programmal

    rendelkeztek

    Egy feladatot tudtak vgrehajtani egy idben A feladatok vltsa rendkvl idignyes volt

    o Ekkor is felmerl az erforrsokkal trtn

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 3. lap

    , Feladatok s azok sorrendjnek kivlasztsa (fontossg, stb.

    alapjn) Emberi, gpi, s egyb (id) erforrsok allokcija

    feladathoz

    Vgrehajtsi ksrlet Eredmnyek kirtkelse

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    4/41

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    5/41

    tlapolt feldolgozs

    Az I/O processzorok elfedik a perifriaspecialitsaito Szabvnyos, absztrakt interfsz

    o Logikai B/K (I/O) perifrik megjelense

    Pufferels (buffering)

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 5. lap

    o

    z per r s a zpont egys g z tt apcso atmegoldsra

    o Input > CPU > Output tlapoldik

    o

    A hibakeress mg mindig nehzkes A programoz nem fr hozz a rendszerhez on-line A hibakimenetet a program futsa utn megkapja

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    6/41

    Spooling

    Nagyobb kapacits, gyors, vletlenhozzfrs memrik megjelense

    oTbb feladat is egy idben a gpbenoEgy f program plusz az I/O-val kapcsolatos

    feladatok

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 6. lap

    oEzek egy idben futhatnak Spooling (Simultaneous peripherial operation on-

    line)

    A feladatok jobban tlapoldhatnak Eredmny: elmozduls a multiprogramozs fel

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    7/41

    Multiprogramozs

    Mg nagyobb kapacits, mg gyorsabb memrik

    o A feladatok nem csak berkezsk sorrendjben dolgozhatk fel(egy idben tbb befr a memriba)

    o Optimalizci lehetsge/ignye futsi idben

    o Job pool (lehetsges feladatok kszlete) Cl a kzel 100%-os CPU kihasznltsg (nem lehetsges)

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 7. lap

    Megjelenik az temezs (scheduling) A lehetsges feladatok kzl melyik fusson?

    Erforrs (CPU, memria, tr, perifrik) gazdlkods is feladat

    On-line kapcsolat a felhasznlval lehetsgess vlik

    F problma a vlaszid az on-line felhasznlk szmrao A feladatok addig futnak, mg valamire vrniuk nem kell

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    8/41

    1960-as vek vge

    Miniszmtgpek (pl. PDP) megjelenseo Kisebb csoportok szmra elrhet, olcsbb gpek

    Sokkal tbben frnek hozz (sok gp)

    Egy gpre kevesebb ember jut (id a ksrletezsre) Programozk a gphez juthatnak

    oMULTICS, majd UNIX

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 8. lap

    o o Az els lpsek az Internet fel (ARPANET, informci

    megosztsa)o Gyors fejldso Els ksrletek fizikai folyamatok szmtgpes

    irnytsra A begyazott rendszerek ebbl alakulnak ki majd

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    9/41

    Idosztsos rendszerek

    Time sharing vagy ms nven multitasking Az on-line felhasznlk szmra fontos a vlaszid

    o Tbb ember tudja egy idben hasznlni a gpet (n*10-100

    embernek van egy gpe)o Gpelnek valamit s vlaszt vrnak r

    A gp ne legyen resjratban (hasznljuk ki) *

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 9. lap

    o A feladatok virtulisan egy idben, szeletekben futnak Egyms utn, egy ra ltal periodikusan idztve/vltva Az ra megszaktja az ppen fut feladatot, s erre az OS vlt egy

    msikra

    o A httrben egy batch rendszer is fut A megmarad idszeletek kihasznlsra (erre is van igny)

    Pl. klasszikus UNIX erre vllalkozik

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    10/41

    Szemlyi szmtgpek

    1970-es vek kzeptlo Egy felhasznl egy gp sszerendels lehetsges a

    technikai fejlds eredmnyekppen

    o Az IBM PC s utdai x86 CPU architektra memria + HDD

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 10. lap

    . - ,

    billentyzet s ksbb egr hlzat (LAN majd Internet)

    Lpsek az elosztott rendszerek megjelense fel

    j kvetelmny: Felhasznlbartsg

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    11/41

    Elosztott rendszerek

    Decentralizls

    o Funkcik trbli elosztsa

    o Elnyk - Htrnyok: Biztonsg, sklzhatsg,megbzhatsg, fejlesztsi krdsek

    Nem egyrtelm, ersen implementci fgg

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 11. lap

    Mindenkppen ebbe az irnyba mozgunk (cloudcomputing,stb.)

