Операциялық жүйелер

Операционды жүйеде қандай да бір құрығының нақты  қасиеттері жөніндегі ақпаратты  тек құрылғы драйвері ғана біледі. Мысалға, тек диск драйвері ғана дискінің қалыпты қызметін қамтамасыз ететін жолдар, сектормен, цилиндрлермен қатынасады.

Құрылғы драйвері бағдарламалық қабат құрылғыларынын сұраныстарды қабылдап, оны қалайша  орындау қажеттілігін қарастырады. Қарапайым сауалдардың бірі - n деректер блогын оқу. Егер драйвер сұраныс түскен сәтте бос болса, онда ол оны дер кезінде орындауға кіріседі. Ал егер, өзге сұранысқа қызмет көрсету салдарынан бос болмаса онда келіп түскен сұраныс реттілік қатарына түсіп, өзінің орындалу кезегін тосады.

Енгізу-шығару сұранысын орындаудағы алғашқы  қадам, мысалға диск үшін, оның абстракты  түрден нақтысына түрленуінен басталады. Нақты драйвер үшін аталған ұғым блок нөмірлерін цилиндр, секторларға  түрлендірілуі мен қызметін орындауда, бас қажетті цилиндрдің үстінде  орныққанын білдіреді. Қысқаша айтқанда ол контроллердің қандай шараларын  және қандай реттілікте орындау қажеттілігін шешуі тиіс.

Контроллерге  команданы жөнелдіруден кейін драйвер  өзін шараның соңына шекті блоктау  қажеттілігін анықтауы қажет. Егер де іс-шара деректердің кейбір блогын баспаға шығару іспеттес жағдайлардай ұзақ уақытты алса, онда драйвер  блокқа түсіп, үзіліс өңдеушісі оны  аталған жағдайдан шығаруда шарасыз  қалады. Егер енгізу-шығару командасы  жылдам орындалса (мысалға экранды  ауыстыру), ондай жағдайда драйвер  еш блоктаусыз оның тамамдалуын күтеді.

Операционды жүйенің құрылғыдан тәуелсіз қабаты. Енгізу-шығарудың бағдарламалық қамтамасыздандырылуының ауқымды бөлігі құрылғылардан тәуелсіз келеді. Драйверлер мен құрылғылардан тәуелсіз бағдарламалар арасындағы нақты шекара жүйемен анықталады. Себебі, тәуелсіз жолмен орындалуы мүмкін бірқатар қызметтер нәтижелілікті жоғарылаты не басқа да мақсаттарда драйверлер түрінде орындалған.

Операционды жүйенің құрылғыдан тәуелсіз қабатының  қалыпты қызметтері:

• құрылғы драйверлеріне жалпы интерфейсті қамтамасыз ету
• құрылғылардың аталуы
• құрылғыларды қорғау
• блоктың тәуелсіз көлемін қамтамасыз ету
• буферлеу
• жадыны блок-бағдарлы құрылғыларға бөлістіру
• ерекшеленген құрылғыларды босату мен бөлістіру
• қателіктер жөніндегі хабарламалар

Аталған тізімнің кей түрлеріне тоқталып өтелік. Бағдарламалық қамтамасыздандырудың жоғары қабаттарына түрлі көлемдегі блоктармен жұмыс істеу қолайсыз келеді, сондықтан да аталған қабат блоктың бірыңғай көлемін қамтамасыз етеді, мысалға түрлі блоктарды бірыңғай логикалық блокқа біріктіру тәсілі қолданылуы мүмкін. Осыған байланысты жоғары қабаттар физикалық блоктың көлеміне тәуелсіз логикалық блоктың бірыңғай көлемін қолданылатын абстракты құрылғылармен жұмыс істейді.

Файлды  құрастыру немесе оны жаңа деректермен  нығайту барысында қажетті жаңа блоктарды беру қажет. Бұл ретте  ОЖ дискінің бос блоктар тізімін  енгізеді. Дискіде бос орынның  болу-болмауы жөніндегі ақпаратқа  негізделе отырып құрылғыларға тәуелсіз және драйверлердің жоғары қабатында  орныққан бағдарламалық қабатпен орындалатын  бос блокты іздестіру алгоритмі  жасалуы тиіс.

Бағдарламалық қамтамасыздандырылудың қолданушылық қабаты.

