System operacyjny – skąd się wziął?

System operacyjny – skąd się wziął?
PSOiP Jak zwiększyć stopień wykorzystania procesora? Zatrudnienie operatorów sprzętu programista dostarcza zadanie: program i opis oszczędność czasu: operator sprawniej obsługuje sprzęt (ładuje taśmy z kompilatorami, programami itd.)... ale zazwyczaj nie zna programu, który uruchamia programista otrzymuje wyniki, lub ewentualne informacje o błędach (nie może reagować natychmiast) operator zaczyna następne zadanie

PSOiP Jak zwiększyć stopień wykorzystania procesora? 2. Optymalizacja kolejności zadań (przykład) Operator otrzymuje zadanie związane z językiem programowania X następne zadanie – w języku Y i jeszcze jedno – znów w języku X wykonywanie zadań – nie „po kolei” a w taki sposób, aby podobne zadania były zebrane razem np. najpierw oba zadania w języku X, a potem zadanie w języku Y (mniej razy trzeba ładować kompilator) oszczędność czasu ale i mniejszy wpływ programisty na termin wykonania programu

PSOiP Jak zwiększyć stopień wykorzystania procesora? Zatrudnienie operatorów sprzętu Optymalizacja kolejności zadań Nadal jest to tzw. przetwarzanie szeregowe: nie ma systemu operacyjnego, nie ma automatyzacji, wszystko robi człowiek (powolny i mylący się), „czas instalowania zadania” – nadal bardzo długi (ładowanie kart itp.)

Wsadowy system operacyjny – monitor rezydentny
PSOiP Wsadowy system operacyjny – monitor rezydentny Zastosowanie monitora – IBM lata 50-te XX wieku Program ładowany do pamięci po włączeniu komputera Użytkownik traci bezpośredni dostęp do maszyny, automatyczne porządkowanie zadań „wsad” – plik kart z kartami sterującymi, rozkazy w języku sterowania zadaniami (JCL) Procesor dostaje rozkazy albo z monitora albo z programu Podział pamięci

PSOiP Przykład wsadu – pliku kart perforowanych Użytkownik dostarcza karty z programem (fortran) i danymi Dodanie kart sterujących $JOB – początek zadania $FTN – załadowanie kompilatora Kompilacja (wynik: na taśmę) $LOAD – załadowanie kodu $RUN – wykonanie kodu Wyniki – taśma, drukarka $END – koniec zadania Początek nowego zadania

PSOiP Wsadowy system operacyjny – monitor rezydentny Monitor rezydentny Interpretator kart sterujących – czytanie i wykonywanie poleceń z kart Program ładujący – ładuje do pamięci programy systemowe lub użytkownika Programy obsługi urządzeń wejścia – wyjścia Są to elementy pierwszych „systemów operacyjnych”.

PSOiP Monitor rezydentny Automatyzacja, przyspieszenie pracy, brak przestojów (obsługa urządzeń wejścia - wyjścia) Konieczność odpowiedniego przygotowania wsadu Poświęcenie pewnej części pamięci na działanie monitora Poświęcenie pewnej liczby operacji procesora na działanie monitora

PSOiP Wsadowy system operacyjny – monitor rezydentny Jak jeszcze przyspieszyć? Załóżmy następującą sytuację: ściąganie pliku mp3 – godzina, odsłuchanie – 4 minuty ściągnięcie filmu – 24 godziny, obejrzenie – 1,5 godziny w trakcie pobierania procesor nie może nic robić, tylko czeka)

PSOiP Jak jeszcze przyspieszyć? Urządzenia wejściowe – czytniki kart Urządzenia wyjściowe – drukarki wierszowe, dziurkarki kart Praca urządzeń wejścia – wyjścia: zbyt długa Czytnik: np kart na minutę Kompilator: przetworzenie informacji z 1200 kart – 4 sekundy Procesor pracuje tylko przez kilka procent czasu pracy systemu

PSOiP Bezpośrednia i pośrednia praca urządzeń wejścia – wyjścia (a) – praca bezpośrednia (b) – praca pośrednia

PSOiP pośrednia praca urządzeń wejścia – wyjścia Pobieranie i wysyłanie danych – praca z taśmami magnetycznymi Przewijaki taśm: znacznie szybsza wymiana danych Dodatkowe etapy: przesłanie danych (wsad) z czytnika kart na taśmę oraz z taśmy na drukarkę wierszową; wydłużenie czasu dostarczenia zadania Optymalizacja kolejności zadań – zadania podobne zbierane na jednej taśmie, aż do zapełnienia

PSOiP pośrednia praca urządzeń wejścia – wyjścia Krok w kierunku systemów wielokomputerowych, dodatkowe komputery sterowały pracą urządzeń przesyłających dane pomiędzy taśmą a innymi nośnikami Ewentualne dodatkowe przewijaki taśmy – gdy czytamy dane z jednej taśmy, możemy przetwarzać inne dane (wielozadaniowość) Jak dotąd: rozbudowa sprzętu prowadzi do zwiększenia efektywności

