SYSTEMY OPERACYJNE

SYSTEMY OPERACYJNE

dr. hab. Vitaliy Yakovyna

yakovyna@matman.uwm.edu.pl http://wmii.uwm.edu.pl/~yakovyna/

UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI W OLSZTYNIE

Wydział Matematyki i Informatyki

Literatura Podstawowa

• A. Silberschatz, P. B. Galvin, Podstawy systemów operacyjnych, Wydanie 7, WNT, 2006

• A. Silberschatz, P. B. Galvin, G. Gagne, Operating system concepts, 10th edition, NJ : Wiley, 2018

• A. S. Tanenbaum, H. Bos, Systemy Operacyjne, Wydanie IV, Wydawnictwo Helion, 2015

Dlaczego warto studiować systemy operacyjne?

• Prawie cały kod działa na systemie operacyjnym – wiedza o działaniu systemów operacyjnych ma kluczowe znaczenie dla właściwego, wydajnego, efektywnego i bezpiecznego programowania

• Zrozumienie podstaw systemów operacyjnych,

sposobu, w jaki sterują one sprzęt komputerowy i tego, co dostarczają aplikacjom, jest bardzo

przydatne dla tych, którzy piszą na nich programy i używają ich

Wprowadzenie

Definicja

• System operacyjny to oprogramowanie, które zarządza sprzętem komputera

• podstawą dla programów aplikacyjnych – program sterujący, który zarządza wykonywaniem programów użytkownika

• pośrednik między użytkownikiem komputera a sprzętem komputerowym – alokator zasobów

• Podstawową odpowiedzialnością systemu operacyjnego jest przydzielanie zasobów sprzętowych (procesora, pamięci i urządzeń wejścia/wyjścia) do programów

Składniki Systemu Komputerowego

Składniki Systemu Operacyjnego

• System operacyjny (SO) jest jedynym programem uruchomionym przez cały czas na komputerze — zwykle nazywane jądrem

• Inne rodzaje programów:

• programy systemowe, które są związane z systemem operacyjnym, ale niekoniecznie są częścią jądra

• programy aplikacyjne, które obejmują wszystkie programy niezwiązane z działaniem systemu

• Mobilny SO często zawiera oprogramowanie pośrednie (middleware) – zestaw frameworków programowych, które zapewniają dodatkowe usługi programistom

Historia Systemów Operacyjnych

• Pierwsza generacja (1945-1955): lampy próżniowe

• Druga generacja (1955-1965): tranzystory i systemy przetwarzania wsadowego

• FMS (Fortran Monitor System), IBSYS

• Trzecia generacja (1965-1980): układy scalone i wielozadaniowość

• OS/360, CTSS, MULTICS, UNIX

• Czwarta generacja (od 1980): komputery osobiste

• СР/М, MS-DOS, Windows, Linux, FreeBSD, MacOS

• Piąta generacja (od 1990 r.): komputery mobilne

• Symbian OS, Windows Mobile, Blackberry OS, iOS, Android

Wczesne Systemy

• Przed 1940 r. urządzenia komputerowe

projektowano i implementowano do wykonywania określonych, stałych zadań

• Lata 1940 – Alan Turing i John von Neumann: idea komputera programowego o uniwersalnym

przeznaczeniu

• Manchester Mark I – jeden z najwcześniejszych

komputerów przechowujących instrukcje w pamięci

Manchester Mark 1 (1949)

Rozwój Oprogramowania i Sprzętu

• Czytniki kart, drukarki liniowe, taśmy magnetyczne

• Asemblery, ładowarki i łączniki zostały zaprojektowane w celu ułatwienia programowania

• Biblioteki wspólnych funkcji - można skopiować do

nowego programu bez konieczności ponownego pisania -> ponowne wykorzystanie oprogramowania

• Sterowniki urządzeń (ang. driver) – napisane dla każdego urządzenia wejścia / wyjścia