    Ebbe mr nem fogunk belemenni a trgy sorn

    Kvetkez lps a mobil rendszerek, ebben semmegynk bele

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    12/41

    Tbbprocesszoros rendszer

    Homogn (egyforma) processzoroko Pl. tbb CPU magot, vagy tbb CPU-t, vagy tbb CPU-t s azon

    bell tbb magos CPU-kat tartalmaz rendszer (AMD Opteron,Intel Xeon)

    Heterogn (klnbz) processzoroko Pl. tbb magos asztali gpben GPGPU (CUDA, OpenCL) vagy

    FPGA alap gyorst processzorok

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 12. lap

    o magos - p . n e s r e ren szere , e Hogyan lehet hatkony programokat rni ezekre aszrnyekre?o Errl sem lesz sz, de az oktatott informcik alapjn ezekkel a

    terletekkel is lehet majd kezdeni ismerkednio Ez a jv krdse, nagyon forr kutatsi irnyrl van sz

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    13/41

    Milyen opercis rendszerek vannak?

    Alkalmazs specifikus megkzeltso Kliens, szerver s mainframe opercis rendszerek (IT infrastruktra)

    Sokprocesszoros szerver, Grid, Cloud, Szuperszmtgpeko Begyazott opercis rendszerek

    o Mobil opercis rendszerek Tulajdonsg specifikus megkzelts

    o Vals idej opercis rendszerek (vlaszid)o Nagy megbzhatsg opercis rendszerek (rendelkezsre lls)

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 13. lap

    o Konfigurlhat opercis rendszerek (funkcik kivlasztsa)

    Persze a tulajdonsg s az alkalmazs szorosan sszefgg...o Pl. A Linux minden szegmensben megtallhato A Microsoft-nak is vannak termkei minden szegmensbeno Rengeteg szk terletet megclz gyrt

    Wikipedia: 45 kommercilis gyrt, s azon bell is tbb opercis rendszer, ezenkvl open source OS-ek (hny Linux disztribci van?)

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    14/41

    Kliens, szerver s mainframe OS-ek

    Klienssel mindenki tisztban van...(vagy legalbbis remlem)

    Sokprocesszoros szerver/mainframe

    o 8-64(256) CPU, n*10/100 Gbyte RAM

    Magas rendelkezsre lls IBM System Z10

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 14. lap

    o e un anc a

    o Mkds kzben trtn alkatrsz csere

    Menet kzben particionlhat

    Virtualizci HW tmogatsa

    Sun Fire X4600

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    15/41

    Adatkzpontok (grid, cloud, etc.)

    n*10.000 szerver

    n*100 TB memria Hatalmas trolterlet

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 15. lap

    feladatok (pl. keress)

    Mveletek hossza 1-2sec vagy akr napok

    Google, Microsoft,Facebook, YouTube

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    16/41

    Begyazott rendszer (embedded system) 1.

    Olyan specilis szmtgpes rendszerek, amelyeket egyjl meghatrozott feladatra talltak kio Ezen feladat elltsa rdekben a klvilggal intenzv

    informcis kapcsolatban llnak

    rzkelik annak bizonyos paramtereit, s gyakran be is avatkoznak abba Gp begyaz fizikai krnyezet interfsz: Szenzorok, beavatkozk,

    kommunikcis fellet Felhasznli fellet (humn opertor)

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 16. lap

    Ez nem zrja azt ki, hogy pl. PC-t hasznljunk begyazottrendszerekbeno De akkor annak legalbb rszben dediklt feladata lesz

    (alkalmazstl fgg)!

    o Akr standard Windows vagy Linux opercis rendszerrel is! Br nem erre lettek kitallva. Korltozott alkalmazsi krben.

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    17/41

    Begyazott rendszer (embedded system) 2.

    Sokszor biztonsgkritikus a krnyezet, ameghibsods eredmnyekppen:

    oEmberek srlhetnek meg slyosan vagyhalhatnak meg

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 17. lap

    El kell kerlni, bizonytani kell, hogy a technolgiaadott szintjn mindent megtettnk az elkerlsre

    Nincs 100%-os biztonsg

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    18/41

    Begyazott alkalmazsok 1.

