1Sissejuhatus operatsioonisüsteemidesse

1.1 Operatsioonisüsteemide eesmärk ja funktsioonid

Arvuti operatsioonisüsteem on omavahel ühendatud programmide kogum, mis toimib liidesena ühelt poolt rakenduste ja kasutajate ning teiselt poolt arvuti riistvara vahel. Operatsioonisüsteem täidab kahte funktsioonide rühma:

Pakub kasutajale või programmeerijale reaalse arvutiriistvara asemel laiendatud virtuaalmasinat;

Suurendab arvuti kasutamise efektiivsust, hallates selle ressursse ratsionaalselt vastavalt mõnele kriteeriumile.

Kasutajat reeglina arvuti riistvara üksikasjad ei huvita, ta näeb seda kui rakenduste kogumit, mida saab kirjutada ühes programmeerimiskeeles. Operatsioonisüsteem pakub programmeerijale mitmeid funktsioone, mida programmid saavad kasutada spetsiaalsete juhiste kaudu, mida nimetatakse süsteemikõnedeks. Seetõttu sisaldab tarkvararakendus palju süsteemikõnesid, mis on vajalikud näiteks failidega töötamiseks. Operatsioonisüsteem peidab programmeerija eest riistvara üksikasjad ja pakub mugavat liidest operatsioonikeskkonna süsteemi käivitamiseks.

Samal ajal toimib operatsioonisüsteem ressursihaldurina. Selle lähenemisviisi kohaselt on operatsioonisüsteemi ülesanne tagada protsessorite, mälu ja sisend-väljundseadmete organiseeritud ja kontrollitud jaotus erinevate programmide vahel. Operatsioonisüsteemi toimimisel on järgmised funktsioonid:

Operatsioonisüsteemi funktsioonid töötavad samamoodi nagu ülejäänud tarkvara – need on realiseeritud eraldi programmide või programmide komplektina, jooksvate protsessidena;

Operatsioonisüsteem peab juhtimise üle andma teistele protsessidele ja ootama, kuni protsessor annab talle taas aega oma ülesannete täitmiseks.

Ressursihaldus hõlmab järgmisi tavalisi ressurssidest sõltumatuid ülesandeid.

Ressursi planeerimine - see tähendab, et määratakse kindlaks, milline protsess, millal ja millises koguses (kui ressurssi saab jaotada osade kaupa) peaks selle ressursi eraldama;

Ressursitaotluste rahuldamine;

Olukorra jälgimine ja ressursi kasutamise arvestus - ehk operatiivinfo pidamine selle kohta, kas ressurss on hõivatud või vaba ning milline osa ressursist on juba eraldatud;

Protsessidevaheliste konfliktide lahendamine.

Ressursihaldus hõlmab nende multipleksimist (jaotamist) kahel viisil: ajas ja ruumis. Kui ressurss on aja peale hajutatud, kasutavad seda kordamööda erinevad kasutajad ja programmid. Esmalt saab üks neist ligipääsu ressursikasutusele, seejärel teine ​​jne. Näiteks soovivad mitmed programmid ligi pääseda protsessorile. Sellises olukorras võimaldab operatsioonisüsteem esmalt protsessorile juurdepääsu ühele programmile, seejärel, kui see on töötanud piisavalt kaua, teisele programmile, seejärel järgmisele ja lõpuks jälle esimesele programmile. Määrata, kui kaua ressurssi õigeaegselt kasutatakse, kes on järgmine ja kui kauaks ressurssi talle pakutakse, on operatsioonisüsteemi ülesanne. Teine jaotusliik on ruumiline multipleksimine. Selle asemel, et kordamööda töötada, saab iga klient osa ressursist. Tavaliselt jagatakse RAM-i mitme töötava programmi vahel, et need kõik saaksid korraga mälus olla (näiteks kasutades protsessorit kordamööda). Eeldades, et mitme programmi mahutamiseks on piisavalt mälu, on tõhusam hoida mälus mitu programmi, kui eraldada kogu mälu ühele programmile, eriti kui see vajab vaid väikest osa saadaolevast mälust. Loomulikult tekitab see probleeme õiglase jaotuse, mälukaitse ja muu sellisega ning selliste probleemide lahendamiseks on olemas operatsioonisüsteem.

