Дәріс. Операциялық жүйелердің негізгі ұғымдары. Операциялық жүйелердің қызметі. Операциялық орта ұғымы. Үзіліс. Дәрістің негізгі мазмұны Операциалық жүйелер пәні ««Есептеу техникасы және бағдарламалық қаматамасыз ету»
жүктеу/скачать 65,96 Kb.
|
Дәріс1, 2, 3
- Бұл бет үшін навигация:
- Ішкі үзіліс
| Сыртқы үзіліс - үзілетін процеске тәуелсіз асинхронды оқиғалар арқылы болады. Оларға мысал ретінде мыналар: 1) таймерден үзілу, 2) сыртқы құрылғылар бойынша үзіліс, 3) қоректену бойынша үзілу, 4) есептеу жүйесінің операторының пульті бойынша үзіліс, 5) басқа ЕЖ бойынша үзіліс немесе басқа процессор бойынша үзіліс.
Ішкі үзіліс - процессордың жұмысына байланысты болады және оның амалдары синхронды түрде жүреді. Мысал ретінде төмендегідей сұраныстар бойынша болатын үзілістерді айта аламыз: адресацияның бұзылуы бойынша болатын үзіліс; нөлге бөлуге байланысты болатын үзілістер; реттіліктің сақталуына байланысты болатын үзіліс; бақылау құралдарына байланысты болатын үзілістер. Соңғы кездері көптеген компьютерлерде кейбір командалар қолданбалы программалардың көмегімен емес, тікелей операциялық жүйелер арқылы орындалады. Мұндай қажеттілік копьютерлердегі есептеулердің сақталуын жақсарту мақсатында жүргізіледі. Сондықтан компьютерлік құрылғылар түрлі режимінде жұмыс істейді және пайдаланушылар режимінде кейбір командалар орындалмайды. Ондай командаларға енгізу-шығару командалары, орталық процессордың жұмыс істеу режимі және т.б. жатады. Берілген режимдегі тиым салынған команданы орындау барысында, басқару операциялық жүйелерге беріледі. Программалық үзіліс - мұндай үзіліс нақты бір команда арқылы беріледі. Барлық айтылған үзілістерді өңдеу үшін, үзілістерге қызмет көрсету пәні қолданылады. Ол пәнге мынадай қызметтер тән: Салыстырмалы приоритеті бойынша қызмет көрсету; Абсолютті приоритеті бойынша қызмет көрсету; Стэк принципі бойынша қызмет көрсету. Операциялық жүйе (ОЖ) – дегеніміз компьютер құрылғыларын қолданушы үшін ыңғайлы пайдалану мүмкіншіліктерін қамтамасыздандыруға арналып жазылған программа. Операциялық жүйе (ОЖ), жүйелік программалық қамтаманың негізгі құраушысы. ОЖ-ні құрған кезде, ОЖ-ні оңайлатудың маңызды əдісі болатын жəне олардың детальдарының таратылуын елемей, желінің жоғарғы деңгейдегі құрауыштарымен өзара əсерін бір жерге жинауға мүмкіншілік беретін абстракциялау тең қолданады. Бұл мағынада ОЖ қоданушы мен компьютер арасындағы интерфейсті көрсетеді. Көптеген компьютерлердің архитектурасы машиналар командасы деңгейінде қолданбалы программаларды пайдалануға өте қолайсыз. Мысалы, дискімен жұмыс істеу оның электрондық құрауышының ішкі жабдығын дискіні айналдыру командасын енгізу, жолшықтарды іздеу жəне форматтау, секторлардан оқу жəне жазу т.б. үшін – контроллерді біледі деп ұйғарады. Орташа программисттің жабдықтар жұмысының бүкіл ерекшеліктерін ескеруге мүмкіншілігі жоқ екені (қазіргі заманғы терминологиямен айтқанда жабдық драйверін дамытумен шұғылдануға) басқаша айтқанда анық орташа программистің дискінің ақпараттық кеңістігін файлдар жиыны ретінде көрсететін қарапайым жоғарғы деңгейдегі абстракциясы болу керек. Файлды оқу немесе жазу үшін ашуға, ақпаратты алу немесе босату үшін пайдалануға, содан кейін жабуға болады. Дискінің бастиегінің детальдарын жылжыту немесе мотордың жұмысын ұйымдастыруды қамтамасыз етуден, бұл концептиальды жеңіл (оңай). Сол сияқты, қарапайым жəне анық абстракцияның көмегімен программистен үзуді ұйымдастырудың барлық қажет емес егжей-тегжейі, таймердің жұмысы, жадыны басқару жəне т.