Analiza și concepția sistemelor de operare

I. INTRODUCERE

Destinatia Sistemului de Operare este de administrare a resurselor tehnice principale si asigurarea unei interfete comode intre calculator si utilizator.

Necesitatea studierii SO – p-ru a alege corect SO si a versiunii concrete; cunoasterea tuturor subtilitatilor SO; p-ru utilizarea resurselor hardware in scopuri speciale, sau sa se introduca modificari in sistemul existent;

NOTIUNI DE BAZA SI CLASIFICARI

NOTIUNI SI TERMENI DIN DOMENIUL RESURSELOR TEHNICE

Functiile de baza ale SO – Initializarea (testarea, rularea si incarcarea fisierelor); Introducerea (transferarea datelor dintr-o sursa externa in calculator); Procesarea (manipularea datelor introduse in scopul producerii unui rezultat); Stocarea (procesul salvarii informatiei); Extragerea rezultatelor

Componentele principale – Procesorul: UC, controleaza functionarea UAL; Memoria: memoria centrala (operativa) si memoria secundara (externa, de lunga durata).

Procesorul si memoria formeaza nucleul calculatorului

Marimea magistralei interne de date – procesoarele pastreaza datele in locatii speciale, numite registre. Datele sunt transferate intre registre prin intermediul unei magistrale realizate in circuitele procesorului. Valoarea ei poate varia intre 8 si 32 biti (uneori 64, 128).

Marimea magistralei externe de date – masoara cite date pot fi transferate intre procesor si dispozitivele periferice intr-o singura operatie. Cu cit magestrala e mai mare cu atit calculatorul devine mai performant.

Marimea adresei de memorie – determina volumul de memorie care poate fi gestionat de calculator fara eforturi speciale.

NOTIUNI SI TERMENI DIN DOMENIUL SISTEMELOR DE OPERARE

Atributele SO – timpul de raspuns (durata intervalului delimitat de lansarea unei cereri de serviciu si achitarea acesteia de catre sistem): timp de asteptare si timp de executie; Simultaneitatea utilizarii (masoara gradul in care un sistem poate sa execute in acelasi timp mai multe lucrari); Eficienta (masoara proprietatea unui sistem de a folosi in mod optim resursele de care dispune); Partajare si protectia (evitarea accesului neautorizat si alterarii intentionate a informatiei); Generalitatea, flexibilitatea (gradul in care un sistem poate fi folositor si adaptabil unui context specific, precum si gradul in care se pot include in sistem noi componente hard si soft fara eforturi de proiectare); Fiabilitatea si disponibilitatea; Transparenta si vizibilitatea (proprietatea unui sistem de a face invizibil utilizatorului ceea ce se afla sub interfata de utilizare).

Resursele program – reprezinta seturi de programe si date utilizate pentru solutionare anumitor probleme.

Program – transcrierea intr-un limbaj de programare a unui algoritm; Utilizator – este oricare doritor sa indeplineasca anumite lucrari la calculator; Sarcina – un set de actiune, necesare pentru indeplinirea unui lucru anume; Pasi de task – unitati de lucru, care vor fi indeplinite consecutiv; Multiprogramarea – termen utilizat in cazul unui sistem in care pot exista simultan citeva procese in stare de executie; Intreruperea – este un mecanism care impune procesorul sa observe anumite evenimente.

TIPURI DE SISTEME DE OPERARE

Tipuri de SO: Secventiale – executa la un moment dat un singur program, care trebuie terminat inainte de a lua un alt program in consideratie; Cu multiprogramare – accepta la un moment dat mai multe programe in memoria centrala, acestea aflindu-se in diverse stadii de executie; Cu prelucrare multipla – dispune de mai multe procesoare, care pot sa execute simultan unul sau mai multe programe; In timp real – sunt dedicate, functionarii in cadrul lor a unor sisteme de comanda si este necesar ca valorile anumitor atribute sa se incadreze in limite destul de restricte, dictate de dinamica proceselor comandate.

