Számítógép Számítógép architektúrák I.architektúrák I.gyakorlatgyakorlat

Nagyváradi AnettNagyváradi Anettanettn@morpheus.pte.huanettn@morpheus.pte.huhttp://morpheus.pte.hu/~anettnhttp://morpheus.pte.hu/~anettnRókus 320.Rókus 320.

Operációs rendszer Operációs rendszer ismertetés, ismertetés, hálózati ismeretekhálózati ismeretek

Operációs rendszerOperációs rendszer

ISO definíciója:ISO definíciója:

„„Olyan programrendszer, amely a Olyan programrendszer, amely a számítógépes rendszerben a programok számítógépes rendszerben a programok végrehajtását vezérli: így például ütemezi végrehajtását vezérli: így például ütemezi a programok végrehajtását, elosztja az a programok végrehajtását, elosztja az erőforrásokat, biztosítja a felhasználó és erőforrásokat, biztosítja a felhasználó és a számítógépes rendszer közötti a számítógépes rendszer közötti kommunikációt.”kommunikációt.”

International Organization for Standardization

Nemzetközi Szabványügyi Szerveze

Operációs rendszerOperációs rendszer

Program – közvetítő a felhasználó és a gép Program – közvetítő a felhasználó és a gép közöttközött

Célja: Célja: Egységes környezet biztosítása a felhasználó feléEgységes környezet biztosítása a felhasználó felé Szg. hardverjének hatékony kihasználásaSzg. hardverjének hatékony kihasználása

Számítási erőforrások:Számítási erőforrások: CPUCPU MemóriaMemória I/O egységekI/O egységek

Operációs rendszer részeiOperációs rendszer részei

Kernel (mag)Kernel (mag) Közvetlenül a gépet vezérlő programKözvetlenül a gépet vezérlő program Állandóan futÁllandóan fut HW védelem – felhasználó nem fér hozzáHW védelem – felhasználó nem fér hozzá

RendszerprogramokRendszerprogramok Szg tevékenységeit irányítjaSzg tevékenységeit irányítja Felügyeli az összes erőforrástFelügyeli az összes erőforrást Biztosítja az alkalmazói progra-Biztosítja az alkalmazói progra-

mok futásának környezetétmok futásának környezetét Alkalmazói programokAlkalmazói programok

Felhasználói alkalmazásokFelhasználói alkalmazások

Neumann elvNeumann elv

Neumann János 1946. számítógépek ideális működéseNeumann János 1946. számítógépek ideális működése Gép 5 alapvető funkcionális egységből áll: Gép 5 alapvető funkcionális egységből áll:

Bemeneti egységBemeneti egység MemóriaMemória Aritmetikai egységAritmetikai egység VezérlőegységVezérlőegység Kimeneti egységKimeneti egység

A gép működését a A gép működését a tárolt program elvtárolt program elvére kell alapozniére kell alapozni A gép a program A gép a program utasításaitutasításait az az adatokkaladatokkal együtt a együtt a

központi memóriában, bináris ábrázolásban tárolja, központi memóriában, bináris ábrázolásban tárolja, műveleteit ezek sorrendjében hajtja végreműveleteit ezek sorrendjében hajtja végre

Neumann-elvekNeumann-elvek

1. soros utasítás végrehajtás (az utasítások végrehajtása 1. soros utasítás végrehajtás (az utasítások végrehajtása időben egymás után történik. Ellentéte a párhuzamos időben egymás után történik. Ellentéte a párhuzamos utasítás végrehajtás, amikor több utasítás egyidejűleg utasítás végrehajtás, amikor több utasítás egyidejűleg is végrehajtható)is végrehajtható)

2. kettes (bináris) számrendszer használata2. kettes (bináris) számrendszer használata3. belső memória (operatív tár) használata a program és 3. belső memória (operatív tár) használata a program és

az adatok tárolásáraaz adatok tárolására4. teljesen elektronikus működés4. teljesen elektronikus működés5. széles körű felhasználhatóság, alkalmasság bármilyen 5. széles körű felhasználhatóság, alkalmasság bármilyen

adatfeldolgozási feladatra (a számítógép univerzális adatfeldolgozási feladatra (a számítógép univerzális Turing-gépként működik)Turing-gépként működik)

6. központi vezérlőegység alkalmazása6. központi vezérlőegység alkalmazása

BIOS – BIOS – Basic Input Output SystemBasic Input Output System

Számítógép „idegrendszere”Számítógép „idegrendszere” EEPROM memóriába égetett programokEEPROM memóriába égetett programok PC problémamentes működéséhezPC problémamentes működéséhez Feladatai:Feladatai:

Hardverek ellenőrzése (POST – Power-On Self Hardverek ellenőrzése (POST – Power-On Self Test)Test)

Hardverek vezérlőinek betöltéseHardverek vezérlőinek betöltése RendszerkonfigurációRendszerkonfiguráció Az adott operációs rendszer betöltéseAz adott operációs rendszer betöltése BIOS interfész biztosítása az operációs rendszer BIOS interfész biztosítása az operációs rendszer

számáraszámára Áramfelvétel szabályozásaÁramfelvétel szabályozása

BIOS beállítások - setupBIOS beállítások - setup

DEL / ESC billentyűkkel rendszerindításkorDEL / ESC billentyűkkel rendszerindításkor DátumDátum Merevlemez adatokMerevlemez adatok Floppy, billentyűzet, kijelzőFloppy, billentyűzet, kijelző Boot sorrendBoot sorrend MemóriaMemória Órajel frekvenciaÓrajel frekvencia Stb.Stb.

Bootolás folyamataBootolás folyamata

PC bekapcsolásaPC bekapcsolása Videokártya betöltéseVideokártya betöltése BIOS, POSTBIOS, POST Tényleges rendszerindításTényleges rendszerindítás Lemezmeghajtó kiválasztásaLemezmeghajtó kiválasztása Kiválasztott lemez első szekrotának – Kiválasztott lemez első szekrotának –

boot sector - beolvasásaboot sector - beolvasása

Bootolás folyamata Bootolás folyamata Boot sectorBoot sector

Merevlemez esetén: Merevlemez esetén: MBRMBR - master boot record - master boot record 1 merevlemez több partíciót is tartalmazhat 1 merevlemez több partíciót is tartalmazhat

saját boot sectorralsaját boot sectorral

A A boot sectorboot sector kis programot tartalmaz, kis programot tartalmaz, melynek feladata az aktuális operációs melynek feladata az aktuális operációs rendszer beolvasása, elindításarendszer beolvasása, elindítása

Bootolás folyamata folyt.Bootolás folyamata folyt.

Ha merevlemezről bootolunk:Ha merevlemezről bootolunk: Az Az MBRMBR beli kód megvizsgálja a beli kód megvizsgálja a partíciós partíciós

tábláttáblát, hogy azonosítsa az , hogy azonosítsa az aktívaktív partíciót partíciót Beolvassa annak boot sectorátBeolvassa annak boot sectorát Elindítja az ottani kódotElindítja az ottani kódot Ez a kód beolvassa a kernelt és elindítjaEz a kód beolvassa a kernelt és elindítja Az op.rsz. a háttértárolóról betölti részeit – Az op.rsz. a háttértárolóról betölti részeit –

rendszerfájlokrendszerfájlok

Merevlemez címzéseMerevlemez címzése

A merevlemez címzéseA merevlemez címzése CCilinder/ilinder/FFej/ej/SSzektor zektor Mely cilinder / melyik fejjel írva,olvasva / a Mely cilinder / melyik fejjel írva,olvasva / a

sáv hányadik szektorábansáv hányadik szektorában Számozás: Számozás: CC 0-tól / 0-tól / FF 0-tól / 0-tól / SS 1-től 1-től

A lemezek ilyen C/F/S egységben A lemezek ilyen C/F/S egységben megadott méretét a lemez megadott méretét a lemez geometriájának nevezzükgeometriájának nevezzük

Pl.: MBR címe Pl.: MBR címe 0/0/10/0/1

Bootolási infromációBootolási infromáció

Merevlemezen két helyen tárolható :Merevlemezen két helyen tárolható : MBRMBR Boot sectorBoot sector

A fő boot sector – MBR - 0/0/1 címenA fő boot sector – MBR - 0/0/1 címen 512 byte-os szektor512 byte-os szektor Gépi kódú betöltőprogramot ésGépi kódú betöltőprogramot és 4 x 16 byte-os táblázatot tartalmaz – 4 x 16 byte-os táblázatot tartalmaz –

partíciós táblapartíciós tábla

Partíciós tábla 4 x 16 bytePartíciós tábla 4 x 16 byte

A 16 byte bejegyzései:A 16 byte bejegyzései: F [1 byte]F [1 byte] boot flag (bootolható-e a partíció)boot flag (bootolható-e a partíció) B [3 byte]B [3 byte] partíció első szektora C/F/Spartíció első szektora C/F/S T [1 byte]T [1 byte] partíció típuskódja (op.rsz. kódja)partíció típuskódja (op.rsz. kódja) E [3 byte]E [3 byte] partíció utosló szektora C/F/Spartíció utosló szektora C/F/S R [4 byte]R [4 byte] partíció első szektora a partíciós partíció első szektora a partíciós

tábla címéhez képest, szektorbantábla címéhez képest, szektorban S [4 byte]S [4 byte] partíció mérete szektorbanpartíció mérete szektorban