• Później kompilatory dla FORTRAN, COBOL i innych języków

Dedykowane Systemy Komputerowe

• Znaczna ilość czasu konfiguracji może być zaangażowana w prowadzenie zadania:

• Ładowanie taśmy kompilatora FORTRAN

• Uruchamianie kompilatora

• Rozładowywanie taśmy kompilatora

• Ładowanie taśmy asemblera

• Uruchamianie asemblera

• Rozładowywanie taśmy asemblera

• Ładowanie programu obiektowego

• Uruchamianie programu obiektowego

• Potrzeba wysokiego wykorzystania czasu procesora

Współdzielone Systemy Komputerowe

• Rozwiązanie dla wysokiego wykorzystania czasu procesora:

1) Profesjonalni operatorzy komputerowi 2) Zadania o podobnych potrzebach były

grupowane razem i uruchamiane przez komputer jako grupa, aby skrócić czas instalacji

• Automatyczne sekwencjonowanie zadań – pierwsze szczątkowe systemy operacyjne

• Monitor rezydentny – automatycznie przenosi kontrolę z jednego zadania na drugie

Układ Pamięci Dla Monitora

Rezydentnego

Talia Kart dla Prostego Systemu

Wsadowego

Wejście / Wyjście On-line i Off-line

• Problem - urządzenia wejścia / wyjścia są same w sobie wolniejsze niż procesor

• Działanie urządzeń wejścia / wyjścia:

(a) on-line, (b) off-line

Spooling

• Simultaneous Peripheral Operation On-Line

• nakłada operacje w/w jednego zadania z obliczaniem innych

• CPU i w/w działają z dużo większą szybkością

• naturalnie prowadzi do multiprogramowania

IBM 360

Migracja Koncepcji i Funkcji

Systemu Operacyjnego

Organizacja Systemu

Komputerowego

Typowy System Komputerowy

Typowa Operacja W/W

• sterownik urządzenia ładuje odpowiednie rejestry do kontrolera urządzenia

• kontroler urządzenia sprawdza zawartość tych

rejestrów, aby określić, jakie działania należy podjąć

• kontroler rozpoczyna przesyłanie danych z urządzenia do lokalnego bufora

• po zakończeniu przesyłania danych kontroler urządzenia informuje sterownik urządzenia o zakończeniu operacji – przerwanie

Przerwania

• Sprzęt może wywołać przerwanie w dowolnym momencie, wysyłając sygnał do procesora

• Kiedy procesor zostaje przerwany, zatrzymuje to, co robi, i natychmiast przekazuje wykonanie do

ustalonej lokalizacji – wektora przerwań

• Po zakończeniu CPU wznawia przerwane obliczenia

Implementacja Przerwań

• Sterownik urządzenia wywołuje przerwanie poprzez stanowienie sygnału na linii żądania przerwania

• CPU przechwytuje przerwanie i wysyła je do obsługi przerwań (ang. interrupt handler)

• Obsługa zapisuje każdy stan, który będzie się zmieniał podczas pracy

• Obsługa usuwa przerwanie, serwisując urządzenie

Cykl W/W z Przerwaniami

Maskowane i Niemaskowane Przerywania

• Większość procesorów ma dwie linie żądania przerwań:

• Niemaskowane przerywania – zarezerwowane dla zdarzeń takich jak nieodwracalne błędy pamięci

• Maskowane – może być wyłączony przez CPU przed wykonaniem krytycznych sekwencji instrukcji, które nie mogą być przerywane. Używany przez

kontrolery urządzeń do żądania usługi

Łańcuch i Priorytet Przerwań

• Łańcuch przerwań: każdy element wektora przerwania wskazuje na głowę listy procedur obsługi przerwań

• Gdy przerwanie jest wywoływane, procedury obsługi na odpowiedniej liście są wywoływane jeden po drugim, dopóki nie zostanie znaleziony, który może obsłużyć żądanie