    Specilis minstseko Gpjrm

    o Vonat

    o

    Lgi jrmveko Katonai

    o Humn egszsggy

    o Atomerm

    INTEGRITY-178B

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 18. lap

    o stb. Vals idej mkds

    Megbzhatsg, rendelkezsrells

    Egy OS nem kpes ezeket anagyon eltr ignyeketkielgteni uC/OS BitCloud

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    19/41

    Begyazott alkalmazsok 2. Mobil begyazott rendszerek Napjainkban sszemosdik a

    kliens opercis rendszerekkel

    Kvetelmnyeko Specilis GUI, multitouch,

    gyorsulsrzkel, stb.

    o Telep/akkumultor lettartam

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 19. lap

    o Limitlt erforrsoko Rszben vals idej funkcik

    (alacsony szint kommunikci)

    o Heterogn architektra

    User CPU kommunikcis DSP

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    20/41

    Begyazott alkalmazsok 2.

    Mobil begyazott rendszerek Napjainkban sszemosdik a

    kliens opercis rendszerekkel

    Kvetelmnyeko Specilis GUI, multitouch,gyorsulsrzkel, stb.

    o Telep/akkumultor lettartam

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 20. lap

    o Limitlt erforrsoko Rszben vals idej funkcik

    (alacsony szint kommunikci)

    o Heterogn architektra

    User CPU kommunikcis DSP

    Smartphone marketshare 2010 Q3Forrs: Canalys

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    21/41

    Vals idej (real-time) rendszer

    A rendszer adott esemnyekre adott idn bell adottvalsznsggel vlaszol (egybknt hibs, hibafunkcionlisan j a vlasz)o Pl. Vetlked a TV-ben

    Fajti:o Lgy vals idej (soft real-time): A valsznsg < 1, de elg

    kzel van egyhez.

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 21. lap

    ,

    katasztroflis kvetkezmnyei, azok bizonyos szintig elviselhetek A rendszer idnknt kshet Service Level Agreement (a szolgltats minsge) NEM felttlenl prioritsos a mkdse, de leggyakrabban az

    o

    Kemny vals idej (hard real-time): A valsznsg = 1. Ha nem vlaszol idben, a vlasz rossz... A hatridk nem teljestsnek katasztroflis kvetkezmnyei vannak A rendszer NEM kshet!

    Hogyan bizonytjuk?

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    22/41

    Vals idej (real-time) rendszer 2.

    A vlaszra megadott idintervallum nagysgra adefinci nem mond semmito Az ersen fgg az alkalmazstl

    Lass kmiai folyamat esetn akr rk, jrm esetn jvalkisebb (ms alatt)

    Vals idej opercis rendszer:

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 22. lap

    kpesek vals idben mkdni. Pldul a HW megszakts utn a megszaktshoz tartoz kd

    futsa adott idintervallumon bell (tbbnyire nhny us)megtrtnik

    A futtatott alkalmazsnak is vals idejnek kell lennie, avals idej OS csak lehetv teszi a vals idej mkdst A Linux s a Windows nem ilyen, nem adhat ilyen garancia

    Mindketthz ltezik viszont ilyen garancik megadst lehetv

    tv kiterjeszts (RTLinux, Windows: pl. Ardence RTX)

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    23/41

    HW architektrk

    Sokfle van, mg pl. x86 PC esetn is

    Szerencsre a klnbsgeket elfedheti az opercisrendszer:

    o Pl. egy jl megrt Linux alkalmazs kpes futni pl. egy rgi P3-asPC-n is, s a legjabb sokmagos Core i7 PC-n is.

    Legfeljebb nem hasznlja ki a tbb vgrehajt egysgeget, csak az egyiket.

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 23. lap

    o St, jrafordtva megy egy ARM architektrj Linux-os netbook-on is.

    HW kzeli rtegek cserjvel persze...

    o Ugyanakkor tisztban kell lennnk, mi zajlik a httrben...

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    24/41

    Vdelmi szintek a CPU-ban

    Hierarchikus vdelmi szintek (CPU privilege levels)o 1960 vek kzepn jelenik meg (Multics, ksbb UNIX tmogatsra)

    A modern ltalnos cl processzorok tmogatjk ezt a funkcito Alacsony szint CPU erforrsokhoz trtn hozzfrst szablyozza

    Vgrehajthat utastsok CPU konfigurcis regiszterek I/O vgrehajthatsga Memria terletek elrse

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 24. lap

    o Pl. x86 (286/386-tl), ARM Cortex Ax sorozat, stb.

    o Mikrovezrlk (microcontroller) nem tmogatjk, pl. Atmel AVR, ARM CortexMx sorozat, stb.