EXEMPLE DE SISTEME DE OPERARE

Sisteme tranzactionale – Caracteristici principale: sistemul gestioneaza un set de informatii sau baze de date, care pot atinge volume importante; asupra acestor informatii pot fi executate un anumit numar de operatii predefinite; sistemul este dotat cu un mare numar de puncte de acces si un mare numar de tranzactii se pot derula simultan. Exemplu: sistemele de rezervare a biletelor de tren sau avion. Caracteristica importanta – este multitudinea activitatilor paralele. Restrictii – sunt in primul rind legate de integritatea si coerenta interna a informatiilor, care formeaza bazele de date.

Sisteme in timp partajat – Destinatia: furnizarea serviciilor necesare unei multimi de utilizatori, fiecare din ei beneficiind: de servicii echivalente serviciilor unui calculator individual; de servicii legate de existenta unei comunitati de utilizatori. Probleme care apar: definirea masinii virtuale oferite fiecarui utilizator; partajarea si alocare resurselor fizice comune; gestionarea informatiilor partajate si a comunicatiilor. Caracteristicile obligatorii unui atare sistem combina calitatile unui sistem de operare al unui calculator individual si al unui sistem tranzactional.

SISTEMUL DE OPERARE SI PROCESELE

PROCESELE SI SO

Proces - o suita temporala de executii de instructiuni. Ciclu de viata a unui proces poate fi reprezentat printr-un set de stari ale procesului si trecerea de la o stare la alta. Sunt 3 stari elementare ale unui proces: proces ales – procesului i s-a alocat un procesor, este in curs de executie; proces blocat – procesul asteapta sa se produca un anumit eveniment, a carui aparitie este indispensabila; proces eligibil – procesul are la dispozitie toate resursele necesare lipsa fiind doar procesorul.

Dar mai sunt si 3 stari suplimentare: prezantare – utilizatorul prezinta sistemului sarcina, sistemul trebuie sa reactioneze la cererea utilizatorului; pastrare – sarcina este reprezentata in forma interna, dar resursele nu sunt inca alocate; terminare – calculele corespunzatoare procesului au luat sfirsit.

MASINA IERARHICA SI MASINA EXTINSA

Un program elaborat de un specialist poate fi de forma [1]:

1 Transfera C, B Stabileste C=B

2 Gaseste zona 80, X Sa se gaseasca 80 de octeti de memorie liberi

si sa se plaseze adresa zonei in X

3 Introdu date in X Sa se citeasca datele indicate in zona X

4 Compara X(2), ‘/*’ Coincide continutul primilor 2 octeti ai zonei

X cu ‘/*’?

5 Daca da, stop Daca coincid, salt la STOP

Instructiunile 1, 4 si 5 sunt instructiuni standard in multe calculatoare contemporane. Insa executia corecta si eficienta a instructiunilor 2 si 3 poate necesita indeplinirea a zeci, sute sau chiar mii de comenzi.

Instructiunile 2 si 3 sunt instructiuni ale masinii extinse, ele neavand echivalenti in setul de instructiuni hardware. Sistemul de operare completeaza setul standard, realizat hardware, cu instructiuni de acest gen.

Setul de instructiuni realizat hardware impreuna cu instructiunile suplimentare ale sistemului de operare formeaza sistemul de comenzi al masinii extinse.

Primele sisteme de operare erau formate dintr-un singur program mare. Dar, odata cu sporirea complexitatii sistemelor, aceasta abordare liniara conducea la dificultati serioase si s-a propus sa se utilizeze si in acest domeniu conceptul de masina extinsa. Acest concept, in cazul sistemelor de operare, poate fi utilizat in doua nivele (fig.1.10.) si conduce la notiunea de masina ierarhica [4]:

Primul nivel - functiile cheie, utilizate de majoritatea modulelor de sistem, pot fi realizate in cadrul unei masini extinse interne si

Nivelul doi - unele module pot fi executate in cadrul unei masini extinse externe, analogic proceselor utilizatorului.

Amplasarea functiilor elementare pe nivele poate fi facuta in felul urmator:

Nivelul 1. Administrarea procesoarelor (nivelul inferior); Nivelul 2. Administrarea memoriei; Nivelul 3. Administrarea procesoarelor (nivelul superior); Nivelul 4. Administrarea dispozitivelor; Nivelul 5. Administrarea informatiei

A fost elaborat de mine, in urma selectarii si structurarii informatiei din cursul intreg predat de profesorul Besliu Victor, in cadrul Universitatii Tehnice a Moldovei.