PSOiP Dalsze zwiększenie efektywności – buforowanie Monitor przypisuje każdemu urządzeniu wejścia – wyjścia tzw. bufor systemowy, czyli część pamięci używanej przez monitor (a nie przez wykonywany program) Wywołanie operacji wejścia – wyjścia: przesłanie danych z lub do bufora Rzeczywista operacja albo już została wykonana albo zostanie wykonana później

PSOiP Dalsze zwiększenie efektywności – buforowanie Porcja danych z urządzenia wejścia – do bufora Procesor przetwarza pobrane dane (zwalnia bufor) Odczyt następnych danych Możliwość jednoczesnej pracy procesora i urządzenia wejścia

PSOiP Dalsze zwiększenie efektywności – buforowanie Duża korzyść, o ile zapełnianie bufora i przetworzenie jednej porcji trwają mniej więcej tyle samo Zadania uzależnione od wejścia – wyjścia, dużo danych, mało przetwarzania (procesor czeka, urządzenia nie nadążają z zapełnianiem / opróżnianiem bufora), korzyść niewielka Zadania uzależnione od jednostki centralnej, dużo przetwarzania, mało danych (procesor nie nadąża, urządzenia czekają) Zalety / wady: niski koszt (bez dodatkowych urządzeń) / rzadko osiągana jest korzyść

PSOiP Taśmy i dyski System taśmowy – zadania wykonują się w takiej kolejności, w jakiej są na taśmie; taśma przewijana od początku do końca System dyskowy dane z kart lub taśm zapisywane są na dysku Głowica dysku może przemieszczać się pomiędzy obszarami odpowiednia tablica systemu operacyjnego zapamiętuje, gdzie co zostaje zapisane Jednoczesna bezpośrednia praca urządzeń – spooling, dysk staje się wielkim buforem przechowującym dane odczytane oraz przeznaczone na wyjście

PSOiP Spooling (simultaneous peripheral operation on-line) Na dysku znajduje się pula zadań do wykonania System operacyjny dokonuje planowania zadań (wybiera taką kolejność, aby zwiększyć wykorzystanie CPU) Procesor może przetwarzać jedno zadanie, a jednocześnie można czytać dane do innego zadania (lub np. drukować wyniki poprzedniego zadania; w buforowaniu przetwarzanie i czytanie dotyczy tego samego zadania) Procesor nadal może nie być w pełni wykorzystany – wykonuje jedno zadanie, które nie musi go w pełni angażować (np. czeka na zakończenie operacji wejścia) Nowe aspekty syst. op.: planowanie zadań, obsługa pamięci dyskowej, kontrolowanie spoolingu (współcześnie: spooling istotny podczas drukowania)

System wsadowy, wieloprogramowość
PSOiP Przetwarzanie wieloprogramowe (multiprogramming) Przetwarzanie jednozadaniowe – w pamięci (oprócz monitora) jest jeden program, CPU go wykonuje, są przestoje (np. trzeba pobrać dane z dysku) Przetwarzanie wielozadaniowe (jeśli pamięć jest dość duża) w pamięci jest więcej programów, gdy wykonanie pierwszego zatrzymuje się (bo czeka na dane), procesor zajmie się innym Kończy się oczekiwanie – powrót do pierwszego programu Dopóki są zadania, procesor stale jest zajęty Nowe aspekty syst. op.: Konieczność zarządzania pamięcią Planowanie przydziału procesora (które z gotowych zadań ma być teraz wykonane?)

PSOiP Przetwarzanie wieloprogramowe

PSOiP Przetwarzanie wieloprogramowe Bardziej ogólnie: Zadań do wykonania może być więcej Zadania mogą potrzebować tego samego urządzenia (np. drukarki) Nie wszystkie zadania z puli (na dysku) mogą zmieścić się w pamięci, system musi wybierać te, które poczekają

PSOiP Przetwarzanie wieloprogramowe Zalety: Szybsze wykonywanie puli zadań Większe obłożenie procesora i urządzeń WE / WY Wady: Większa złożoność systemu operacyjnego (planowanie zadań, przydział procesora, zarządzanie pamięcią, zarządzanie dyskiem) Zadanie nie korzystające z WE / WY może na długo przejąć kontrolę Nadal użytkownik nie ma kontroli nad aktualnie wykonywanym programem Uwaga: pojęcia wieloprogramowość (multiprogramming) i wielozadaniowość są niekiedy traktowane jak synonimy (książki, materiały w Internecie), a niekiedy wielozadaniowość (multitasking) dotyczy systemów z podziałem czasu

PSOiP System wsadowy, wieloprogramowość Podsumowanie Elementy systemu operacyjnego (na tym etapie) planowanie zadań zarządzanie pamięcią obsługa pamięci dyskowej kontrolowanie spoolingu Przydział czasu procesora Pojęcia: Monitor Praca pośrednia Buforowanie Spooling Przetwarzanie wieloprogramowe

System operacyjny – skąd się wziął?

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "System operacyjny – skąd się wziął?"— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres

Wejść

Zaloguj się poprzez sieć społeczną:

System operacyjny – skąd się wziął?

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "System operacyjny – skąd się wziął?"— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres