SYSTEMY OPERACYJNE RODZAJE

Prezentacja na temat: "SYSTEMY OPERACYJNE RODZAJE"— Zapis prezentacji:

1 SYSTEMY OPERACYJNE RODZAJE

2 Proste systemy wsadowe
Zakładają obecność operatora. Użytkownik  operator. Brak interakcji pomiędzy użytkownikiem a zadaniem w czasie rzeczywistym. Duża różnica szybkości pracy procesora i urządzeń we/wy. Zakładają jako urządzenie zewnętrzne czytnik kart. Automatyczne kolejkowanie zadań – tj, automatyczne przechodzenie do następnego zadania. Rezydentny monitor: początkowo sterowanie realizowane przez monitor; następnie sterowanie przejęte przez zadanie; po zakończeniu zadania sterowanie wraca do monitora.

3 Proste systemy wsadowe: problemy
Mała wydajność: operacje obliczeniowe oraz we/wy nie mogą być realizowane równocześnie. Bardzo wolne czytniki kart. Spooling [simultaneous peripheral operation on-line – jednoczesna, bezpośrednia praca urządzeń we/wy]: operacje we/wy jednego zadania realizowane są równocześnie z obliczeniami innego zadania. Gdy wykonywane jest jakieś zadanie, SO … wczytuje następne zadanie z czytnika kart do pamięci (obszar dysku – kolejka zadań); drukuje wyniki wykonanych wcześniej zadań, kopiując je z dysku na drukarkę. Pula zadań (job pool ) – struktura danych, umożliwiająca SO wybór zadań ładowanych kolejno do pamięci w celu lepszego wykorzystania CPU  planowanie zadań (job scheduling).

4 Wieloprogramowe systemy wsadowe
System wieloprogramowy umożliwia bardziej wydajne wykorzystanie procesora – w czasie oczekiwania na operacje we/wy jednego zadania CPU wykonuje inne zadania, dokonuje wyboru zadań z puli => planowanie zadań, wymaga odpowiedniego zarządzania pamięcią, dokonuje planowania przydziału procesora [CPU scheduling] Wady systemów wsadowych -  brak ingerencji użytkownika w tok obliczeń - konieczność statycznego testowania programów  długie czekanie na kolejny wynik modyfikacji + konieczność uważnego pisania programów

5 Cechy SO niezbędne w wieloprogramowaniu
Wieloprogramowanie - SO przechowuje w pamięci operacyjnej więcej niż jedno zadanie (podzbiór puli zadań). SO podejmuje decyzję za użytkownika w zakresie: planowania zadań; procedur zarządzania urządzeniami we/wy; zarządzania pamięcią - system musi alokować pamięć dla różnych zadań; planowania procesora - system musi wybrać zadanie, któremu powierza sterowanie CPU; alokacji zasobów.

6 Systemy z podziałem czasu
CPU jest przełączana pomiędzy wieloma zadaniami równocześnie przechowywanymi w pamięci operacyjnej i na dysku. Realizacja zadań jest przełączana z taką prędkością, aby użytkownicy mogli komunikować się interaktywnie ze swoimi zadaniami. Realizacja przełączania (swap) zadań: swap-in z dysku do pamięci operacyjnej, swap-out z pamięci na dysk. Systemy interaktywne – umożliwiają komunikację pomiedzy użytkownikiem i systemem on–line; gdy SO kończy wykonanie polecenia, oczekuje na następne polecenie z klawiatury. Systemy interaktywne muszą zawsze umożliwiać dostęp danych i kod ze strony użytkowników.

7 Systemy z podziałem czasu
Cecha systemów z podziałem czasu: INTERAKCYJNOŚĆ bezpośredni, szybki dialog użytkownika z systemem, planowanie przydziału procesora, konieczność szybkiego przesyłania zawartości pamięci na dysk.  pamięć wirtualna Problemy w systemach z podziałem czasu pamięć logiczna >> od pamięci fizycznej  pamięć wirtualna bezpośredni dostęp do systemu plików na dysku  zarządzanie dyskami - działania współbieżne  metody przydziału procesora, mechanizmy synchronizacji i komunikacji pomiędzy zadaniami, zabezpieczenie przed wzajemnym zakleszczaniem się programów.

8 Systemy z podziałem czasu – praca interaktywna
Podział czasu wymaga od SO: … zarządzania pamięcią wirtualną, zarządzania systemem plików on-line oraz pamięcią pomocniczą, obecności mechanizmów współbieżnej realizacji procesów, oraz synchronizacji i komunikacji pomiędzy procesami, zarządzania i ochrony pamięci, obecności mechanizmów zapobiegających zakleszczeniom.

9 Systemy dla komputerów osobistych
  tj. systemy dedykowane dla pojedynczego użytkownika i całkowicie zarządzane przez niego Cel : maksimum wygody użytkownika i szybkości kontaktu, Przykładowe systemy MS DOS, Windows, Macintosh, OS/2 dla IBM PC pracują także w dużych sieciach  konieczność zapewnienia ochrony plików, zabezpieczenia przed wirusami, w zasadzie te same problemy dotyczą SO na duże komputery co i na PC, mogą byś wykorzystywane (i jednocześnie zainstalowane) różne systemy operacyjne (Windows, MacOS, UNIX, Linux) .

10 SYSTEMY OPERACYJNE - RODZAJE
SYSTEMY RÓWNOLEGŁE Systemy o wielu procesorach (multiprocessor systems) Połączone procesory ściśle ze sobą współpracują, dzieląc urządzenia we/wy, szynę danych, zegar, pamięć. Zalety: - wzrost przepustowości - oszczędności sprzętowe, - wzrost niezawodności (awaria jednego procesora nie powoduje zatrzymania całego systemu) tzw. systemy o łagodnej degradacji lub systemy tolerujące awarie. Rodzaje: - wieloprzetwarzanie symetryczne (Symmetric multiprocessing) - wieloprzetwarzanie asymetryczne (Asymmetric multiprocessing)

11 Systemy równoległe wieloprzetwarzanie symetryczne
na każdym procesorze działa identyczna kopia SO, kopie komunikują się ze sobą w razie potrzeby;. wiele procesów mogą być wykonywane równocześnie bez obniżenia parametrów przetwarzania; często stosowane we współczesnych SO, np. (SunOS ver.5 (Solaris). wieloprzetwarzanie asymetryczne każdy procesor ma przypisane inne zadanie, którymi zarządza procesor główny; częściej stosowany w dużych systemach obliczeniowych (np. SunOS ver.4);

12 SYSTEMY OPERACYJNE - RODZAJE
SYSTEMY ROZPROSZONE (distributed systems) Systemy luźno powiązane ze sobą, procesory nie dzielą pamięci ani zegara, każdy procesor ma własną pamięć lokalną, procesory komunikują się pomiędzy sobą poprzez różnego typu linie komunikacyjne (szybkie magistrale, linie telefoniczne). Zalety: podział zasobów: każdy użytkownik może korzystać z zasobów innego użytkownika, przyspieszenie obliczeń: SR umożliwia współbieżne wykonywanie cząstkowych obliczeń na różnych komputerach, niezawodność: system tolerancyjny wobec awarii, cały system może pracować przy awarii jednego z komputerów (inne przejmują jego zadania), komunikacja: poprzez sieć można dokonywać transmisji plików,danych, kontaktować się np. pocztą elektroniczną.

13 Systemy rozproszone Wymagają infrastruktury sieciowej.
Sieć może być typu LAN (Local Area Network ) lub typu WAN (Wide Area Network ). Systemy mogą mieć architekturę typu klient - serwer lub peer–to–peer. Sieć typu “Peer ” to rozwiązanie “PC domowego”, przez który użytkownik łączy się, aby odczytać pocztę elektroniczną, nawigować w internecie, itp. Wiele tych PC nie mają stałego IP stabile, ale łącząsię z siecią poprzez modem (nie są dostępne 24 godz/dobę i nie oferują żadnych usług).

14 Systemy rozproszone Systemy rozproszone Systemy sieciowe
Mniejsza autonomia pomiędzy komputerami; Odnosi się wrażenie, że jeden SO kontroluje i zarządza w sposób przezroczysty całą siesią. Systemy sieciowe Umożliwiająwspóldzielenie plików; Zapewniają jeden schemat komunikacji; Są wykonywane niezależnie przez każdy komputer w sieci.

15 SYSTEMY OPERACYJNE - RODZAJE
SYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO (real time systems) Sterowniki rozmaitych urządzeń (wymaganie przepływu danych lub wykonania danej operacji w rzeczywistym czasie). Przykłady: nadzorowanie eksperymentów naukowych, obrazowanie badań medycznych (diagnostyka medyczna), sterowanie procesami przemysłowymi, systemy wizualizacji. Cechy: rygorystyczne wymaganie terminowego wykonania poszczególnych operacji,  - pamięć o b. krótkim czasie dostępu (albo np. pamięć tylko do odczytu ROM, z reguły nie występuje tu pamięć wirtualna, nie mogą współpracować z systemami z podziałem czasu.

16 Systemy czasu rzeczywistego
Spesso utilizzati per applicazioni dedicate, quali il controllo di esperimenti scientifici, nei sistemi di rappresentazione di immagini per applicazioni mediche, per il controllo di sistemi industriali (applicazioni alla robotica), etc. Caratterizzati da vincoli predefiniti sui tempi di risposta (tempi di elaborazione e di accesso ai dati). I sistemi real–time possono essere classificati nelle due categorie hard e soft real–time.

17 Systemy czasu rzeczywistego
Hard real–time: Memoria secondaria limitata o totalmente assente, dati memorizzati in memorie volatili o di sola lettura (ROM). Non realizzano il time–sharing. Le funzionalità hard real–time non sono supportate dai SO general purpose. Soft real–time: I task critici hanno priorità sugli altri task e la mantengono fino al completamento dell’esecuzione. Utile nelle applicazioni che richiedono caratteristiche avanzate del SO (multimedia, realtà virtuale), ma non per controllo industriale e robotica.

18 Componenti di un sistema di calcolo
Hardware — fornisce le risorse fondamentali di calcolo (CPU, memoria, device di I/O). Sistema Operativo — controlla e coordina l’utilizzo delle risorse hardware da parte dei programmi applicativi dell’utente. Programmi Applicativi — definiscono il modo di utilizzo delle risorse del sistema, per risolvere i problemi di calcolo degli utenti (compilatori, database, video game, programmi gestionali). Utenti — persone, altri macchinari, altri elaboratori.

19 Migrazione temporale di concetti e caratteristiche dei SO
GE 645 (MIT) PDP–11 (Bell Labs)

20 SYSTEMY OPERACYJNE - RODZAJE

21 Systemy równoległe