• Poziomy priorytetu przerwań: umożliwia procesorowi odłożenie obsługi przerwań o niskim priorytecie bez maskowania wszystkich przerwań i umożliwia

wywłaszczenie przerwania o niskim priorytecie dla obsługi przerwania o wysokim priorytecie

Tablica Wektorów Przerwań

Procesorów Intel

Struktura Pamięci

• Komputery ogólnego przeznaczenia uruchamiają większość swoich programów z pamięci

wielokrotnego zapisu, zwanej pamięcią główną (pamięć o dostępie losowym, pamięć RAM)

• Program bootstrap - electrically erasable

programmable read-only memory (EEPROM)

• Wszystkie formy pamięci są tablicą bajtów

• Architektura von Neumanna i Harvarda

Typowy Cykl Wykonania Instrukcji

• Pobieranie instrukcji z pamięci

• Przechowywanie tej instrukcji w rejestrze instrukcji

• Dekodowanie instrukcji (może powodować

pobieranie operandów z pamięci i zapisywanie ich w wewnętrznym rejestrze)

• Wykonywanie instrukcji (wynik może być zapisany w pamięci)

Dodatkowa Pamięć

• Jednostka pamięci widzi tylko strumień adresów pamięci

• Większość systemów komputerowych zapewnia pamięć dodatkową jako rozszerzenie pamięci głównej

• Najpopularniejszymi urządzeniami dodatkowej pamięci dyski twarde (HDD) i urządzenia pamięci nieulotnej (pamięć flash)

Hierarchia Pamięci

Bezpośredni Dostęp do Pamięci

• Sterowane przerwaniami W/W mogę generować wysokie koszty, gdy są używane do masowego

przesyłania danych

• Rozwiązanie – bezpośredni dostęp do pamięci (DMA)

• Sterownik urządzenia przesyła cały blok danych

bezpośrednio do lub z urządzenia i pamięci głównej bez interwencji procesora

• Podczas gdy kontroler urządzenia wykonuje operacje W/W, procesor jest dostępny do wykonania innej pracy

Architektura Systemu

Komputerowego

Architektura Systemu Komputerowego

• Systemy jednoprocesorowe

• Systemy wieloprocesorowe

• Systemy wielordzeniowe

• Systemy klastrowe

Symetryczne Przetwarzanie Wieloprocesowe

• Symetryczne przetwarzanie wieloprocesowe (SMP):

każdy procesor wykonuje wszystkie zadania, w tym funkcje SO i procesy użytkownika

• Zła skalowalność – rywalizacja o magistrali systemowej staje się wąskim gardłem

Nierównomierny Dostęp do Pamięci

• Nierównomierny dostęp do pamięci (NUMA) – każdy procesor (lub grupa procesorów) jest wyposażony we własną pamięć lokalną, do której można uzyskać dostęp za pośrednictwem szybkiej lokalnej magistrali

• Procesory są połączone wspólnym interkonektem,

więc wszystkie procesory współużytkują jedną fizyczną przestrzeń adresową

• Systemy NUMA można skalować bardziej efektywnie w miarę dodawania kolejnych procesorów

• Potencjalna wada - zwiększone opóźnienie, gdy procesor musi uzyskać dostęp do pamięci zdalnej

Architektura NUMA

Ogólna Struktura Systemu

Klastrowego

Systemy Klastrowe

• Klaster składa się z kilku systemów komputerowych połączonych za pośrednictwem sieci

• Usługa wysokiej dostępności:

• zgrabna degradacja

• odporne na uszkodzenia

• Klastrowanie asymetryczne: jedna maszyna

znajduje się w stanie gotowości do pracy, podczas gdy druga obsługuje aplikacje

• Klastrowanie symetryczne: co najmniej dwa hosty obsługują aplikacje i monitorują się nawzajem

Operacje Systemu

Operacyjnego

Multiprogramowanie

• System operacyjny zapewnia środowisko, w którym wykonywane są programy

• Jednym z najważniejszych aspektów SO jest możliwość uruchamiania wielu programów

• Multiprogramowanie zwiększa wykorzystanie procesora

• W systemie wieloprogramowym program w trakcie wykonywania nazywa się procesem

Wielozadaniowość

• Wielozadaniowość jest logicznym rozszerzeniem multiprogramowania

• W systemach wielozadaniowych procesor wykonuje wiele procesów, przełączając się między nimi, ale przełączenia występują często, zapewniając

użytkownikowi szybki czas reakcji

Multiprogramowanie i

Wielozadaniowość (kont.)

