Операциялық жүйелер

ТАҚЫРЫП 1. КІРІСПЕ

 

Мақсаты: Операциялық жүйенің функциялары және міндеттерімен танысу.

Кілттік сөздер: операциялық жүйе, файлдық жүйе, ресурс, жұмыс режимі, үрдіс.

 

Дәріс жоспары (1 сағат)

1. Курсты оқытудың мақсаты және негізгі түсініктері.
2. Операциялық жүйелердің даму тенденциялары.

Әдебиеттер: 2, 3, 6, 7, 15

 

Операциялық жүйелер пәнін оқытудың мақсаты ЭЕМ жүйелері мен желілерінің жұмыс режимдерін, үрдістерін басқару әдістері мен жабдықтарын, ақпаратты енгізу-шығаруды, файлдық жүйелерді, басқару режимдерін, сонымен қатар файлдарды ұйымдастыру және қорғау тәсілдерін, жадыны үлестіру және қорғау әдістерін, көппроцессорлы жүйелер мен желілерді басқару жабдықтарын оқып-үйренуді көздейді.

Операциялық жүйенің ең маңызды міндеті –  файлдармен жұмыс жасау болып  табылады. Сыртқы тасығыштағы файлдарда  бағдарламалар, деректер, ОЖ-ның өзі сақталады. ОЖ жабдықтары арқылы  сыртқы тасығыштардағы файлдар құрылымымен анықталатын файлдық жүйе жасалады. Файлдармен орындалатын әрекеттердің  бәрін (жасау, өшіру, көшірмелеу, атау және т.б) пайдаланушы операциялық жүйенің көмегімен жүргізіледі.

      ОЖ-ның пайдаланушымен қатынасын  жасауы үшін арнайы командалық тіл ОЖ пайдаланылады. Дербес компьютерде бұндай қатынас жасау диологтік режимде өтеді.

ОЖ-нің  негізгі міндеттері:

1. Пайдаланушымен диологті жүзеге асыру
2. Басқа бағдарламаларды орындауды іске қосады
3. Компьютердің ресурстарын (жедел жад, дискідегі орын және т.с.с.) үлестіреді.

Операциялық жүйені кластарға бөлу

Операциялық жүйені кластарға бөлу параметрлері	Операциялық жүйе түрлері
Бір мезгілде орындайтын міндеттер саны бойынша	Бірміндетті
	Көпміндетті
Компьютерде бір мезгілде жұмыс істейтін пайдаланушылар саны бойынша	Бір адам пайдаланатын
	Бірнеше адам пайдаланатын
Интерфейс, яғни пайдаланушының компьютермен  қатынас жасау тәсілі бойынша	Командалық интерфейс
	Графикалық көптерезелі интерфейс

      

Адам  компьютермен жұмыс істеуін ұйымдастыру  үшін MS DOS операциялық жүйесінің  барлық мүмкіндіктері бар, алайда күнделікті жұмыста оларды пайдалану ыңғайсыз. Біріншіден, файлдық жүйемен жұмыс  істеу үшін не көптеген файлдың аттары  және олардың орналасуын есте сақтау керек, не әрдайым анықтамалық функцияны  шығарып отыру керек.

Операциялық жүйе тұрғысынан бағдарлама қабықша, бұл – кәдімгі бағдарлама, ол сыртқы тысығыштағы белгілі каталогта файлдар түрінде сақталады.

Операциялық жүйе – компьютер іске қосылған кезде бірден жұмыс жасайтын бағдарлама. Операциялық жүйе қолданушымен сұхбат ұйымдастырады, компьютермен және оның ресурстарымен (оперативті жад, дискіде орынды, т.б.) басқару жұмыстарын, орындауға басқа қолданбалы бағдарламаларды іске қосу жұмыстарын орындайды. Операциялық жүйе қолданушымен, қолданбалы бағдарламалармен және компьютер құрылғыларымен байланыс түрін (интерфейс) орнатуды қамтамасыз етеді. Ол адамға бағдарламаларды іске қосуға, барлық мүмкін деректерді оларға беруге және олардан алуға, бағдарламаның жұмысын басқаруға, компьютердің параметрлерін және оған қосылған құрылғыларды өзгертуге,  ресурстарды қайта бөлуге мүмкіндік береді.