PartícionálásPartícionálás

A merevlemezek részekre - partíciókra A merevlemezek részekre - partíciókra szabdalásának folyamataszabdalásának folyamata

A partíció a merevlemez egy önálló logikai A partíció a merevlemez egy önálló logikai egysége, amely fájlrendszer tárolására egysége, amely fájlrendszer tárolására alkalmasalkalmas

Primary/elsődleges partícióPrimary/elsődleges partíció Azon partíciók, melyeket az MBR partíciós táblája ír Azon partíciók, melyeket az MBR partíciós táblája ír

lele A partíciós tábla méretei miatt A partíciós tábla méretei miatt 4 partíció4 partíciónak biztosít nak biztosít

helyethelyet Közülük egy lehet extended partícióKözülük egy lehet extended partíció

Extended/kiterjesztett partícióExtended/kiterjesztett partíció Segítségével 4-nél több partíció hozható létreSegítségével 4-nél több partíció hozható létre

Extended/ kiterjesztett Extended/ kiterjesztett partíciópartíció

Erre helyezhetők el a Erre helyezhetők el a logikai/secondarylogikai/secondary partíciókpartíciók

A logikai partíciókat a A logikai partíciókat a másodlagos másodlagos partíciós táblápartíciós táblák írják lek írják le

PartícionálásPartícionálás

Partícionáláskor meg kell adni az Partícionáláskor meg kell adni az aktívaktív (boot) (boot) partíciót - hogy a rendszer bootolásra képes partíciót - hogy a rendszer bootolásra képes legyenlegyen

Partícionáló programokPartícionáló programok FdiskFdisk CfdiskCfdisk PartitionMagicPartitionMagic QtPartedQtParted GPartedGParted GNU PartedGNU Parted GhostGhost

FájlrendszerekFájlrendszerek

Olyan struktúrák, amelyek a számítógép Olyan struktúrák, amelyek a számítógép merevlemezeken tárolt adatainak rendszere-merevlemezeken tárolt adatainak rendszere-zésére szolgálnakzésére szolgálnak

A lemez kezelése diszkrét részekben történik – A lemez kezelése diszkrét részekben történik – clustercluster (klaszter) (klaszter)

Egy klaszter a lemez fizikai szektorának egész Egy klaszter a lemez fizikai szektorának egész számú töbszöröséből állhatszámú töbszöröséből állhat

Klaszter – legkisebb kezelhető lemezegységKlaszter – legkisebb kezelhető lemezegység A különböző fájlrendszerek különböző méretű A különböző fájlrendszerek különböző méretű

indexeket használnak a klaszterek indexeket használnak a klaszterek kiválasztásához kiválasztásához

FájlrendszerekFájlrendszerek

FAT12 FAT12 (File Allocation Table)(File Allocation Table) FAT16FAT16 FAT32FAT32 NTFS NTFS (New Technology File System)(New Technology File System)

HPFSHPFS Ext2, Ext3Ext2, Ext3 CDFSCDFS

FloppyFloppy ÁltalánosÁltalános Win9xWin9x WinNTWinNT OS/2OS/2 LinuxLinux CDCD

FAT12, FAT16, FAt32FAT12, FAT16, FAt32

12, 16, 32 bites 12, 16, 32 bites indexeketindexeket használ a klaszterek használ a klaszterek kiválasztásához - helypazarláskiválasztásához - helypazarlás

Fájlkiosztási táblaFájlkiosztási tábla (FAT), amely a kötet legfelső szintjén (FAT), amely a kötet legfelső szintjén elhelyezkedő adattáblázat elhelyezkedő adattáblázat

Lemezek Lemezek fürtökrefürtökre vannak felosztva, amelyek mérete a vannak felosztva, amelyek mérete a kötet méretének függvénye kötet méretének függvénye

Fájlrendszer adatai egyetlen szektorbanFájlrendszer adatai egyetlen szektorban Vele létrehozható max. logikai lemez 2GB/ 4GBVele létrehozható max. logikai lemez 2GB/ 4GB Gyökérkönyvtár max bejegyzés száma 512Gyökérkönyvtár max bejegyzés száma 512 Nincs hibatűrésNincs hibatűrés FAT-partíciót képező fájlokhoz jogosultságokat nem lehet FAT-partíciót képező fájlokhoz jogosultságokat nem lehet

beállítani beállítani Adminisztrációs célokra kevés helyet foglalAdminisztrációs célokra kevés helyet foglal