    2 vagy 4 szinto Jellegzetesen 2-t hasznlunk

    User mode (real mode) korltozott elrs Kernel mode (protected mode) korltlan elrs

    o Esetleg egy 3. is felhasznlsra kerl Driver s/vagy kernel service mode

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    25/41

    Memory Management Unit (MMU)

    Specilis HW a CPU-ban Az MMU feladatai

    o Memria llapotnak nyilvntartsa Tulajdonos folyamat azonostja

    Hozzfrsi jogosultsgok (ACL) CACHE-elhetsg, ha van CACHE (pl. DMA)

    o Virtulis memria lekpzse fizikai memrira

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 25. lap

    .

    Kontextus vltsnl ezt is kezelni kell (ha van) Pagefile vagy SWAP (HDD)

    o Memria vdelem Tiltott memria hozzfrs megakadlyozsa vagy legalbb jelzse (ACL alapjn) General Protection Fault (GPF) a Windows-ban

    Rszletesen beszlnk rla ksbb

    Linux, Windows, Windows CE, futtatshoz szksges

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    26/41

    Szmtgp arhitektrk

    Az OS bels mkdse fgg attl, hogy hny shogyan sszekapcsolt processzort tartalmazszmtgpen fut.

    Homogn tbbprocesszoros rendszerbengondolkodunk

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva

    o Azonos processzorok Csoportosts

    o Single CPU (Uniprocessor)

    o Symmetric multiprocessing

    o Non-Uniform Memory Access

    26. lap

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    27/41

    Single CPU (Uniprocessor)

    Egy vgrehajt egysg (single CPU)o Nhny vvel korbban ez volt a jellemz

    o Begyazott rendszerekben ma is ez a jellemz!

    A MCU-k (mikrovezrl) jellemzen egymagosak Teljestmnyben sklzhatak (architektra+rajel) egyelre

    DMA, ha van, prhuzamosan kezeli a memrit a CPU-val

    CPU

    CACHE

    Mem. controller

    Memory

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 27. lap

    o

    Input: DMA transzfer IT CPU kezeli az adatokat

    o A CACHE koherencia srlhet! Egsz CACHE rvnytelentse/tiltsa (a transzfer alatt)

    Egyszer, de katasztroflis a hatsa a teljestmnyre

    DMA-val kezelt memriaterletre tiltani kell a CACHE-t (pl. MMU,ksbb)

    CACHE koherens DMA (HW tmogats)

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    28/41

    Symmetric multiprocessingo Tbb, azonos vgrehajt egysg

    Tbb CPU, vagy CPU mag

    Pldul: AMD Phenom vagy Athlon X2, Intel C2D/C2Qo Esetleg sajt CACHE hierarchival

    CACHE koherencia biztostsval

    SMP CPU CPUCACHE CACHE

    Mem. controller

    Memory

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 28. lap

    A memrit minden vgrehajt egysg azonos

    tulajdonsgokkal (sebessg, ksleltets) ri el

    oMuticore MCU-k megjelense

    ARM11 MPCore, ARM Cortex-A9 MPCore

    A CPU mag olcs (relatv kis felletet hasznl a flvezetn) A begyazott terleten is szerepet kap az SMP

    o OS tmogats kell hozz (egybknt 1 CPU lthat)

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    29/41

    Non-Uniform Memory Accesso A memria egyes rsze kzelebb

    vannak egyes vgrehajt egysgekhezmint msokhoz

    o sszefgg fizikai memriao Cache koherencia

    CACHE koherens (ccNUMA) nem CACHE koherens

    NUMA CPU CPUCACHE CACHE

    M. cont. M. cont.

    Memory Memory

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 29. lap

    o A memriavezrlk egy specilis kommunikcis felletencsatlakoznak QPI az Intelnl, vagy Hypertransport az AMD-nl

    o Pl. AMD Opteron vagy a Intel Core i7 alap szerverprocesszorok tbb CPU esetn ccNUMA architektrt ishasznlhatnak (CPU-n bell SMP van)

    o OS tmogats (egybknt 1 CPU lthat)

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    30/41

    Az opercis rendszer s krnyezete

    Opercis

    rendszer

    Alkalmazi

    programokFelhasznlk

    Hardver interfsz

    API(G)UI

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 30. lap

    Nagyon fontos, hogy a felhasznl, az alkalmazi programok, s aHW nincs direkt kapcsolatban egymssal

    Minden az OS-en keresztl trtnik!o Teljestmny okokbl van kivtel az ltalnos cl OS-ekben, pl. grafikus

    alrendszer

    Egyes begyazott opercis rendszerekben is vannak kivtelek...