1.2 Operatsioonisüsteemide ajalugu

Tavaliselt seostatakse operatsioonisüsteemide arengulugu arvutite arengu ajalooga. Esimese arvutiidee pakkus üheksateistkümnenda sajandi keskel välja inglise matemaatik Charles Babbage. Ta töötas välja nn mehaanilise "analüütilise mootori", mis aga korralikult ei töötanud. Järgnevalt on toodud arvutite põlvkonnad ja nende seos operatsioonisüsteemidega.

Esimene põlvkond 1945-1955

Arvutid koosnesid vaakumtorudest ja patch-paneelidest. Kõrgeim saavutus on perfokaartide tootmine. Õhukesest papist valmistatud perfokaart tähistab teavet kaardi teatud kohtades olevate aukude olemasolu või puudumise kaudu. Operatsioonisüsteem on puudu.

Teine põlvkond 1955-1965

Arvutite aluseks on transistorid ja partiitöötlussüsteemid. Neid iseloomustasid perfokaartide pakid ja seadmed magnetlintide salvestamiseks. Programmeerisime peamiselt Fortrani ja Assembleri keeltes Fortrani monitorisüsteemi (FMS) ja IBSYS operatsioonisüsteemide jaoks.

Kolmas põlvkond 1965-1980

Perioodile on iseloomulik nii integraallülituste ilmumine kui ka multitegumtöötlus ehk, nagu teisiti nimetatakse, multiprogrammeerimine. IBM toodab mitmesuguseid masinaid, alustades IBM/360-st. Nende jaoks kirjutati operatsioonisüsteem OS/360, mis oli umbes 1000 korda suurem kui teise põlvkonna FMS. Selles etapis ilmub multitegumtöötluse tööstuslik teostus - arvutusprotsessi korraldamise meetod, kus mitu programmi olid samaaegselt arvuti mälus, täites vaheldumisi samal protsessoril.

Teised selle perioodi tuntud operatsioonisüsteemid on CTSS (Compatible Time Sharing System) ja MULTICS (Multiplex Information and Computing Service), mille eesmärk oli võimaldada sadadel kasutajatel ühele masinale korraga juurde pääseda. Selle süsteemi edasiarendamine kasvas UNIXiks.

Neljas põlvkond 1980 – praegu

Seda perioodi seostatakse suurte integraallülituste tulekuga. 1974. aastal andis Intel välja esimese universaalse 8-bitise protsessori Intel 8080. 80ndate alguses töötas IBM välja personaalarvuti IBM PC. Samal ajal ilmus MS-DOS-i esimene versioon. Kõik seni välja töötatud operatsioonisüsteemid toetasid kasutajaga suhtlemiseks ainult tekstirežiimi.

Esimene katse luua kasutajasõbralik graafiline liides viidi läbi Apple Macintoshis. Tema edu mõjul avaldab Microsoft MS-DOS-i jaoks graafilise kesta - Windows. Ja alates 1995. aastast anti välja Windows 95, millest sai autonoomne süsteem. Hiljem arendati Windows 95 ja teiste Windows NT süsteemide baasil välja ka hetkel olemasolevad operatsioonisüsteemid - Windows 2000, XP, Vista jt.

1.3 Operatsioonisüsteemide klassifikatsioon

Operatsioonisüsteeme on palju ja mitte kõik ei tea neid. Järgmisena vaadeldakse 7 tüüpi erinevat operatsioonisüsteemi, alates suurtest kuni väikesteni.

Suurarvuti operatsioonisüsteemid

Suurarvuti on suure jõudlusega üldotstarbeline arvuti, millel on märkimisväärne hulk RAM-i ja välismälu, mis on mõeldud intensiivseks arvutustööks. Need on tavaliselt toasuurused arvutid ja neid leidub suurkorporatsioonides. Tavaliselt sisaldavad suurarvutid tuhandeid kettaid ja terabaite RAM-i.

Suurarvuti operatsioonisüsteemid on peamiselt keskendunud paljude samaaegsete tööde käsitlemisele, millest enamik nõuab tohutul hulgal I/O-d. Süsteem peab vastama tuhandetele päringutele sekundis. Näiteks on OS/390, mis arenes välja 3. põlvkonna OS/360 operatsioonisüsteemist.

Serverite operatsioonisüsteemid

Need operatsioonisüsteemid töötavad personaalarvutite, tööjaamade või isegi suurarvutite serverites. Serverid võimaldavad töötada printimisseadmete, failide või Internetiga. Nende operatsioonisüsteemide hulka kuuluvad Unix, Linux, Windows 2003 Server jne.