• Posiadanie kilku procesów w pamięci w tym samym czasie wymaga pewnej formy zarządzania pamięcią

• Jeśli kilka procesów jest gotowych do uruchomienia w tym samym czasie, system musi wybrać, który

proces będzie uruchamiany w następnej kolejności – planowanie procesora

• Typową metodą zapewnienia rozsądnego czasu reakcji jest pamięć wirtualna. Robi abstrakcję pamięci głównej jako dużej, jednolitej macierzy pamięci, oddzielając pamięć logiczną od pamięci fizycznej

Multiprogramowanie i

Wielozadaniowość (kont.)

• Systemy wieloprogramowe i wielozadaniowe muszą również zapewniać system plików

• Aby zapewnić prawidłowe wykonanie, system musi również zapewniać mechanizmy synchronizacji i komunikacji procesów

• SO może zapewnić, że procesy nie zostaną zakleszczone (ang. deadlock)

Obsługa w Dwóch Trybach

• Konieczne jest rozróżnienie między wykonaniem kodu systemu operacyjnego a kodu użytkownika w celu zapewnienia prawidłowego wykonania

systemu

• Przynajmniej potrzebujemy dwóch oddzielnych trybów działania: trybu użytkownika i trybu jądra

• Bit trybu jest dodawany do sprzętu komputera, aby wskazać bieżący tryb

• Instrukcje uprzywilejowane - mogą być wykonywane tylko w trybie jądra

Przejście z Trybu Użytkownika do

Jądra

Działanie Wielomodowe

• Procesory Intel mają cztery oddzielne pierścienie ochronne

• Systemy ARMv8 mają siedem trybów

• Procesory z wirtualizacją - osobny tryb dla menedżera maszyn

wirtualnych (VMM): więcej uprawnień niż proces

użytkownika, ale mniej niż jądro

Cykl Życia Instrukcji Wykonania

• Kontrola początkowa znajduje się w systemie

operacyjnym, gdzie instrukcje są wykonywane w trybie jądra

• Po nadaniu kontroli aplikacji użytkownika tryb zostaje ustawiony na tryb użytkownika

• W końcu sterowanie jest przełączane z powrotem do systemu operacyjnego przez przerwanie,

pułapkę lub wywołanie systemowe

• Obsługa w dwóch trybach zapewnia lepszą ochronę systemu operacyjnego

Cykl Życia Instrukcji Wykonania:

Wywołania Systemowe

• Wywołania systemowe udostępniają programowi użytkownika zasoby, aby poprosił SO o wykonanie zadań zarezerwowanych dla systemu operacyjnego w imieniu programu użytkownika

• Kiedy wywołanie systemowe jest wykonywane, jest ono zazwyczaj traktowane przez sprzęt jako

przerwanie programowe

• Sterowanie przechodzi przez wektor przerwań do procedury serwisowej w systemie operacyjnym, a bit trybu jest ustawiony na tryb jądra

Naruszenia Zasad

• Sprzęt ochronny wykrywa błędy, które naruszają tryby

• Błędy te są zwykle obsługiwane przez SO

• Jeśli program użytkownika w jakiś sposób zawodzi, sprzęt przechwytuje system operacyjny

• Pułapka przekazuje sterowanie przez wektor przerwań do SO, tak jak to robi przerwanie

• Gdy wystąpi błąd programu, system operacyjny musi zakończyć program nieprawidłowo

