OPERATIVNI SISTEMI Literatura Operativni sistemi sa osnovama informacionih

OPERATIVNI SISTEMI

• Literatura: Operativni sistemi sa osnovama informacionih tehnologija, Ž. Micić i R. Ječmenica • Prisustvo nastavi (predavanja + vežbe): 10 bodova (5 + 5) • 2 teorijska kolokvijuma (predavanja) po 20 bodova üpoložen ako se osvoji 12 bodova • 2 praktična kolokvijuma (vežbe) po 25 bodova üpoložen ako se osvoji 15 bodova

1. UVOD U OS • OS – Operating system (OPUS-OPERIS, lat. ) rad softverskog paketa • Definicije: OS je softver za vezu između hardvera i korisnika koji omogućuje automatizaciju usluga, pouzdanost, upravljanje podacima, programima, u cilju efikasnog rada računarskog sistema, obezbeđujući kontrolu, sigurnost.

• Prema ISO i JUS standardu: OS je softver koji kontroliše izvršavanje programa, i koji može pružiti usluge, kao što su dodeljivanje resursa, raspoređivanje, U/I kontrola i menadžment podacima. Detaljnije OS: - upravlja strukturom mašine, - upravlja u/i opremom, - dodeljuje i upravlja memorijom, - određuje redosled izvođenja procesa, - upravlja podacima, - podržava komunikaciju u mrežnom radu, - prepoznaje govor, omogućava e-mail, grafiku, ispravlja i otklanja greške, . . .

• Kraće: OS čini skup programa sistemskog softvera i rutina koji služe za kontrolu rada i upravljanje čitavim računarskim sistemom, kao i korisničkim – aplikativnim programima.

Neke osobine OS • OS mora da obezbedi pouzdanost, bezbednost, zaštitu, sigurnost celog računara, podataka i programa • Mora da u svakom trenutku reaguje na greške i kvarove kako hardvera tako i softvera. Pored detekcije pomaže i otklanjanju istih (održavanje) • OS obezbeđuje nastavak rada tamo gde je nastao prekid • Upravlja memorijom • Određuje redosled izvođenja svakog posla (dodeljuje prioritet) kod multiprogramiranja

• OS programerima služi za upravljanje grupom zadataka (uz pomoć JCL – Job Control Language), bazama podataka, informacijama. • Korisnicima olakšava uvođenje i izvršavanje zadataka: - mogućnost priključivanja novih ulaza - kontroliše izvršavanje zadataka, vreme odgovora - manipulisanje rezultatima

2. FUNKCIJE, KARAKTERISTIKE I NEKI POGLEDI NA OS • Sve funkcije i karakteristike OS se odnose na što bolju povezanost korisnika i hardvera uz ekonomičnije korišćenje raspoloživih sistemskih resursa.

Najvažnije funkcije: • • • Lako usvajanje novih ali i nadogradnja stečenih znanja Razne vrste računarskih zaštita Upravljanje uređajima Efikasno i jednostavno korišćenje ulazno-izlaznih jedinica Uravljanje prekidima Upravljanje memorijom Upravljanje procesima i dodeljivanje procesora Upravljanje podacima Podržavanje rada u LAN-u Podržavanje komunikacije među korisnicima Pomoć korisnicima (HELP) Automatizovane usluge

Funkcije OS za upravljanje resursima • OS mora da: - vodi evidenciju o statusu svakog resursa - odlučuje koji proces će dobiti resurs, koliko i kada - dodeljuje resurse - vraća raspoložive resurse

Poštujući relacije između korisnika i hardvera OS: • • Upravlja memorijom Upravlja U/I uređajima Upravlja poslovima Upravlja podacima Dodeljuje procesor Upravlja prekidima Vrsi zaštitu

• Upravljanje memorijom je funkcija gde se vrši uključivanje (povezivanje) odgovarajućeg dela OS, za izvođenje u onom času kada je to potrebno • Dodeljivanje procesora je karakteristično za multiprogramiranje i ono rešava probleme vezane za izvođenje poslova obrade. • Upravljanje poslovima podrazumeva registrovanje zadatka, pozivanje, smeštaj unutar sistema, učitavanje podataka, povezivanje sa datotekama, izvršavanje zadatka i izdavanje rezultata.

• Upravljanje U/I – celokupan rad U/I jedinica, počev od dodeljivanja pa do izvršavanja operacija nad U/I jedinicama • Upravljanje podacima podrazumeva način smeštanja podataka, pristup njima, upis i čitanje u datoteke, održavanje, upravljanje spoljnim memorijama • Upravljanje prekidima rešava problem oko efikasnog korišćenja unutrašnje memorije • Zaštita – odnosi se na rešavanje problema zaštite celog računarskog sistema.

Karakteristike OS: • • • • pouzdanost upotrebljivost efikasnost pogodnost za održavanje sigurnost integritet fleksibilnost opštost paralelizam deljivost jednostavnost transparentnost vidljivost determinisanost

Hijerarhijska struktura OS • Pojedini delovi predstavljaju nivoe operativnog sistema. Hijerarhijski model ima sledeći smisao: na posmatranom nivou operativnog sistema mogu se zahtevati usluge samo od njegovih nižih nivoa, a nikako od viših. Najniži sloj je poznat kao jezgro operativnog sistema (engl. nucleus, kernel).

