1

OPERATIVNI SISTEMI

UVODNO PREDAVANJE

2

SADRŽAJ

• Istorijski razvoj• Definicije “operativnih sistema”• Karakteristike operativnih sistema• Funkcije operativnih sistema

3

ŠTA JE SOFTVER

• Obrađuje se svaki intelekualni postupakkoji je moguće algoritamski izraziti

• Šta je algoritam• Prenošenje rutinskih poslova na mašinu• Najsloženiji deo računara gde se prenose

intelektualna znanja je softver• OPERATIVNI SISTEM JE NAJSLOŽENIJI

INTELEKTUALNI PROIZVOD

4

ISTORIJA I GENERACIJA• I generacija računara bila je na bazi elektronskih cevi pa

je programiranje bilo više eksperimentalno nego stvarno.• Programer je morao biti odličan poznavaoc mašine• Programiranje je značilo ožičavanje logike programa• Jednoprogramski rad• Nema multiprogramiranja• Ne postoje operativni sistemi• Operater je sve mogao sam da uradi jer je mašina bila

dodeljena jednom poslu.• Mašine su bile spore i neefikasne• Ulaze i izlaze kontroliše operater• Kontrola nad mašinom je potpuno u rukama programera.

5

ISTORIJA II GENERACIJA• Računari su na bazi tranzistorske tehnike• Povećava se brzina rada računara• Javljaju se simbolički jezici• Operater na sistemu postaje “usko grlo” jer

ne može da opsluži sistem

6

ISTORIJA II GENERACIJA• Pojavljuju se kontrloni programi se prebacuju na

računar• Ovi programi se automatski uključuju kod nekih

funkcija

• Kontrola ulaza i izlaza

• Javljaju se već dve vrste programa– Kontrolni programi namenjeni isključivo

zakontrolu i upravljanje. – Namenjeni su svim korisnicima– Problemski programi namenjeni pojedinačnim

korisnicima za rešavanje njihovih problema.

7

ISTORIJA III GENERACIJA

• Brzina računara se značajno uvećava i povećava se potreba da se kontrolnoupravljačke funkcije prebace na računar.

• Pojavljuje se multiprogramiranenje.

• Definitivno programer gubi kontrolu nadresursima računara

8

ISTORIJA III GENERACIJA• Skup svih kontrolno upravljačkih programa

počinje da se naziva OPERATIVNI SISTEM

• Rad na računaru se znatno pojednostavljuje

• Definitivno se dolazi do podele na:– 1. Kontrolno upravljački software (OS)– 2. Problemski softver (Aplikativni software)

9

OperativniOperativni sistemsistem

•• MSMS--DOS (DOS (verzijaverzija 6.22)6.22)Microsoft Disk Operating SystemMicrosoft Disk Operating System

•• Windows 3.11Windows 3.11•• Windows 95 (Windows 95 (odod avgustaavgusta 1995)1995)•• Windows 98Windows 98•• Windows 2000Windows 2000•• LinoxLinox

10

PODELA SOFTVERA

• 1. SISTEMSKI SOFTVER– Kontrolno upravljački softver– Uslužni softver (utility software)

• 2. APLIKATIVNI SOFTVER

11

OPERATIVNI SISTEM

WORD

EXCEL

igra

SOFTWARE

HARDWARE

12

DEFINICIJA OS

• OPERATIVNI SISTEM JE SKUP SISTEMSKIH PROGRAMA KOJI SLUŽE ZA KONTROLU RADA I UPRAVLJANJE RAČUNARSKIM SISTEMOM I KORISNIČKIM PROGRAMIMA.

• OPERATIVNI SISTEM JE VEZA IZMEĐU HARDWARE-A I KORISNIKA KOJA MU OMOGUĆUJE DA EFIKASNO RADI, KONTROLIŠE I ODRŽAVA RAČUNAR.

Servisi OS

• Izvršavanje programa• U/I operacije• Komunikacija• Upravljanje sistemom datoteka• Detekcija grešaka

13

14

ORGANIZACIJA• Iz ove podele nastala je i organizaciona podela

u računarskim centrima

– Šef računarskog centra

– Sistemski organizacioni deo• Sistem inženjeri• Sistem programeri• Operateri na sistemu

– Aplikativni organizacioni deo• Projektanti• Analitičari• Programeri• Job-isti

Šta je operativni sistem?

• Upravljački program (napisan u nekom programskom jeziku, preveden, testiran idebagiran)

• Interfejs izmenu hardvera i korisničkih programa.

• Operativni sistem realnu mašinu zamenjujevirtuelnom mašinom.

15

Šta je operativni sistem?

• Operativni sistem omogućava korisniku darazvije i izvrši program na pogodan i efikasan način.