Regulator Czasu

• System operacyjny musi utrzymywać kontrolę nad procesorem - regulator czasu

• Regulator czasu można ustawić tak, aby przerwał

działanie komputera po określonym czasie: stałym lub zmiennym

• Zmienny regulator czasu jest na ogół realizowany przez zegar o stałej szybkości i licznik

• Przed przekazaniem kontroli użytkownikowi SO zapewnia, że regulator czasu jest ustawiony na przerwanie

• Instrukcje modyfikujące zawartość regulatora czasu są uprzywilejowane

Zarządzanie Zasobami

Zarządzanie Procesami

• Program nie może nic zrobić, dopóki jego instrukcje nie zostaną wykonane przez procesor

• Proces wymaga pewnych zasobów – w tym czasu procesora, pamięci, plików i urządzeń wejścia / wyjścia – w celu wykonania tego zadania

• Proces jednowątkowy ma jeden licznik programu określający następną instrukcję do wykonania

Zarządzanie Procesami

System operacyjny odpowiada za następujące czynności związane z zarządzaniem procesami:

• Tworzenie i usuwanie zarówno procesów użytkownika, jak i systemu

• Planowanie procesów i wątków na procesorach

• Zawieszanie i wznawianie procesów

• Zapewnienie mechanizmów do synchronizacji procesów

• Zapewnienie mechanizmów komunikacji procesowej

Zarządzanie Pamięcią

• Główna pamięć ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania systemu komputerowego

• Pamięć główna (RAM) to duża tablica bajtów; każdy bajt ma swój własny adres

• Aby program mógł zostać wykonany, musi zostać zmapowany na adresy bezwzględne i załadowany do pamięci

• Kilka programów w pamięci – potrzeba zarządzania pamięcią

Zarządzanie Pamięcią

System operacyjny odpowiada za następujące czynności związane z zarządzaniem pamięcią:

• Śledzenie, które części pamięci są obecnie używane i który proces ich używa

• Przydzielanie i zwalnianie pamięci w razie potrzeby

• Podejmowanie decyzji, które procesy (lub części procesów) i dane powinny być przeniesione do i z pamięci

Zarządzanie Systemem Plików

• Aby system komputerowy był wygodny dla użytkowników, system operacyjny zapewnia jednolity logiczny widok przechowywania informacji

• System operacyjny abstrahuje od fizycznych właściwości urządzeń pamięci masowej, aby zdefiniować logiczną jednostkę pamięci – plik

• System operacyjny mapuje pliki na nośniki fizyczne i uzyskuje dostęp do tych plików za pośrednictwem urządzeń pamięci masowej

Zarządzanie Systemem Plików

System operacyjny odpowiada za następujące czynności związane z zarządzaniem plikami:

• Tworzenie i usuwanie plików

• Tworzenie i usuwanie katalogów

• Obsługa prymitywów do manipulowania plikami i katalogami

• Odwzorowywanie (mapowanie) plików na pamięć masową

• Tworzenie kopii zapasowej plików na stabilnym (nieulotnym) nośniku pamięci

Zarządzanie Pamięcią Masową

System operacyjny odpowiada za następujące czynności związane z zarządzaniem pamięcią masową:

• Montowanie i odmontowanie

• Zarządzanie wolnym miejscem

• Przydział pamięci

• Planowanie dysku

• Partycjonowanie

• Ochrona

Zarządzanie Pamięcią Podręczną

Poziom 1 2 3 4 5

Nazwa rejestry pamięć

podręczna

pamięć główna

dysk SSD dysk HDD

Typowy rozmiar < 1 KB < 16MB < 64GB < 1 TB < 10 TB Technologia

wdrażania

pamięć

niestandardowa z wieloma

portami CMOS

on-chip lub off-chip CMOS SRAM

CMOS DRAM pamięć flash dysk

magnetyczny

Czas dostępu (ns) 0.25-0.5 0.5-25 80-250 25,000-50,000 5,000,000

Przepustowość (MB/sec)