Mitme protsessoriga operatsioonisüsteemid

Neid süsteeme kasutatakse mitme keskprotsessoriga arvutites. Need nõuavad spetsiaalseid operatsioonisüsteeme, kuid on tavaliselt serveri operatsioonisüsteemide modifikatsioonid.

Personaalarvutite operatsioonisüsteemid

Nende süsteemide põhikriteeriumiks on mugav liides ühele kasutajale. Tuntuimad süsteemid: Windows 98, 2000, XP, Vista seeria; Macintosh, Linux.

Reaalajas operatsioonisüsteemid

Nende süsteemide peamine parameeter on aeg. Tööstusprotsesside juhtimissüsteemides on vaja selgelt sünkroniseerida konveieri, erinevate tööstusrobotite tööaeg. See on raske reaalajas süsteem. Samuti on paindlikud reaalajas süsteemid - see võimaldab operatsiooni tähtaegadest mööda minna, näiteks multimeediasüsteemid. Reaalaja operatsioonisüsteemide hulka kuuluvad VxWorks ja QNX.

Manustatud operatsioonisüsteemid

Nende hulka kuuluvad PDA (Personal Digital Assistant) operatsioonisüsteemid. Lisaks töötavad sisseehitatud süsteemid autodes, televiisorites, mobiiltelefonides. Nendel operatsioonisüsteemidel on tavaliselt kõik reaalajas operatsioonisüsteemide omadused, millel on piiratud mälu, võimsus jne. Süsteemid on näiteks PalmOS, Windows CE.

Kiipkaartide operatsioonisüsteemid

Kiipkaart on krediitkaardisuurune seade, mis sisaldab keskseadet. Sellistel süsteemidel on suured võimsus- ja mälupiirangud. Mõned haldavad ainult ühte tehingut – näiteks elektroonilist makset. Valitud kiipkaardid sisaldavad Java virtuaalmasina tuge.

1.4 Arvuti riistvara ülevaade

Operatsioonisüsteem on tihedalt seotud selle arvuti riistvaraga, milles see peaks töötama. Riistvara mõjutab operatsioonisüsteemi käsukomplekti ja selle ressursside haldamist. Põhimõtteliselt saab lihtsat arvutit kujutada joonisel 1 näidatud mudelina. Seda struktuuri kasutati IBM PC esimestel mudelitel.

Joonis 1 – mõned personaalarvuti komponendid

Joonisel on keskprotsessor, mälu, sisend-väljundseadmed ühendatud süsteemisiiniga, mille kaudu nad vahetavad teavet.

Protsessor

Arvuti "aju" on keskprotsessor (CPU). See tõmbab mälust juhiseid ja täidab need. Tavaline protsessori tsükkel näeb välja selline: esimene käsk loetakse mälust, dekodeeritakse selle tüübi ja operandide määramiseks, täidab käsu, seejärel loeb ja dekodeerib järgmised käsud. Nii käivitatakse programme.

Igal protsessoril on käskude komplekt, mida ta saab täita. Kuna mälule juurdepääs käskude või andmekogumi vastuvõtmiseks võtab palju kauem aega kui nende käskude täitmine, sisaldavad kõik protsessorid muutujate ja vahetulemuste salvestamiseks sisemisi registreid. Seetõttu sisaldab käsustik tavaliselt juhiseid sõna mälust registrisse laadimiseks ja sõna registrist mällu salvestamiseks. Lisaks muutujate salvestamiseks kasutatavatele põhiregistritele on enamikul protsessoritel mitu eriregistrit, mida kasutatakse muutujate salvestamiseks, samuti spetsiaalsed registrid, mis on programmeerijatele nähtavad.

Protsessori aja multipleksimisel peatab operatsioonisüsteem töötava programmi, et käivitada mõni teine. Iga kord, kui selline katkestus tekib, peab operatsioonisüsteem salvestama kõik protsessori registrid, et hiljem, kui katkestatud programm oma tööd jätkab, saaks need taastada.

Protsessori jõudluse parandamiseks loobusid nende arendajad lihtsast mudelist, kui ühe taktitsükli jooksul saab lugeda, dekodeerida ja täita ainult ühte käsku. Kaasaegsetel protsessoritel on võimalus täita mitut käsku korraga.