• Operativni sistem – softver koji hardver činikorisnijim, – podesnijim i pristupačnijim krajnjem korisniku (“user

friendly”).

16

Računarski sistem ioperativni sistem

17

3D perspektiva OS

18

Apstrakcija u operativnim sistemima

• HARDVER• • Diskovi• • Memorija• • Procesori• • Mreža• • Monitor• • Tastatura• • Miš

• APSTRAKCIJA O.S.• • Datoteke• • Programi• • Niti/Procesi• • Komunikacija• • Prozori i GKI

19

Interfejsi sa operativnimsistemom

20

Korisnički i sistemski način rada

• Svi savremeni procesori (CPUs) imaju bar dva različita načina rada:– Korisnički način rada i– Sistemski (“kernel”) način rada.

• Korisnik poziva sistemski servis(sistemski poziv), promena načina rada sakorisničkog na sistemski i nakon togaizvršavanje koda operativnog sistema

21

Kada je nekom procesu potrebanpristup operativnom sistemu?

• Čitanje datoteke• Kreiranje novog procesa

• Pristup disku ili nekom drugom uređaju

• Slanje datoteke na mrežu (operativnisistem tipično upravlja mrežniminterfejsom)

22

Dijagram kontrole toka uoperativnom sistemu

23

Zašto proces direktno ne završipotrebne aktivnosti?

• Pogodnost (“Convenience”) – procesikoriste samo jednostavan interfejs, a funkcionalnost je implementirana uoperativnom sistemu.

• Portabilnost – aplikacije ne sadrže kodkoji zavisi od hardvera.

• Zaštita – operativni sistem eliminišeprobleme zaštite između aplikacija.

24

Monolitnioperativni sistemi

25

Primer otvaranja datoteke

26

Primer otvaranja datoteke

27

Pristup zasnovan na “kernel”-u

• “Kernel” sadrži skup primitiva• “Kernel” implementira mehanizme

(mehanizmi daju odgovor na pitanje kakokakonenešštoto trebatreba bitibiti uraurađđenoeno))

• Operativni sistem proširuje “kernel” ((šštatatrebatreba bitibiti uraurađđenoeno).).

28

Kernel zna

• Koliko procesa je u sistemu.• Koliko je prostora potrebno svakom od procesa.• Koliko je memorije u sistemu.• Vrlo verovatno …

–– ProstorProstor potrebanpotreban procesimaprocesima >> >> MemorijeMemorije u u sistemusistemu• Potrebno je da kernel implementira načine kojima

garantuje:– Da svaki proces u sistemu mora da ima dovoljno

memorije za izvršavanje.– Novi proces mora da ima dovoljno memorije za

izvršavanje. 29

Korisnički i sistemski (“kernel”)način rada

30

Operativni sistem sa strukturommikro jezgra

31

Modularan sistem

32

Punjenje bootloader-a i kernel-a

33

34

38

KARAKTERISTIKE OPERATIVNIH SISTEMA

1. Istovremenost – paralelizam (Concurrency)2. Deljenje resursa (Sharing)3. Efikasnost (Efficiency)4. Pouzdanost (reliability)5. Sigurnost (Security)6. Promenljivost fleksibilnost (Flexibility)7. Upotrebljivost (Usability)8. Opštost (Generality)9. Propusnost transparentnost (Transparency)10. Celovitost integritet (integrity)11. Raspoloživost (Avaliability)12. Uzročnost determinisanost (Determinacy)13. Održavanje sevisibilnost (Maintainability Serviceability)14. Deljivost modularnost (Modularity)15. Vidljivost vizibilnost (Visibility)16. Sposobnost kapacitivnost (Capacity)

39

Istovremenost – paralelizam(Concurrency)

• Koliko procesa paralelno može da se izvršava.• Gledano sa stanovišta korisnika koliko je procesa

aktivno.• Sa stanovišta mašine procesi se izvršavaju

sekvencijalno jedan za drugim (KOD JEDNOPROCESORSKIH MAŠINA)

• Paralelnost samo ako postoje više procesora.• Istovremenost postoji kod kanalskih procesora.• Postoji:

– Paralelizam– Kvaziparalelizam

• Paralelizam je karakteristika koja je neophodna zaefikasno korišćenje računarskog sistema.