ОЖ-ның  екі негізгі қызметін атап айту керек, олар:

1. Барлық қолданбалы және жүйелік бағдарлапмалардың жұмысын, оларды бір-бірімен және аппаратық жабдықтармен байланыстыра отырып, қамтамасыз ету;
2. Әрбір адамға ЭЕМ-ді жалпы басқару мүмкіншілігін беру.

Компьютерді басқару ОЖ-нің командалық тілі арқылы жүргізіледі, ол дискіні басқару, мәліметтерді көшіру, файлдарды баспаға шығару, кез-келген бағдарламаны  іске қосу, қажетті жұмыс режимін орнату сияқты әр түрлі әрекеттерден тұрады.

Операциялық жүйе ДЭЕМ-дегі кез келген бағдарламалық  жабдықтардың ажырамас екінші бөлігі болып саналады. Әрбір адамға ЭЕМ-нің  барлық құрылғыларын басқару мүмкіншілігін  беретін, сол себепті басқа бағдарламаларды  аппаратурамен байланыс жасатудан  босататын, компьютерде жұмыс істегісі келетін әрбір адамға өте қажет  операциялық жүйенің немесе жүйенің алатын орны ерекше болып есептеледі.

ОЖ негізгі жұмысына бағдарламалардың бір-бірімен және сыртқы құрылғылармен байланыса отырып әрекет етуін қамтамасыз ету, оған керекті ЭЕМ-нің жадын бөлу, бағдарламаларды және жұмыс нәтижесін қағазға, экранға шығару жолдарын ұйымдастыру, мәліметтерді сыртқы ортадан алу және беру функциялар жатады. ОЖ-нің негізгі ядросы машина іске қосылған сәттен бастап ЭЕМ-нің жадында болады. Машинаны басқару ОЖ-нің командалық тілі арқылы жүргізіледі, ол дискіні басқару, мәліметтерді көшіру, кез келген бағдарламаны іске қосу, керекті жұмыс режимін орнату сияқты әртүрлі әрекеттерден тұрады.

MS-DOS жүйесі 1981 жылы IBM PC компьютерлерімен бірге  шығып, ол әрбір компьютерге  орналастырылған болатын. 

Қазіргі кездерде стандартты операциялық жүйе ретінде Windows есептеледі, бірақ MS DOS жүйесінің  негізгі түсініктері операциялық  жүйелердің бәрінде де толық пайдаланылады.

Негізгі түсініктер мен белгілеулер

Дербес  компьютерлерде бағдарламалар мен мәліметтерді сақтаушы рөлін магниттік дискідегі жинақтауыштар (МДЖ) атқарады, сондықтан оларды дұрыс қолдана білу ЭЕМ-нің тиімді пайдалану негізі екені талас тудырмаса керек. Дискілер латын алфавитінің алғашқы бас әріптерімен А: , В: , С: , D: және т.с.с. болып белгіленеді.

Компьютерлердің көбісінде екі иілгіш дискідегі  мәлімет жинақтауыштар болады, олар А: және В: болып, ал қатты дискідегі  жинақтауыштар бір немесе бірнеше  бола береді де C:,D:,E: және т.с.с. түрінде  белгіленеді.

ДЭЕМ  іске қосылғанда ОЖ көбінесе С: қатты дискінен немесе А: иілгіш дискісінен оқылып жедел жадқа жүктеледі де, экранға ОЖ-нің қызмет атқаруға дайын екендігін білдіретін төменде көрсетілгендей стандартты түрдегі жұмысқа шақыру белгісі шығады.

А:\ - бұл  А: дискісінің жұмыс істеп дайын  тұрғанын көрсететін шақыру белгісі, егер компьютер іске қосылғанда А: дискі  қозғағыш ұясына дискет салынбаса, онда ЭЕМ автоматты түрде В: немес  С: дискілерінен ОС мәліметтерін алуға  тырысады;

С:\ - С: дискісінің жұмыс істеп тұрғанын көрсететін шақыру белгісі.  
ОС ЭЕМ жедел жадында дұрыс жіктелген соң, экранға А:\ немесе С:\ тәрізді команда енгізу қатарына шығады.