20,000 -100,000 5,000 -10,000 1,000 - 5,000 500 20 – 150

Zarządzany przez kompilator sprzęt

komputerowy

system operacyjny

system operacyjny

system operacyjny Wspierany przez pamięć

podręczna

pamięć główna

dysk dysk dysk lub taśma

Zarządzanie Pamięcią Podręczną

• Buforowanie to ważna zasada systemów komputerowych

• Ponieważ pamięć podręczna ma ograniczony rozmiar, zarządzanie pamięcią podręczną jest ważnym problemem projektowym

• Staranny dobór rozmiaru pamięci podręcznej i polityki zastępczej może spowodować znaczne zwiększenie wydajności

Zarządzanie Systemem Wejścia / Wyjścia

• Jednym z celów systemu operacyjnego jest ukrycie specyfiki poszczególnych urządzeń sprzętowych od użytkownika

• Podsystem wejścia / wyjścia składa się z kilku komponentów:

• Komponent zarządzania pamięcią, który obejmuje buforowanie, pamięć podręczną i spooling

• Ogólny interfejs między urządzeniem a sterownikiem

• Sterowniki dla konkretnych urządzeń sprzętowych

Bezpieczeństwo i

Ochrona

Ochrona Danych

• Pliki, segmenty pamięci, procesor i inne zasoby

mogą być obsługiwane tylko przez te procesy, które uzyskały odpowiednią autoryzację z systemu

operacyjnego

• Ochrona to dowolny mechanizm kontrolujący dostęp procesów lub użytkowników do zasobów zdefiniowanych przez system komputerowy

• System zorientowany na ochronę zapewnia środki pozwalające na rozróżnienie między

autoryzowanym a nieautoryzowanym użyciem

Bezpieczeństwo

• Zadaniem bezpieczeństwa jest obrona systemu przed atakami zewnętrznymi i wewnętrznymi:

• wirusy i robaki

• ataki typu odmowa usługi (DoS)

• kradzież tożsamości

• kradzież usługi (nieautoryzowane użycie systemu)

• Zapobieganie niektórym z tych ataków jest uważane za funkcję systemu operacyjnego w

niektórych systemach; inne systemy pozostawiają je polityce lub dodatkowemu oprogramowaniu

Wirtualizacja

Wirtualizacja

• Wirtualizacja to technologia, która pozwala na abstrahowanie sprzętu z jednego komputera w

kilku różnych środowiskach wykonawczych, tworząc w ten sposób wrażenie, że każde oddzielne

środowisko działa na swoim prywatnym komputerze

• Wirtualizacja umożliwia uruchomienie systemów operacyjnych jako aplikacji w innych systemach operacyjnych

Emulacja

• Emulacja obejmuje symulację sprzętu

komputerowego w oprogramowaniu i jest zwykle używana, gdy źródłowy typ procesora jest inny niż docelowy

• Emulacja ma wysoką cenę

• Każda instrukcja maszynowa, która działa natywnie w systemie źródłowym, musi zostać

przetłumaczona na równoważną funkcję w systemie docelowym, co często prowadzi do kilku instrukcji docelowych

Architektura Hyper-V

Architektura XenClient

Systemy Rozproszone

Systemy Rozproszone

• System rozproszony to zbiór fizycznie oddzielnych, możliwie heterogenicznych systemów

komputerowych, które są połączone w sieć, aby zapewnić użytkownikom dostęp do różnych

zasobów, utrzymywanych przez system

• Dostęp do udostępnionego zasobu zwiększa szybkość obliczeń, funkcjonalność, dostępność danych i niezawodność

Sieciowe i Rozproszone Systemy Operacyjne

• Sieciowy system operacyjny to system operacyjny, który udostępnia funkcje sieciowe, które umożliwia różnym procesom na różnych komputerach

wymianę komunikatów

• Komputer działający w sieciowym SO działa

autonomicznie, chociaż jest świadomy sieci i może komunikować się z innymi komputerami

• Rozproszony system operacyjny zapewnia mniej autonomiczne środowisko

• Różne komputery komunikują się wystarczająco blisko, aby zapewnić iluzję, że tylko jeden system operacyjny kontroluje sieć

Wprowadzenie.