40

Deljenje resursa (Sharing)• Deliti se mogu samo resursi koji to po svojim karakteristikama

dopuštaju.• Takvi resursi se zovu deljivi (sherable resources)• To su:

– centralna memorija– centralni procesor– eksterne memorije

• Neki resursi se ne mogu zajednički koristiti (nonsherable resources)• To su:

– Ulazne jedinice– Izlazne jedinice

• Razloga za uvođenje paralelizma i deljenja resursa ima više a osnovni je:– Ekonomičnije i efikasnije iskorišćenje sistema u celini i pojedinačnih

elemenata

41

Efikasnost (Efficiency)• Različiti Operativni sistemi daju različito

iskorišćenje resursa za različite konfiguracije. • Uspešnost i delotvornost je karakteristika

sistema da postiže optimalno iskorišćenjeresursa.

• Svakako taj optimum je teorijski i ka njemu se rade optimizacije.

• Merenje efikasnosti– Srednje vreme obrade nekog Job-a– Vreme odgovora u interaktivnim sistemima– Iskorišćenje procesora

42

Pouzdanost (reliability)• Ova karakteristika govori u učestanosti pogrešaka i zastoja.• Pouzdanost zavisi od konstrukcije OS ali i o spoljašnjm uticajima

kao što su:– Vrsta sistema– Namena sistema– Zahtevi korisnika– Konfiguracija hardvera

• Za real time se traži potpuna zaštita od ispada.• Tada mora postojati rezervna komponenta koja na sebe preuzima

rad.• Postoje dve kategorije sistema

– Fail safe system sistem koji uvek mora da radi sa standardnimperformansama

– Fail soft system gde se dopušta degradacija performansi zbog ispadaneke komponente.

• Značajna karakteristika sistema je “RASPOLOŽIVOST SISTEMA”– To je osobina sistema da nakon kvara pogreške ili ispada komponente

ili funkcije ne prekida rad nego pronalazi način za oporavak, prihvatagreške i rešava ih.

43

Sigurnost (Security)

• To je sposobnost sistema da se zaštiti odneautorizovanog pristupa.

• Ovo je postala nauka za sebe.• Najčešće se radi o zaštiti podataka i programa.• Operativni sistem mora pre svega da zaštiti sebe

od ostalih programa koji se izvršavaju• Zatim da omogući zaštitu celokupnog sistema.

44

Promenljivost fleksibilnost(Flexibility)

• Laka nadogradnja i proširivost.• Pri dodavanju novoh hardvera sam prepoznaje

šta je dodato i sam sebe rekonfiguriše (plug and play)

• Promena i nadogradnja Operativnog sistema.• Prilagođavanje operativnog sistema korisniki

(tuning)• Uključenje pojedinih funkcija i isključivanje

drugih.

45

Upotrebljivost (Usability)• Funkcije operativnog sistema moraju biti lake za

i jednostavne za korišćenje.• DOS komande su se ispisivale• Windows ima grafičko okruženje• Linoks ima GNU grafičko okruženje slično

Windowsu• Unix je bio do pre par godina bez grafike sada je

ima.• UPOTREBLJIVOST JE KARAKTERISTIKA

KOJA OZNAČAVA MOGUĆNOSTI KOJE OS PRUŽA KORISNIKU

46

Opštost (Generality)• Ukazuje na potrebu da u O.S. ima što manje

ograničenja u korišćenju.– Broj programa koje se izvode paralelno– Broj jedinica iste vrste koji se mogu paralelno

priključiti– Područja memorije koji se smeju koristiti

• OS opšte namene treba da rade ono što se odnjih traži.

• Specijalni OS su oni koji rade samo specijalnezahteve i na ništa drugo ne reaguju (računarskisistemi za vojne svrhe).

47

Popusnost transparentnost(Transparency)

• Oslobađanje korisnika od poznavanja mnogih postupakai procedura koje se u računaru odvijaju.

• Postupci se odvijaju nezavisno i neprimetno u odnosu nakorisnika.

• Takav slučaj je sa (paging) • Straničenje i njihov prenos u memoriju su potpuno

nebitni za korisnika.• Suprotna karakteristika je VIZIBILNOST

– Karakteristika koja znači da sistem mora da pruži korisnikumaksimum informacija kada on to zatraži

• TRANSPARENTNOST I VIZIBILNOST MORAJU ZAJEDNO POSTOJATI I NADOPUNJAVATI SE.

48

Celovitost integritet (integrity)• Zaštita samog operativnog sistema i procesa koji

pripadaju korisniku• OS mora da štiti samog sebe od svojih pogrešaka

– Namernih– Slučajnih– totalnog uništenja– Ispada zbog nenormalnih ili nedefinisanih slučaja– Promena koje nisu dozvoljene

• Procesi ne smeju direktno uticati jedan na drugi• Ne smeju uništavati ili menjati iste podatke• Korisnik mora da ima potpunu kontrolu nad procesom

niko ne može sa strane da utiče na procese

49

Raspoloživost (Avaliability)

• U svakom trenutku mora biti u stanju daprihvati sve korisnike i da ih servisira.