Сонымен, ОС магниттік дискіде (қатты) немесе дискетте (иілгіш) сақталады. Дискілердің негізгі бөлігі мәліметтер мен басқа бағдарламаларды сақтау үшін қажет болады. Оның кішкене бір шеткі бөлігінде ғана ОС пен әрбір адамның бағдарламаларының мазмұны (каталог не директорий) сақталады.

Операциялық жүйе дамуының тарихы үлкен  уақыт аралығын алып жатыр. Операциялық жүйенің пайда болуы мен дамуы компьютерді конструкциялау процесімен тығыз байланысты. Сондықтан, операциялық жүйелерді  көз алдымызға қандай болғанын елестету үшін компьютерлер кезеңдерін кезекпен қарастырайық.

Есептеуіш техниканың негізін қалаушы, аналитикалық машинаны құраушы ағылшын  математигі Ч.Бэббидж. Бұл таза механикалық  машина болды. Жоғары дәлдікті механизмерді және көп детальды шығару технологиясы ол кезде жеткіліксіз түрде дамымағандықтан, әрине ол аналитикалық машинаның  операциялық жүйесі болмады.

Бірінші кезең (1945-55): электронды лампалар мен коммутациялық панельдер. Бэббидждің әрекетінен соң екінші дүниедүниежүзілік соғысқа дейін цифрлік компьютерлерді конструкциялау практикалық түрде ешқандай прогресс бермеді. Орта есеппен 1940 жылы АҚШ пен Европадағы ғалымдар есептеуіш машинаны құрастыру бағытындағы жұмыстарын жалғастырды. Ең бірінші машиналарға механикалық реле пайдаланды, кейінірек релені электронды лампаларға ауыстырды. Әрбір машинаны бір команда өңдеп, құрап, бағдарламалап, эксплуатациялап, жұмыс жағдайында ұстап отырады. Барлық бағдарламалау абсолютті машина тілінде орындалуы, машинаны негізігі функциялармен басқару коммутациялық панельдер қосуының көмегімен іске асты. Ол кезде бағдарламалау тілі тіпті белгісіз боды. Операциялық жүйе де болған жоқ.

Екінші кезең (1955-65) : транзисторлар және пакеттік өңдеу жүйесі. 50-ші жылдардың ортасында транзисторларды ойлап табу және қолдану барлық көріністі радикальды түрде өзгертті. Компьютерге деген сенім арта түсті, машинаның ұзақ уақыт жұмыс жасап қана қоймай, пайдалы функцияларды атқара алатынына жоғары дәлдік, сенім пайда болды. Алғашқы рет жобалаушылар, құраушылар, оперторлор, бағдарламалаушылар арасындағы нақты айырмашылық пайда болды. Енді ғылыми есептеулер үшін Ассамблер және Фортан тілінде компьютерлер бағдарламаланды, ал типтік операциялық жүйелер ретінде FMS (Fortran Monitor System)  ж2не IBSYS (IBM 7094 компьютеріне арналған IBM корпорациясы құрған операциялық жүйе).

Үшінші кезең (1965-1980): интегральды схемалар мен көпесептегіш. 60-ші жылдардың басында ІВМ фирмасы барлық проблемаларды бірден шешуге тырысты, сөйтіп ОS/360 операциялық жүйелі ІВМ/360 бағдарламалық сәйкес машина сериясын шығарды. Бұл машинаның ең үлкен жетістілігі – көпесептік және тағы бір маңыздылығы – үшінші кезең операция жүйесі бос жады бөлігіне дискіден жаңа тапсырманы енгізіп-шығару қабілетіне ие. Жүздеген бір мезгілде қолданушыларды қолдайтын операциялық жүйенің уақыт бөлу режиміндегі ең белгісі MULTICS(MULTiplexed Information and Computing Service – мультиплексті ақпаратты және есептегіш қызмет) кезектегі операциялық жүйелерге өз әсерін тигізді. MULTICS жүйесінің бір қолданушылық  версиясы бойынша кейінірек UNIX@ операциялық жүйесі көптеген компанияларды және үкімет  басқару орталықтарында, академиялық әлемде таныла бастады.

1987 жылы білім беру мақсатында UNIX жүйесін өзгертіп, кіші MINIX, кейінірек  осы жүйе негізінде LUNIX жүйесі  жасалды. 