б. жасырылады. Одан басқа, қазіргі заманғы есептеу комплекстеріне операциялық жады көлемі жəне процессор саны шектеусіз деген иллюзия құруға болады. Осының бəрімен ОЖ айналысады. Сонымен, ОЖ компьютер құрал-жабдықтарымен тікелей жұмыс істейтін виртуалды машина ретінде көрсетіледі. ОЖ компьютердің өте күрделі архитектурасының барлық бөліктерін басқаруға арналған. Мысалға, егер бір компьютерде жұмыс істейтін бірнеше программа, бір мезгілде нəтижені басқа құрылғысына (принтерге) шығаруға əрекеттенсе не болатынын елестетейік. Біздер əр-түрлі программалар шығарған араласқан жолдар мен беттер алатын едік. ОЖ бұл сияқты хаосты баспаға арналған, дисктегі жəне баспаға кезекті ұйымдастыру ақпараттарын буферлеу арқылы болдырмайды. Көп қолданушыға арналған компьютерлердің ресурстарын басқару жəне оларды қорғаудың қажеттілігі өте анық. Демек, операциялық жүйе, ресустар менеджері сияқты, процессорлардың таралуын, жадының жəне əртүрлі програмалар арасында басқа ресуртардың ретелгенін жəне бақыланғандығын іске асырады. Егер есентеу жүйесі бірнеше қолданушының ортақ жүмысынан рұқсат етсе, онда олардың қызметінің қауіпсіздігін ұйымдастыру проблемасы шығады. Дискте ақпараттың сақталуын ешкімнің басқа адамдардың бөтен райларын жоймауын жəне бүлдірмеуін қамтамасыз ету керек. Бір қолданушылардың программаларына, екінші қолданушылардың программаларының ерікті түрде араласуына рұқсат етпеу керек. Есептеу жүйесін рұқсатсыз пайдалану əрекетін тыю керек. Осы əрекеттің бəрін, қолданушының жəне оның программаларының қауіпсіз жұмыс істеуін ұйымдастырушы ретінде, ОЖ іске асырады. Осы тұрғыдан қарағанда, ОЖ полициялық жəне қарсы шолу (барлаушы) функциясы жүктелген мемлекеттік қауіпсіздік жүйесін көрсетеді. Бір жағынан компьютердің аппаратурасы мен пайдаланушының есептері арасындағы интерфейс болып табылатын , ал екінші жағынан есептеуіш жүйесінің қорын тиімді қолдану жəне сенімділік есептеу ұйымдастыруына арналған басқарушы жəне өңдеу программаларының комплексін операциялық жүйе дейміз. 1946 жылы программаны есте сақтайтын бірінші сандық есептеу машинасы іске қосылғаннан бастап, 1956 жылға дейін есептеу машиналарының құрылысы жəне іс əрекеттері тұрақты болып қалды. Олардың классикалық фон Нейман архитектурасы, енгізу-шығару операцияларын қоса алғанда, командалардың қатал түрде тізбектеліп орындалуына негізделген. Əдетше қолданушының программасы жүктелгенде жəне орындалғанда, регистрлердің мəндерін орнату, жады ұяшықтарын тексеру жəне барлық есептеулермен машиналардың ең төменгі деңгейінде қатынаста болу қызметтері үшін пернетақта арқылы тікелей машинамен жұмыс істелді. Программалар абсолютті машиналар тілі (ондық жəне сегіздік нотация) жазылды жəне оны енгізу алдында абсолюттік жүктеме болды. Программаларды автоматтандыру құралдары жоқ болды, немесе өте аз болды. Тек өте күрделі қондырғыларда стандартты программалар кітапханасын аздап пайдаланатын ассемблер мен интерпретаторлар болды. Символдық программалаудың маңыздылығы мойындалғанда жəне ассемблерлеу жүйелері кең тараған кезде, стандартты операциялық процедура өндірілді: ассемблер жүктеуішпен оқылады; ассемблер қолданушының стандартты программалар кітапханасы қосылған бастапқы программасын «символикалық колодалар» абсолюттік формасына түрлендіреді; ассемблерленген программа лентаға немесе картаға жазылады, ал жүктегіш осы программаны картадан негізгі жадыға енгізу үшін тағы да қайтадан пайдаланылады; содан кейін абсолютті программа орындалады. Əсіресе, осы қадамда карталарды өңдеу үшін ЭЕМ қажет ететін уақытпен салыстырғанда əрбір қадам оператор жағынан манипуляцияны қажет етеді жəне көп уақыт алады. ОЖ-нің «1-ші буыны (ұрпағы)» өмірге жоғарыда айтылған тиімсіздіктермен, сонымен қатар басқа да пікірлемен келтірілген. Бұл қосымша факторларда: құрал-жабдықтарды басқаруға шығатын шығын; басқа тілдердің болуы; кітапханалық программалардың дамуы жəне құрылғылар, əсіресе, енгізу-шығару операцияларына қатысты ерекшеліктер; абсолюттік программаның орындалуына қажет баолық программалар секциялары жəне бағыныңқы программаларды аударудың (трансляциялаудың) ыңғайсыздығы, ең басында барлығы бірге жəне барлық уақытта кез келген программаларға өзгертулер енгізілген кезде таратылуы келтірілген. Алғашқы жүйелік дестелер (пакеттер) стандартты тізбекті «жүктеу/аудару (трансляция)/жүктеу/ орындау» қажетті жүйелік программаларды (ассемблер, компилятор, жүктеуіш немесе кітапханалық бағыныңқы программалар) табатын жəне жүктейтін, сонымен қатар бірінші тапсырмадан екінші тапсырмаға өтуді басқаратын, орталық басқару программасының көмегімен автоматтандырылады. Тілдік аударулар (трансляторлар) программаларды абсолюттік емес, жылжымалы пішінде (формада) құру үшін қайта көшірілген. Қалыпты (колоданы) араластыруға рұқсат ететін бастапқы жəне жылжымалы объекті пішінде (формада) программалары бар байланыстырғыш жүктемелер жасалған содан кейін кітапханалық программаларды жылжымалы объекті пішінінде (формасында) сақтау мүмкіндігі пайда болды. Операторға (оператор-аламға) енгізу-шығару дестелеріне (пакеттеріне) арналған, стандартты емес тапсырмаларды күтуші (обслуживание) жəне қабылданбаған кезде жүйелерді қалпына келтіретін физикалық жабдықтарды басқару қажет. Тапсырма авторының, тапсырманың орындалу процессіне тікелей қатынасы жоқ. Бұл ОЖ-де қауіпсіздік ең қиын жəне нақтылы проблема: жүйе өздігінен немесе қолданушы арқылы жеңіл бүлінуі мүмкін, одан басқа, кез келген қолданушы өз тапсырмасының ішінен дестедегі (пакеттегі) келесі тапсырманы оңай оқуы мүмкін. Ресурстарды ең бірінші негізгі жадыны жəне енгізу-шығару құрылысын үлестіру, ОЖ-ге қарағанда, үлкен дəрежелі тіл процессорларының жəне қолданушылар программасының таныстырмасы болды. Аппаратураның архитектурасы жəне программалық айқындалушылығына қарағанда, ОЖ-нің болашақта даму көзқарасынан айырмашылық аппараттық қамтамада уақыт периоды шамамен ЭЕМ-нің буындарының (ұрпақтарының) даму периодымен түйіседі. 