سیستم عامل
مفاهیم کلی
به طور کلی نرم افزارهای کامپیوتر به دو گروه تقسیم میشوند:
یکی برنامههای سیستمی که عملیات کامپیوتر را مدیریت میکنند و دیگری برنامههای کاربردی. سیستم عامل (operating system=os) اصلی ترین برنامه سیستمی است که به عنوان رابط بین کاربر و سخت افزار کامپیوتر عمل میکند.
سیستم عامل دو وظیفه (یا هدف) اصلی دارد:
سیستم عامل استفاده از کامپیوتر را ساده میسازد. این بدان معناست که مثلاً کاربر یا برنامه نویس بدون درگیر شدن با مسائل سخت افزاری دیسکها به راحتی فایلی را بر روی دیسک ذخیره و حذف کند. این کار در واقع با به کار بردن دستورات سادهای که فراخوان های سیستمی (System Calls) را صدا میزنند انجام مي پذیرد .
در صورت عدم وجود سیستم عامل کاربر و یا برنامه نویس میبایست آشنایی کاملی با سخت افزارهای مختلف کامپیوتر (مثل مونیتور, فلاپی, کی بورد و غیره) داشته باشد و روتینهایی برای خواندن و یا نوشتن آنها به زبانهای سطح پائین بنویسد. از این جنبه به سیستم عامل با عنوان ماشین توسعه یافته (Extended machine) یا ماشین مجازی (Virtual machine) یاد میشود که واقعیت سخت افزار را از دید برنامه نویسان مخفی میسازد.
وظیفه دوم سیستم عامل مدیریت منابع (Resource Management) میباشد, یعنی سیستم عامل باعث استفاده بهینه و سودمند (اقتصادی) از منابع سیستم میگردد. منظور از منابع پردازندهها, حافظهها, دیسکها, ماوس ها, چاپگرها, فایلها, پورتها و غیره هستند. یک سیستم کامپیوتری منابع نرم افزاری و سخت افزاری بسیار دارد که ممکن است در حین اجراء برنامه لازم باشند, سیستم عامل همانند مدیر منابع عمل کرده و آنها را بر حسب نیاز به برنامههای مشخصی تخصیص میدهد.
سیستم عامل معمولا از اولین برنامههایي است که پس از بوت شدن در حافظه بار میشود. پس از بار شدن قسمتی از سیستم عامل بطور دائم در حافظه باقی (Resident) میماند. قسمتهای دیگر با توجه به کاربرد کامپیوتر توسط کاربر از دیسک به حافظه آورده میشود.
به قسمت اصلی سیستم عامل که وظایف مهم آن را انجام میدهد هسته یا Kernel گفته میشود. هسته سیستم عامل برنامهای است که در تمامی اوقات بر روی کامپیوتر در حال اجراست.
سیستم عامل و معماری کامپیوتر اثر زیادی بر روی یکدیگر داشتهاند. یعنی جهت سهولت کار با سخت افزارهای جدید, سیستم عاملها توسعه یافتند و همچنین در اثنای طراحی سیستم عاملها, مشخص شد که تغییراتی در طراحی سخت افزار میتواند سیستم عاملها را ساده تر و کارآمدتر سازد .
هر چند که تطبیق نسلهای کامپیوتر با نسلهای سیستم عامل کار درستی نیست ولی این تطبیق که در ادامه انجام میدهیم علت ایجاد سیستم عاملهای جدید را مشخص میسازد.
تطابق تکنیکهای سیستم عامل با نسل های کامپیوتر:
در نسل اول کامپیوترها (55-1945) که از لامپ خلأ برای ساخت آنها استفاده میشد, زبانهای برنامه نویسی (حتی اسمبلی) ابداع نشده بودند و سیستم عامل نیز اصلاً وجود نداشت. روند کار به این صورت بود که برنامه نویسان تنها در یک فاصله زمانی مشخص حق استفاده از کامپیوتر بزرگ و گران قیمت را داشتند.
آنها برنامههای خود را توسط تخته مدار سوراخدار (و بعدها توسط کارتهای پانچ) و به زبان ماشین به کامپیوتر میدادند. اکثر برنامههای محاسبات عددی معمولی مانند جداول سینوس و کسینوس بود.
ساختار سیستم عامل:
خدمات و مولفه های سیستم عامل:
مدیریت پردازش در سیستم عامل
مدیریت حافظه در سیستم عامل
مدیریت فایل در سیستم عامل
مدیریت ورودی- خروجی در سیستم عامل
مفسر فرمان
وقفه در سيستم عامل
فراخوانی سیستمی
انوع سیستم عامل از نظر ساختار:
تکنیک سیستم یکپارچه
تکنیک سیستم لایه ای
سیستم مجازی در سیستم عامل
سیستم مشتری –خدمتگزار
زبان های پیاده سازی سیستم عامل
پردازش و زمابندی:
پردازش در سیستم عامل
حالات یک پردازش
بلوک کنترلی پردازش
نخ (بند-رشته)
زمان بندی در سیستم عامل
انواع زمانبندها در سیستم عامل
معیار های زمانبندی در سیستم عامل
انواع زمانبندی ها:
اولویتها میتوانند بصورت اتوماتیک توسط سیستم نسبت داده شوند و یا از خارج سیستم تعیین گردند, مثلاً ممکن است یک کاربر کار فوری داشته باشد و حاضر باشد به خاطر بدست آوردن سرویس بالاتر هزینه بیشتری بپردازد, یعنی اولویت را بخرد. یک اولویت ممکن است استاتیک باشد یا دینامیک. اولویت استاتیک تغییر نمیکند و بنابراین پیاده سازی آن ساده است.
ولی این نوع اولویت در مقابل تغییرات محیطی عکس العملی نشان نمیدهد. برعکس اولویت دینامیک بر اثر تغییرات محیطی تغییر میکند مثلا ً ممکن است در آغاز یک برنامه اولویت پائینی داشته باشد ولی به تدریج اولویت آن بهبود یابد.
اول آمده-اول سرویس شده
زمانبندی نوبت گردشی
اول کوتاه ترین زمان
کوتاه ترین زمان باقی مانده
بالا ترین نسبت پاسخ
دادن اولویت به پردازش
صفهای چند گانه MQ
صفهای چند گانه با فیدبک
بلا درنگReal time
تضمین شده (در زمان مقرر)
زمان بندی شانسی
LPT
....
انواع سیستم عامل ها:
Windows
Linux
Unix
DOS
OS/2
Solaris
......
منبع : سايت رشد