• Nukleus je osnovni deo OS i ima zadatak da stvori okolinu u kojoj će se odvijati procesi. To je najniži (nulti) nivo na koji se naslanjaju svi ostali nivoi i on je stalno u memoriji.

• Sastoji se iz 4 hardverska dela: - mehanizam prekida – prebacuje kontrolu izvođenja aplikativnog programa na kontrolni program - privilegovani skup naredbi – skup naredbi koje jedino može da vrši OS - zaštitni mehanizam adresiranja memorije – zaštita od pogrešnog adresiranja, osigurava se integritet svakog procesa i podatka - satni mehanizam realnog vremena – kontrola vremena i evidencija potrošnje resura računarskog sistema za svaki proces

• Softverska strana nukleusa (tri dela – nivoa) - Obrada prekida sadrži: • analizator prekida • programe za obradu prekida – flin (first level interupt) • odluke o nastavku programa - Dispečer prebacuje i raspoređuje procese na procesore iz REDY/WAIT u RUN stanje. Mora da: • se uključi posle svakog prekida • utvrdi da li se nastavlja proces ili se prebacije na novi • spase okolinu posle prekida • napuni okolinu potrebnim podacima za novi proces • aktivira izvršavanje novog procesa

- Treći deo su programi (rutine) za komuniciranje među procesima kao i dodeljivanje procesora procesima Procesi To je skup međusobno povezanih resursa i aktivnosti u kojima se ulazi transformišu u izlaze. Na početku mora biti dat niz podataka koji ukazuju na izvršavanje procesa. Svakom procesu se pridružuje tzv. KB – kontrolni blok procesa ili vektor stanja.

Kontrolni blok je deo radne memorije to jest memorijska struktura sa osnovnim informacijama o procesu, koje operativni sistem koristi za upravljanje tim procesom. Zahvaljujući kontrolnom bloku, izvršavanje programa se može prekinuti i nastavljati više puta.

- U informacije iz kontrolnog bloka spadaju: • ime procesa, • stanje procesa, • pokazivače redova u koje je proces uključen, • pokazivače semafora koji se koriste, • podatke o okolini procesa (skup podataka za nastavak rada u slučaju prekida, tj. za izvođenje sledeće instrukcije pri prekidu, kada se sadržaj pojedinih registara smešta u KB).

Dijagram stanja procesa - Proces se sastoji od niza koraka koji slede jedan za drugim. Između dva koraka, proces može biti prekinut, a njegovo izvršavanje se može nastaviti u drugom trenutku, na istom ili drugom procesoru. Svi procesi koji uđu u računarski sistem prolaze kroz niz stanja tokom svog boravka u računaru. Jednostavno rečeno, stanje procesa (process state) opisuje ono što se u datom trenutku događa sa procesom. Prevođenje procesa iz jednog stanja u drugo (state transition) obavlja operativni sistem. - Proces se može naći u nekoliko stanja, a sledeća 3 su najznačajnija: • stanje izvršavanja (RUN) – Procesor izvršava instrukcije ovog procesa • stanje čekanja na procesor (READY)– Proces je dobio sve potrebne resurse osim procesora, spreman je za rad i čeka da mu se dodeli procesor

• stanje čekanja na resurs (WAIT) – Proces čeka na neki događaj (npr da se izvrši štampanje), jer su za dalje izvršenje procesa potrebni resursi koji trenutno nisu na raspolaganju. Takođe, proces može ući u stanje WAIT ukoliko čeka završetak neke ulazno-izlazne operacije ili rezultat nekog drugog procesa. • Dva dodatna pomoćna stanja vezana su za nastanak procesa, to jest trenutak formiranja procesa (START) i prestanak ili kraj izvršenja procesa (STOP). Proces u stanju STOP oslobađa sve resurse koje je zauzeo. Proces se u svakom trenutku mora naći u jednom od ovih stanja, a tranzicija iz jednog stanja u drugo vrši se zavisno od događaja vezanih za proces, resursa koje proces koristi i ostatka računarskog sistema.

• • • READY-RUN – Dodela procesora procesu koji je došao na pošetak reda za dodelu procesa. Proces prelazi iz stanja čekanja na procesor u stanje izvršavanja kada procesor prekine izvršenje tekućeg procesa, tako da počinje izvršavanje novog procesa. RUN-READY – Oduzimajne procesora procesu nakon isticanja perioda u kojem mu je procesor dodeljen. RUN-WAIT – oduzimanje procesora procesu ukoliko je resurs koji je potreban za izvršenje procesa zauzet. Do ove tranzicije može doći i kada proces čeka rezultat operacije (izračunavanja) koju obavlja drugi proces. WAIT-READY – proces se vraća na kraj procesorskog reda nakon oslobađanja resursa koji je neophodan za rad. RUN-STOP – Proces završava rad (prirodno ili nasilno)