Streszczenie

Streszczenie (1)

• System operacyjny to oprogramowanie, które zarządza sprzętem komputerowym, a także

zapewnia środowisko do uruchamiania programów.

• Przerwania są kluczowym sposobem interakcji sprzętu z systemem operacyjnym. Urządzenie

sprzętowe wyzwala przerwanie, wysyłając sygnał do procesora CPU, aby ostrzec, że pewne zdarzenie

wymaga uwagi. Przerwanie jest zarządzane przez procedurę obsługi przerwań.

Streszczenie (2)

• Aby komputer mógł uruchamiać programy, one

muszą znajdować się w głównej pamięci, która jest jedynym obszarem pamięci, do którego procesor może uzyskać bezpośredni dostęp.

• Pamięć główna to zwykle pamięć ulotna, która traci swoją zawartość, gdy zasilanie jest wyłączone lub utracone.

• Pamięć nieulotna jest rozszerzeniem pamięci

głównej i jest w stanie utrzymać duże ilości danych na stałe.

Streszczenie (3)

• Najpopularniejszym nieulotnym urządzeniem pamięci masowej jest dysk twardy, który może przechowywać zarówno programy, jak i dane.

• Szeroka gama systemów pamięci masowej w

systemie komputerowym może być zorganizowana w hierarchię według szybkości i kosztów. Wyższe poziomy są drogie, ale są szybkie. Gdy

przechodzimy w dół hierarchii, koszt na bajt zwykle zmniejsza się, podczas gdy czas dostępu wzrasta.

Streszczenie (4)

• Nowoczesne architektury komputerowe są

systemami wieloprocesorowymi, w których każdy procesor zawiera kilka rdzeni obliczeniowych.

• Nowoczesne systemy operacyjne wykorzystują multiprogramowanie, które umożliwia

jednoczesne zapisanie kilku zadań w pamięci, dzięki czemu procesor zawsze ma zadanie do wykonania.

• Wielozadaniowość jest rozszerzeniem

multiprogramowania, w którym algorytmy

planowania CPU szybko przełączają się między

procesami, zapewniając użytkownikom szybki czas reakcji.

Streszczenie (5)

• Aby uniemożliwić programom użytkownika

zakłócenie prawidłowego działania systemu, sprzęt systemu ma dwa tryby: tryb użytkownika i tryb

jądra.

• Różne instrukcje są uprzywilejowane i mogą być wykonywane tylko w trybie jądra. Przykłady

obejmują instrukcję przejścia do trybu jądra, sterowania wejściem / wyjściem, zarządzania

regulatorem czasowym i zarządzania przerwaniami.

Streszczenie (6)

• Proces jest podstawową jednostką pracy w

systemie operacyjnym. Zarządzanie procesami obejmuje tworzenie i usuwanie procesów oraz zapewnienie mechanizmów umożliwiających komunikację i synchronizację procesów.

• System operacyjny zarządza pamięcią, śledząc, które części pamięci są używane i przez kogo. Jest również odpowiedzialny za dynamiczne

przydzielanie i zwalnianie przestrzeni pamięci.

Streszczenie (7)

• Przestrzeń dyskowa jest zarządzana przez system operacyjny; obejmuje to zapewnienie systemów plików do reprezentowania plików i katalogów oraz zarządzania przestrzenią na urządzeniach pamięci masowej.

• Systemy operacyjne zapewniają mechanizmy

ochrony i bezpieczeństwa systemu operacyjnego i użytkowników.

• Wirtualizacja obejmuje abstrahowanie sprzętu komputera do kilku różnych środowisk

wykonawczych.