1959 жылдан 1963 жылдардағы периодта бірнеше маңызды аппараттық зерттеулер кең таралды жəне ОЖ дамуына себепші болды. Деректер каналы – байланысты басқаратын жəне деректерді негізгі ЭЕМ-мен жəне енгізу-шығару құралдары арасында беретін, өзінің жеке жүйелік командаларымен жəне басқару құрылғыларымен қарапайым ЭЕМ-сы маңызды ақпараттық жаңалық болды. Орталық өңдеуші құрылғыдан (ОӨҚ) енгізу-шығару сұранысын алған кезде, канал енгізу-шығару асинхронды жəне өз жұмысын жалғастырушы ОӨҚ-мен бірге (параллельно) орындайды; енгізу-шығару операциялары жəне ОӨҚ-н мезгілде (уақытта, кезде) қиыстыру мүмкіндігі пайда болады. Негізгі жады каналымен жəне ОӨҚ-мен бөлінеді. Негізгі жады олар үшін программаларды жəне деректерді сақтайды. Алғашқы кезде ОӨҚ тек каналдың жағдайын ғана сұрай алатын, бірақ жақын арада, егер канал ақпарат берумақсатында ОӨҚ-нің жұмысын көп жағдайда енгізу-щығару операторлары аяқталғанда үзетін болса, тиімділікті жоғарылатуға болатындығы анықталды. Бұл жаңа архитектураның артықша тиімділік мүмкіндігін пайдалану мақсатымен күрделірек енгізу-шығару программалары жазылған. Оның құрамына деректерді автоматты түрде оқуды қамтамасыз ететін буферлеу программалық құралы кірді. Олар программаға қажет болғанға дейін жəне олардың шыуын кейінірекке қалдыратын, шығу деректерін кезекке оналастыру үшін, сонымен қатар енгізу-шығару үзілісін сезінетін жəне басқаруды үзілген программаға қайтаратын өңдеуді үзу стандартты программалары бар. Ерекше ішкі жағдайлар туралы сигнал беру, мұндағы, арифметикалық толып кету жəне таңдап қосу үшін командалар қосылды, тыйым салу (сөндіру) жəне үзіліс механизмінің (іс-əрекетінің тоқтатылуы) тоқтатылуы пайдалана бастады. ОЖ есептерінің күрделенуі жəне толықтырылуына қарай (жай қолданушы нақты аппаратурадан көбірек қашықтайтын) тапсырмаларының сипаттамаларын жəне оларға қойылатын талаптарды жүйелі əдіске келтірудің қажеттілігі туындады. Осы мақсат үшін тапсырмаларды басқару тілдері енгізілген. Бірақ, тапсырманы əр уақыт моментінде жеке (бір-бірінен) өңдеу, үдемелі (интенсивный) есептеу тапсырмасын орындау үшін, бұрынғыдай каналдарды өте төмен белсенділікке (активности) келтірді. Сонымен қатар, үдемелі енгізу шығару тапсырмалары үшін, егер каналдың жəне ОӨҚ-ның операциялары максимальды қиюласқан (совмещение) деңгейге жеткен кезде, ОӨҚ жəне канал өте төмен белсенділікке (активность) келтіріледі. 1962 жылдан 1969 жылдар аралығында үлкен ОЖ-лердің тегіс барлығында тапсырмаларды өңдеудің жаңа əдісі – мультипрограммалау қолданыла бастады. Сонымен қатар, дестелік өңдеуге альтернатива ретінде, уақытты бөліктегіш, есептеулерді орындаудың жаңа əдісі жасалды, жүйə үшін нақты басқарылатын жадыны жəне қолданушылардың кітапханалық программаларын, сол сияқты қолданушының тапсырмаларын өңдеді күтушілер үшін тез қатынасты үлкен дискілік құрылғылар қамтамасыз етті. Көптеген ЭЕМ-на жадыны жəне командаларды қорғайтын аппараттық құралдар енгізілген. Кейбір үлен машиналарда адрестерді баптайтын аппараттық құралдары бар, үлкен «виртуалды» жадына жүзеге асыруға мүмкіндік берген негізгі жады жүйесі пайда болды. жүктеу/скачать 65,96 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|