Енгізу-шығару құрылғыларының бағдарламалық қамтамасыз-дандырылуы ОЖ ішінде орналасса да, оның шамалы бөлігі қолданушылық бағдарламалармен байланысатын кітапханаларда болады. Енгізу-шығару сұраныстарын қосатын жүйелік сұраныстар көп жағдайда кітапханалық іс-шаралармен орындалады. Енгізу-шығарудың қалыпты кітапханасы енгізу-шығару әрекетін орындайтын шаралардың ауқымды бөлігі мен қолданушылық бағдарламаның біраз бөлігін орындайды.

Енгізу  шығарудың бағдарламалық қамтамасыздандырылуының  екінші санаты - спулинг жүйесі болып  табылады (spooling). Спулинг -мультибағдарламалы жүйеде ерекшеленген құрылғылармен жұмыс тәсілі. Спулингті талап ететін қарапайым құрылғы - строчты принтерді қарастыралық. Принтермен байланысты файлды шақыруды әрбір қолданушылық рұқсат ету жеңіл болғанымен, бұл тәсіл қауіпті келеді. Себебі, қолданушылық үрдіс принтерді еркін уақытқа монополизирлеуі мүмкін. Мұның орнына арнайы - аталған құрылғыны қолдануға айрықша құқықтарды иемденетін - монитор үрдісі жасалынады. Сондай-ақ спулинг каталогы деп аталатын арнайы каталог қалыптасады. Файлды баспаға шығару үшін қолданушылық үрдіс шығарылатын ақпаратты аталған файлға көшіріп, оны спулинг каталогына ауыстырады.. Монитор-үрдісі спулинг каталогына орныққан файлдарды реттілікпен басып шығарады.

 Енгізу-шығаруды диспечерлеу

Қызмет көрсету құрылғысының түпкі шапшаң әрекеті жағдайында түскен мәлімдеулер бірден орындалмайды, керісінше, кезекке қойылады. Қызмет көрсетудің көптеген күтілетін мәлімдеулерінен таңдап алу процесі диспетчерлеу, ал диспетчерлеу ережесі қызмет көрсету тәртібі деп аталады. Қызмет көрсету тәртіптері көп, мысалы, «түсу тәртібіндегі» (ҒІҒО – First input First Output), және «кері тәртіптегі» (LIFO – Last input First Output) және басқа да тәртіптер бар. Күту уақытын (кезекпен келу уақытын) қысқарту үшін жекелеген мәлімдеулерге қызмет көрсетуге басымдық деп аталатын артықшылық құқығы беріледі, ол тұтас оң сандармен сипатталады. Ең жоғары басымдықты ОЖ тағайындайды.

Енгізу-шығаруды диспечерлеу (Input/Output Manager). Толығымен құрылғы және жүйе арасында ағынның алмасуын бақылайды. Құрылғы драйверлері I/O Manager контексінде жұмыс жасайды. Егер драйвер қатемен жазылған болса келеңсіз жағдайға әкелуі мүмкін. Бұл ядроға және барлық жүйеге қауіп тудырады. Мұндай 70 пайыз қауіп (көк экран) құрылғының жұмыс жасамауына әкеледі.

MS DOS операциялық жүйесінің құрылымы

MS DOS операциялық  жүйесі дискеттің немесе С:  дискінің түпкі каталогында файлдар  түрінде орналасады да, мынадай  бөліктерден (модульдерден) тұрады:

- BIOS модулі  – компьютердің тұрақты жадында  жазылған мәліметті енгізу-шығарудың  негізгі жүйесі. Бұл модуль компьютер шыққан заводта жазылып өшірілмей тұрақты сақталады. Ол ЭЕМ іске қосылған сәтте құрылғылардың жұмыс істейтінін немесе істемейтінін тексеріп, ОС-тың мәлімет енгізу-шығаруға байланысты атқарылатын қарапайым жұмыстарын атқарады;

- Операциялық  жүйенің жүктеуіші – бұл кішкентай  ғана прграмма операциялық жүйенің  компьютердің жедел жадында тұрақты  сақталатын қалған модульдерін  файлдардан (IO.SYS, MSDOS.SYS) оқуды қамтамасыз  етеді;

- IO.SYS файлы  сыртқы құрылғылармен (пернелік  тақта, дисплей, принтер, байланыс  адаптері және динамик) имформация  алмасудың барлық түрін атқарады;

- MSDOS.SYS файлы  жалпы файлдар ашу үшін және  де ЭЕМ жедел жадын басқарады,  оған әрқашанда жедел жадта  қанша бос орын бар екені  белгілі болады;

- COMMAND.COM командалық процессоры бар әрбір  адамға қажет түрлі іс-әрекеттерді  орындайды, ол ЭЕМ іске қосылған  кезден бастап ОС-тың барлық  резидентті немесе ішкі командаларын  орындау ісін жүргізеді.