    HW

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    31/41

    OS-ek ltalnos bels felptse, rtegek 1.

    Rteges szerkezeto Strukturltsg s futsi idej hatkonysg optimumt kell

    megkeresnio A rtegek hatrn egy virtulis gp valsul meg

    Magas szint funkcik, virtulis utastskszleto A legalacsonyabb szinten a valdi CPU s perifrik ltal

    megvalstott valdi gp tallhat

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 31. lap

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    32/41

    OS-ek ltalnos bels felptse, rtegek 2.

    Rtegeko Kernel (az opercis rendszer legalapvetbb funkciit

    tartalmaz rendszermag) Feladatok kezelse, tr (memria) kezels, vdelmi s biztonsgi

    funkciko Hardver kzeli rteg (driverek, tbbnyire valamilyen

    hierarchiba rendezve) Alacsony szint hardver kezels, hlzat, keyboard, egr, kperny, stb.

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 32. lap

    o

    Rendszerprogramok (rendszerfolyamatok s alrendszerek azegyb funkcik megvalstsra) Filerendszer, magasabb szint hlzatkezels (TCP/IP), parancsrtelmez,

    stb.

    o Felhasznli programokbl rkez rendszerhvsok fogad

    fellett megvalst rteg API megvalstsa klnbz clnyelveken (target language) Az API lekpzse rendszerhvsokra Vdelmi szintek vltsa

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    33/41

    Opercis rendszer kialaktsok

    Monolitikus kernelo Az sszes szksges funkci sszefordtva egyetlen programbao Nem flexibilis, a lehetsges hardver elemeket be kell fordtani a kernelbeo Egy komponens hibja a teljes opercis rendszer hibjt okozzao

    Begyazott rendszerekre jellemz (nem vltozik a HW) Modulris kernel

    o Minimlis kernel, s utlagosan, igny szerint, dinamikusan betlthetkernel modulok, flexibilis

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 33. lap

    o gy omponens a a te es oper c s ren szer t o ozzao jabb Linux kernelek, Windows

    Mikrokernelo Minimlis funkcikkal rendelkez kernel, s ahhoz kliens-szerver

    architektrban csatlakoz szolgltatsok Tbbnyire 3 vdelmi szintet hasznlva

    o Erforrs ignyesebbo A kernel vdett mg a hozz csatlakoz szolgltatsoktl is

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    34/41

    Rteges szerkezet pldk

    Linuxo Alapesetben egy monolitikus kernel mag s modulrisan

    betlthet kernel modulok alkotjk

    Modul kezel parancsok: modprobe, insmod, lsmod, rmmodo Kpes monolitikus kialaktsban mkdni

    Minden drivert s szolgltatst belefordtunk a kernelbe

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva

    A mo u eze sre sincs sz s g e or, i agy at

    Nem flexibilis, de sokszor erre nincs is szksg Pl. Nem vltozik a HW

    Ez begyazott rendszerekben elnys (kis mret, gyorsabb)

    Apple OS Xo Darwin

    Mach 3.0 mikrokernel + FreeBSD (Berkeley Software Distribution) UNIX

    Ersen objektum-orientlt keretrendszer

    34. lap

    d k l

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    35/41

    Hardver kezels

    I/O portok (spec. I/O utastsok) Memriba lekpzett I/O portok (memria rs/olvass)

    o Ksleltets s rendelkezsre ll svszlessg

    DMA (Direct Memory Access)o DMA vezrl (HW specifikus), fel kell programoznio A processzort megkerlve lehet adatot a perifria s a

    memria kztt moz atni

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 35. lap

    o Gyorsabb, a mozgats nem ignyel processzor mveleteket, deveszlyes lehet (CPU cache)