NTFSNTFS

Fő irányvonal:Fő irányvonal: HelyreállíthatóságHelyreállíthatóság - rögzíti a fájlrendszerben végrehajtott - rögzíti a fájlrendszerben végrehajtott

tranzakciókat - naplófájltranzakciókat - naplófájl Súlyos szektorhibák eltávolíthatóságaSúlyos szektorhibák eltávolíthatósága - nem használ speciális - nem használ speciális

objektumokat a lemezen, a tárolt összes objektumot nyomon objektumokat a lemezen, a tárolt összes objektumot nyomon követi és védi követi és védi

A gyorsjavítás támogatása A gyorsjavítás támogatása Felhasználók saját maguk által definiált attribútumokat Felhasználók saját maguk által definiált attribútumokat

rendelhetnek a fájlokhozrendelhetnek a fájlokhoz Egyedi hozzáférési jogokEgyedi hozzáférési jogok Hosszú fájlnevek támogatásaHosszú fájlnevek támogatása Nagyobb partíciók kezelése – 64 bites index – 256 TBNagyobb partíciók kezelése – 64 bites index – 256 TB Kis és nagybetűérzékenyKis és nagybetűérzékeny

Hálózati tudnivalókHálózati tudnivalók

Több egymáshoz kapcsolt számítógépből áll, Több egymáshoz kapcsolt számítógépből áll, amelyek között lehetőség van információcserére és amelyek között lehetőség van információcserére és erőforrásmegosztásraerőforrásmegosztásra

Hálózatba kapcsolt gépek Hálózatba kapcsolt gépek hostokhostok Hálózattípusok:Hálózattípusok:

LAN - helyi hálózat (átviteli sebessége nagy, több LAN - helyi hálózat (átviteli sebessége nagy, több megabit/sec)megabit/sec)

WAN - nagytávolságú hálózatokat (9600 bit/sec)WAN - nagytávolságú hálózatokat (9600 bit/sec) Az Az internetinternet (vagy internetwork) több ilyen (vagy internetwork) több ilyen

egymással összekapcsolt LAN-ból illetve WAN-ból egymással összekapcsolt LAN-ból illetve WAN-ból áll áll

Hálózati kommunikációHálózati kommunikáció

A számítógépek közötti kommunikáció A számítógépek közötti kommunikáció szigorú szabályok – szigorú szabályok – protokollokprotokollok - szerint - szerint zajlikzajlik

RétegekRétegek – a kommunikációs rendszer – a kommunikációs rendszer egymástól jól elkülöníthető, független egymástól jól elkülöníthető, független részei, melyek szabványos interfésszel részei, melyek szabványos interfésszel kapcsolódnak egymáshozkapcsolódnak egymáshoz

ISO OSI ISO OSI (International Standard Organisation, (International Standard Organisation, Open System Interconnect )Open System Interconnect )

ISO OSI rétegeiISO OSI rétegei

Az OSI modell Az OSI modell héthét rétegetréteget határoz határoz megmeg az alsó három az alsó három

réteg jellemzően a réteg jellemzően a számítógép számítógép hardverével hardverével kapcsolatos, kapcsolatos,

a felsőbb négy a felsőbb négy réteg réteg megvalósítása megvalósítása szoftver feladatszoftver feladat

AdatátvitelAdatátvitel

Ha egy küldő folyamat a vevő folyamatnak Ha egy küldő folyamat a vevő folyamatnak adatokat akar küldeni :adatokat akar küldeni : az adatokat az alatta lévő rétegnek átadja, amely az az adatokat az alatta lévő rétegnek átadja, amely az

adatok elé un. adatok elé un. fejrésztfejrészt (headert) illeszt(headert) illeszt az így kapott egységet továbbadja a következő az így kapott egységet továbbadja a következő

rétegnekrétegnek folyamat egészen addig ismétlődik, amíg az adatok folyamat egészen addig ismétlődik, amíg az adatok

el nem jutnak a fizikai rétegig, ahol aztán valóban el nem jutnak a fizikai rétegig, ahol aztán valóban továbbítódnak a vevő gépheztovábbítódnak a vevő géphez

vevő oldali gépen, ahogy az üzenet az egyre vevő oldali gépen, ahogy az üzenet az egyre magasabb rétegekhez kerül, az egyes rétegekben a magasabb rétegekhez kerül, az egyes rétegekben a különböző fejrészek leválasztódnak rólakülönböző fejrészek leválasztódnak róla

végül megérkezik az üzenet a vevő folyamathoz végül megérkezik az üzenet a vevő folyamathoz