 Ал  транзитті сыртқы командаларды  орындау үшін ол дискіден соларға  сәйкес бағдарламалық файлды тауып, оны оқып бірден орындауға кіріседі.

Команданы атқарып болған соң, оны жадтан өшіріп, экранға әрі қарай жұмысқа  даяр екендігін білдіретін, шақыру мәліметін (DOS шақыру) шығарады;

-DOS-тың сыртқы немесе кірме (транзитті) командалары – операциялық жүйемен бірге бөлек-бөлек файлдар түрінде берілетін бағдарламалар, кейде утилеттер деп те айтыла береді. Олар транзитті командалар ретінде әртүрлі қызмет атқарады, мысалы, дискетті форматтау, дискілерді тексеру және т.с.с.

- Құрылғылар  драйвері - DOS жүйесін толықтырып, жаңадан  қосылған шеткері құрылғыларды  басқару ісін орындайтын арнайы  бағдарламалар. Драйверлер компьютердің жедел жадына операциялық жүйемен бірге оқылады да, олардың аттары CONFIG.SYS деген арнаулы файлда жазылып тұрады.

Операциялық жүйе жедел жадқа жүктелгеннен кейін  дискіден конфигурациялық (құрамдық) файл CONFIG.SYS оқылып құрылғылар драйверлері  де жедел жадта орналасады. Мұнан кейін командалық COMMAND.COM файлы оқылып, ол іске кіріседі. Бұл командалық процессор тағы бір командалық AUTOEXEC.BAT файлын іске қосып, оның ішіндегі командалар мен бағдарламаларды біртіндеп орындай бастайды.

Операциялық жүйенің негізгі командалары

 ОС  жұмыс істегенде оның негізгі  жұмыс құралы – команда. Ол компьютерге белгілі бір әрекетті орындататын арнаулы бағдарламаларды шақыру үшін қолданылады.

Команда формат деп аталатын, арнаулы құрылымнан (структурадан) тұрады. Формат команданың атынан және параметрінен құралады.

 Командалардың жіктелуі

MSDOS барлық  командалары резидентті және  транзитті болып екі үлкен  топқа бөлінеді. Резидентті (ішкі, бірге құрылған) командалар қызмет ететін COMMAND.COM файлының құрама бөлігі болып табылады. Олар – тез орындалатын жиі қолданылатын қарапайым командалар. Бұл топқа: DIR, MD, CD, RD, TIME, DATE, REN, DEL, TYPE, COPY және т.б. командалар жатады.

Транзитті (сыртқы, шақырылып іске қосылатын) кірме командаларға дискідегі бағдарламалық файлдар жатады. Оларды іске қосып орындаудан бұрын дискіден оқу керек. Бұл топқа мына командалар жатады: FORMAT, ATTRIB, TREE, MODE, DISKCOPY және т.б.

 

 

ТАҚЫРЫП 8. ЕНГІЗУ ШЫҒАРУДЫ БАСҚАРУ

 

Мақсаты: Еркін және тізбекті қатынас құру тәсілдерін, енгізу-шығару ағындарын және енгізу-шығаруды қорғау тәсілдерін меңгеру.

Кілттік сөздер: қатынас құру тәсілдері, контроллерлер.

 

Дәріс жоспары (1 сағат)

1. Еркін және тізбекті қатынау әдістері.
2. Енгізу-шығару ағындары.
3. Енгізу-шығаруды қорғау тәсілдері.

Әдебиеттер: 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9

           

Қатынас құруды ерікті басқару - жеке субъект немесе құрамына осы субъект кіретін топтың тұлғасын ескеру негізінде жасалған объектілерге қатынас құруды шектеу. Ерікті басқару - белгілі бір тұлға (әдетте, объектінің иесі) өзінің қарауынша басқа субъектілерге өзінің шешімі бойынша объектігі қатынас құру құқығын бере алады.

      Қатынас құрудың ағымдағы жағдайы ерікті басқару кезінде матрица түрінде көрсетіледі. Қатарларында - субектілер, бағандарында - объектілер, ал матрицаның түйіндерінде қатынас құру құқығының (оқу, жазу, орындау және т.б.) кодасы көрсетіледі.

Операциялық жүйелердің және деректер базаларын басқару жүйелерінің көпшілігі осы ерікті басқаруды жүзеге асырады. Оның негізгі жағымды жағы - икемділігі, ал негізгі кемшіліктері - басқарудың бытырыңқылығы және орталықтандырылған тексерудің күрделілігі, сондай-ақ, қатынас құру құқығының деректерден бөлек қарастырылуы (қаскүнемдер осыны пайдалана отырып құпия ақпараттарды жалпы қол жеткізерлік файлдарға көшіріп алуы мүмкін).

Объектілерді  қайтадан пайдаланудың қауіпсіздігі. Бұл элемент құпия ақпаратты «қоқтықтан» кездейсоқ немесе әдейі шығарып алудан сақтайтын қатынас құруды басқаратын құралдардың маңызды қосымшасы болып табылады.

Объектілерді  қайтадан пайдаланудың мүмкін болатын  үш қаупі бар:

• жедел жадыны қолдану;
• сыртқы сақтау құрылғыларын қайтадан пайдалану;
• ақпарат енгізу/шығару құрылғыларын қайтадан пайдалану.

Қорғаныш  тәсілдерінің бірі - құпия ақпаратпен жұмыс істегеннен кейін жедел  жадыда немесе аралық жадыны тазалау. Жақсы әдіс деп тегерішті нығыздау программаларын қолдануды да санауға  болады.

Мәселен, принтерлердің аралық жадында құжаттардың  бірнеше беті сақталып қалуы мүмкін. Олар басу үрдісі аяқталған соң да жадыда қалып қояды. Сондықтан оларды арашықтан шығарып тастау үшін арнаулы  шаралар қолдану қажет. Әдетте кездейсоқ  биттер тізбегін үш қайталап жазу жеткілікті болады.

«Субъектілерді  қайтадан пайдаланудың» қауіпсіздігі жайында да қамдану керек. Пайдаланушы  ұйымнан кеткен кезде оны жүйеге кіру мүмкіншіліктерінен айыру және барлық объектілерге оның қатынас құруына  тиым салу керек.

Қауіпсіздік тамғасы.  Қатынас мәжбүрлі басқарудың кезінде субъектілер және объектілер қауіпсіздік тамғасы арқылы байланысады. Субъектінің тамғасы оның шүбәсіздігін сипаттайды. Объектінің тамғасы оның ішіндегі сақталатын ақпараттың жабықтық деңгейін көрсетеді.

Қауіпсіздік таңбасы екі бөліктен тұрып: құпиялылық деңгейі және категориялар.

Құпиялылық  деңгейі реттелген жиынтық құрайды  және әр түрлі жүйелерде құпиялылық деңгейлер жиынтығы әр түрлі болуы  мүмкін. Қазақстан Республикасының  заңнамасына сәйкес мемлекеттік  құпия құрайтын мәліметтердің үш құпиялық дәрежесі тағайындалған және осы дәрежелерге сәйкес аталған  мәліметтердің тасушыларына мынадай  құпиялылық белгілері берілген: «аса маңызды», «өте құпия», «құпия», ал қызметтік құпия құрайтын мәліметтірге «құпия» деген құпиялылық белгісі беріледі.

Санаттар  реттелмеген жиынтық құрайды. Олардың  міндеті - деректер жататын аймақтың тақырыбын сипаттау.

Қауіпсіздік таңбалардың тұтастығын қамтамасыз ету оларға байланысты негізгі проблемелардың біреуі болып табылады. Біріншіден, тамғаланбаған субъектілер мен  объектілер болмау керек. Әйтпесе тамғалық қауіпсіздікте (қолдануға ыңғайлы) саңылаулар пайда болады және қаскүнем осы жағдайды пайдаланып қорғанылатын ақпаратқа заңсыз қол жеткізуі мүмкін. Екіншіден, қорғалынатын деректермен  қандайда болмасын операциялар орындалмасын, қауіпсіздік тамғалары өзгермей қалуы керек.

Қауіпсіздік тамғаларының тұтастығын қамтамасыз етуші  құралдардың біреуі  құрылғыларды көп деңгейлік және бір деңгейлік  деп бөлу. Көп деңгейлік құрылғыларда әр түрлі құпиялық деңгейлі ақпарат, ал бір деңгейлік құрылғыларда тек  бір құпиялық деңгейі бар ақпарат  сақталады.