    Megszakts (Interrupt)o Megszakts vezrl (HW specifikus)

    o Klnbz szinteken tilthat s engedlyezheto Ha az adott megszakts engedlyezve van, s a megszakts

    berkezik, akkor a CPU ttr a megszaktshoz tartoz IT rutinvgrehajtsra (a rszletek ersen hardver fggek)

    k

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    36/41

    Megszakts

    Tpusaio Hardver: perifria hasznlja rtestsre, idzt, hlzati krtya,

    stb. jelzi a kiszolglsi ignyt Egy perifria szmos okbl krhet kiszolglst

    o A rendszer (OS s alkalmazsok) futsa kzben trtn HWkivtel (laphiba, numerikus tlcsorduls, nullval trtn oszts,vdelmi szintnek nem megfelel mkds, vagy egyb forrs)

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 36. lap

    o

    Szoftver esemny (pl. rendszerhvs), specilis utastsvgrehajtsa

    A modern opercis rendszerek megszakts vezreltek.

    H d k

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    37/41

    Hardver megszakts

    Kls hardver elem kiszolglsi ignynek a jelzsre ra megszakts (klnsen fontos)

    o ML1 (Aki mg emlkszik r!) Adott rajel oszcilltor Programozhat szmll szmllja az impulzusokat Adott szm impulzus utn kr egy HW megszaktst

    o A megszakts futtatja az OS-t (temezt)

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 37. lap

    o gyan e az ra megsza t s er sz rmaztat sra a

    rendszerrao Periodikus vagy egyszeri vrakozs

    A felbonts az rajel peridusideje (tipikusan 1-20 ms kztt, tipikusan10 ms)

    R d h

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    38/41

    Rendszerhvs

    Mi az a rendszerhvs?o Kiinduls: A processzor alkalmazi programot futtato A rendszerhvs lnyegben megszaktja azt (szoftver

    megszakts), s tadja a vezrlst a kernelnek (llapot ments

    s visszallts, context switch)o A kernel elvgzi a munkjto Visszaadja a futs jogt az alkalmazi programnak (llapot

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 38. lap

    ,

    Hogyan trtnik a rendszerhvs?o Ersen implementci fggen...

    Mi a kvetkezmnye a rendszerhvsnako

    Nagy overhead-je van, sok CPU idt emszt fel Rendszer llapotnak mentse s visszalltsa 2 alkalommalo Minimalizlni kell az alkalmazott rendszerhvsok szmto A CPU vdelmi szintet is vlt: user-kernel-user

    I/O l t k

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    39/41

    I/O mveletek

    Az alkalmazi programok nem hajthatnak vgre alacsonyszint I/O mveleteket (user mode)

    Az I/O mveletek rendszerhvsokat eredmnyeznek

    A rendszerhvs hatsra az azt kivlt program vr az I/Omvelet befejezsre

    Ms program addig futhat

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 39. lap

    A kernel hajtja vgre az alacsony szint I/O mveletet Az I/O mvelet lezajlst a perifria megszaktssal jelzi

    A megszakts hatsra az OS fut, s dnthet a tovbbi

    teendkrl (pl. ismt az I/O mveletre vr feladatotfutathatja)

    OS li d l 1

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    40/41

    OS elinduls 1.

    Bootstrap process PC s szerverek

    o Init/RESET vector (CPU)

    o BIOS/EFI (firmware) POST (Power on self test)

    HW perifrik keresse s inicializlsa

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 40. lap

    Boot mdia meghatrozsao BOOT sector (HDD tpus trol)

    o 2. szint boot loader (GRUB, LILO, NTLDR)

    o OS betltdik majd elindul HW jraprogramozsa (device driver BIOS helyett)

    Vdelmi szint vlts (kernel mdra vlt)

    Tovbbi inicializlsok mr kernel mdban

    OS elinduls 2

  • 8/3/2019 Slides 01 Bevezetes

    41/41

    OS elinduls 2.

    Bootstrap processo Begyazott rendszer (PC is BIOS/EFI szinten)

    OS image ROM-ban (ROM v. flash, esetleg tmrtve)

    ROM-bl futtathat (Harvard architektra esetn nincs mslehetsg)

    RAM-ba msolhat (esetleg kitmrts utn) majd onnan

    BME-MIT 2011, Minden jog fenntartva 41. lap

    futtathat

    Lells (teljes kikapcsols vagy pl. hibernci)o Biztonsgos lells

    Energiatakarkos mkds rszletei HW lelltsa vagy altatsa (low power mode)

    o Konzisztens llapotban hagyni a nem felejt trolkat(HDD)