Төртінші кезең(1980 жылдан осы қазірге дейін): дербес компьютерлер. 1974 жылы INTEL компаниясы бірінші универсиалды 8-разрядтық орталық процессор шығарды. Бұл процессорға операциялық жүйе қажет болды. Бұл алғашқы жаңалықты таныту, сынау үшін СР/Ь деп аталатын дискілік операциялық жүйе жасалды (Control Program for microcomputers – микрокомпьютерлерді басқаруға арналған бағдарлама). 80-ші жылдардың басында ІВМ корпорациясы ІВМ РС өңдеп шығарды. ІВМ РС-ке сәйкес DOS, кейінірек МS DOS жасалды. Бірінші компьютерге арналған операциялық жүйелері клавиатурадан командалар енгізу арқылы ғана толығымен негізделді.  Сонан соң операциялық қызмет жүйесі өзгертілді. Қолданушының графикалық интерфейсі ойлап табылды. Графикалық интерфейс құрамындағы терезелер, белгілер, әр түрлі менюлер мен тышқандар. Microsoft  корпорациясы Macintosh компаниясының жетістіктерінің әсерінен МS-DOS қабылдағышын шығарды.

 

 

ТАҚЫРЫП 2. ОПЕРАЦИЯЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕРДІҢ

ЖІКТЕЛУІ

 

Мақсаты: Операциялық жүйенің құрылымын және тағайындалуын талдау, әр режимдердің қолданылуына тоқталу.

Кілттік сөздер: процессорлық уақыт, жад, пакеттік өңдеу, уақытты бөлу, шынайы уақыт жүйелері , монолиттік ядро.

 

Дәріс жоспары (1 сағат)

1. Операциялық жүйелердің функциялары және тағайындалуы.
2. Мультибағдарламалау.
3. Уақытты бөлу режимдері.
4. Көпқолданушылық жұмыс режимдері.
5. Нақты уақыт режимдері.

Әдебиеттер: 2, 3, 7, 8, 9

 

Операциялық жүйе – есептеу жүйесінің барлық ресурстарын неғұрлым нәтижелі қолданылуына және онымен жұмыс істеу ылғайлылығына  бағытталған жүйелік және басқару  бағдарламаларының жиыны. Ресурс түсінігіне ЭЕМ-нің кез-келген логикалық немесе физикалық компоненті және оның ұсынатын мүмкіндіктері алынады. (Негізгі ресурстарға процессорлық уақыт, жад және басу-шығару құрылғылары жатады).

Бүгінгі күнгі ОЖ – кең таралған жүйелер  – көп жағдайда бір-біріне ұқсас. Бірінші кезекте ол бағдаралмалық қамтаманың тасымалдау талаптарымен анықталады. Бұл тасымалдауды қамтамасыз етуді жүзеге асыруда POSIX (Portable OS Interface based on uniX) стандарты қабылданған, ол файлдарды басқарудағы қарапайым функцияларды, процессаралық өзара іс-әрекетті қадағалауға арналған. Осымен ғана шектелетін ОЖ-лер де бар. Көпшілікке танымал мұндай ОЖ-лердің бірі - MS DOS дискілік операциондық жүйесі.

Неғұрлым  дамыған ОЖ-лердің ұсынатын мүмкіндіктері:

• Бірнеше тапсырмаларды бір мезгілде орындау.
• Тапсырмалар арасына компьютер ресурстарын тарату.
• Тапсырмалардың бір-бірімен өзара әрекеттесуін ұйымдастыру.
• Қолданбалы бағдарламалардың стандартсыз сыртқы құрылғыларымен байланысы.
• Машинааралық іс-әрекет пен ресурстарды таратуды ұйымдастыру.
• Жүйелік ресурстардың, ақпараттың және қолданушы бағдарламасының , орындалу үстіндегі процесстердің зиянды әрекеттерден сақтандыру.

Негізгі белгілерге байланысты ОЖ классифкациясы:

Ресурстарды басқару  алгоритмдерінің ерекшеліктері

Көптапсырмалылықты  қолдау. Бір мезетте бірдей орындалатын тапсырмалар санына байланысты жүйелер екі классқа бөлінеді:

• біртапсырмалы (мысалы, MS-DOS, MSX) и
• көптапсырмалы (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95,98, NT).