• Ograničenja broj korisnika koje je mogućeservisirati bez degradacije performansi.

• Podatak koji je krajnje diskutabilan kadase čitaju uputstva proizvođača.

50

Uzročnost determinisanost(Determinacy)

• Svaki program mora u ponovljenomslučaju sa istim podacima davati isterezultate

• Sistem mora biti nezavistan od okoline• Operativni sistem mora biti nedeterminisan

u odnosu na događaje.• Događaji odnosno korisnici mogu dolaziti

stohastički a sistem mora biti u stanju daih prihvati i obradi.

51

Održavanje sevisibilnost(Maintainability Serviceability)

• Lako i brzo otklanjanje kvarova i grešaka.• U sistemu je velika verovatnoće da postoje

greške• U sistemu postoje nepredvidive situacije• Servisibilnost se sastoji u detektovanju

grešaka i njihovom otklanjanju• Odnosi se na hardver i softver

52

Deljivost modularnost (Modularity)

• Mogućnost da korisnik sam nadograđujesistem je modularnost.

53

FUNKCIJE OPERATIVNOG SISTEMA

• Funkcije OS su zadatci koje sistem morada je u stanju da rešava.

• Moguće ih je podeliti sa stanovišta– Korisnika– Mašine

• Razni OS rešavaju probleme na različitenačine

• Pošto su to specifični programi realizacijaje stvar intelekta i tu nastaju problemi?

54

FUNKCIJE OPERATIVNOG SISTEMA

1. Upravljanje zadacima obrade (Job Managenemt)2. Upravljanje podacima (Data Managenemt)3. Upravljanje ulazom i izlazom (Device Managenemt, I/O

Management, I/O Handling)4. Upravljanje memorijom (Memory Managenet)5. Obrada prekida ((Interrupt Handling)6. Dodeljivanje procesora (Processor Scheduling)7. Zaštita (Protection)8. Podržavanje daljinske obrade (TP Monitoring)9. Interpretiranje i izvođenje kontrolno upravljačkih

naredbi i komandi (JCL Interpretation)10. Rad u računarskoj mreži (Computer Network Data

Processing)

FUNKCIJE OPERATIVNOG SISTEMA

55

56

Upravljanje zadacima obrade (Job Managenemt)

• Unošenje poslova i zadataka u sistem• Iniciranje zadataka• Smeštanje zadataka unutar sistema• Učitavanje podataka• Povezivanje zadataka sa datotekama• Traženje potrebnih jedinica i resursa• Izdavanje rezultata• Tokom ove funkcije inicira se izvođenje drugih funkcija

posebno interpretiranje i izvođenje kontrolno upravljačkihnaredbi jer one definišu sam proces obrade. (SVE SE RADI NA OSNOVU KOMANDI)

57

58

Upravljanje podacima (Data Managenemt)

• Odnosi se na rukovanje podacima na eksternimmemorijama.

• Definiše se način smeštanja na eksternememorije.

• Pristup podacima• Upisivanje i čitanje podataka iz datoteka.• Kreiranje• Održavanje i brisanje datoteka• Upravljanje eksternim memorijama

59

Upravljanje ulazom i izlazom (Device Managenemt, I/O Management, I/O

Handling)• Odnosi se na celokupan rad ulaznih

odnosno izlaznih jedinica.• Dodeljivanje jedinice• Izvršenje zahteva za ulazno izlaznim

operacijama.

60

Upravljanje memorijom (Memory Managenet)

• Zadatak je rešavanje problema okoefikasnog korišćenja centralne memorije

• Dodeljivanje procesora procesima• Upravljanje ulazom i izlazom

• Veoma kompleksan problem povezan sasvim ostalim procesima.

61

Obrada prekida ((Interrupt Handling)

• Uključivanje odgovarajućeg delaoperativnog sistema u trenutku kada je to potrebno.

• Mehanizam prekida je osnovni mehanizamu odvijanju funkcija operativnog sistema

62

Dodeljivanje procesora (Processor Scheduling)

• Kom zadatku dodeliti procesor• Koliko dugo sme da ga zadrži• Koliko procesa može konkurisati za

procesorsko vreme• Prioriteti procesa

• Posebno je komplikovano u multiprogramiranoj okolini.

63

64

Zaštita (Protection)

• Zaštita samog operativnog sistema• Zaštita podataka• Svi ostali oblici zaštite

65

Rad u računarskoj mreži (Computer Network Data Processing)

• Mrežni rad• Network Monitoring• Network Optimizacija• Network Security• Održavanje mreža

66

PITANJA

HVALA NA PAŽNJI