Enamikul protsessoritel on kaks töörežiimi: kernelirežiim ja kasutajarežiim. Kui protsessor töötab kerneli režiimis, suudab see täita kõiki käsukomplekti juhiseid ja kasutada kõiki riistvara võimalusi. Operatsioonisüsteem töötab kerneli režiimis, võimaldades juurdepääsu kogu riistvarale. Seevastu kasutajad töötavad kasutajarežiimis, mis võimaldab käivitada programmide alamhulka ja teeb kättesaadavaks ainult riistvara alamhulga.

Mälu

Iga arvuti teine ​​põhikomponent on mälu. Ideaalis peaks mälu olema võimalikult kiire (kiirem kui ühe käsu töötlus, et protsessor ei aeglustaks ligipääsu piisavalt suurele ja üliodavale mälule). Praeguseks ei ole ühtegi tehnoloogiat, mis vastaks kõigile neile nõuetele. Seetõttu on veel üks lähenemine.

Mälusüsteem on konstrueeritud kihtide hierarhiana, mida illustreerib joonis 2. Hierarhias allapoole liikudes suureneb ülalt alla kaks parameetrit: juurdepääsuaeg, mälumaht.

Ülemine kiht koosneb protsessori sisemistest registritest, nii et neile juurdepääsul ei teki viivitust. Sisemised registrid salvestavad vähem kui 1 Kb teavet. Programmid saavad registritega manipuleerida ilma riistvaralise sekkumiseta. Juurdepääs registritele on kiireim – paar nanosekundit.

Järgmine kiht on vahemälu, mida juhib enamasti riistvara. Vahemälu kõige sagedamini kasutatavad alad on salvestatud CPU sees asuvasse kiiresse vahemällu. Kui programm peab lugema sõna mälust, määrab vahemälu kiip, kas soovitud rida on vahemälus; kui on, pääseb vahemällu tõhusalt juurde. Vahemälu on selle kõrge hinna tõttu piiratud. Kaasaegsetel masinatel on kaks või kolm vahemälu taset, millest igaüks on aeglasem ja suurem kui eelmine. Vahemälu suurus ulatub kümnetest kilobaitidest mitme megabaidini. Juurdepääsuaeg on mõnevõrra pikem kui registrite puhul.

Joonis 2 - Mälu hierarhiline struktuur

Sellele järgneb RAM (RAM - Random Acces Memory või muutmälu) - masina salvestusseadme peamine tööpiirkond. Kõik CPU taotlused, mida vahemälu ei suuda täita, lähevad töötlemiseks RAM-i. Mahud sadadest megabaitidest mitme gigabaidini. Juurdepääsuaeg on kümneid nanosekundeid.

Järgmisena tuleb magnetketas. Kettamälu on kaks suurusjärku odavam kui RAM biti kohta ja kaks suurusjärku suurem. Kettal on üks probleem – juhuslik juurdepääs sellel olevatele andmetele võtab aega umbes kolm suurusjärku kauem. Kõvaketaste (HDD) väikese kiiruse põhjuseks on see, et draiv on mehaaniline struktuur. See koosneb ühest või mitmest metallplaadist, mis pöörlevad teatud kiirustel, näiteks 7200 p/min. Kettamahud kasvavad nüüd kiiresti, enamiku kasutajate jaoks on müügil sadu gigabaite kettaid. Juurdepääsuaeg on vähemalt 10 µs.

Lindi kasutatakse sageli kõvaketaste varundamiseks või väga suurte andmekogumite salvestamiseks. Praegu on muidugi haruldane, kus magnetlinte kasutatakse, kuid siiski pole need veel kasutusest kadunud. Magnetlindi tasemele kuuluvad ka CD-d, DVD-d ja välkmälu. Juurdepääsuaega mõõdetakse sekundites.

Lisaks kirjeldatud tüüpidele on arvutitel väike kogus püsimälu. Erinevalt RAM-ist ei kaota see toite väljalülitamisel oma sisu. Seda nimetatakse ROM-iks või ROM-iks. ROM programmeeritakse tootmisprotsessi käigus ja selle sisu ei saa hiljem muuta. See mälu on üsna kiire ja odav. Arvuti käivitamisel kasutatavad alglaadimisprogrammid on ROM-is. Lisaks sisaldavad mõned I/O-kaardid ROM-i madala taseme seadmete juhtimiseks. Mäluvorm, mida nimetatakse CMOS-iks, on muutlik. CMOS-i kasutatakse praeguse kuupäeva, kellaaja ja konfiguratsiooniseadete salvestamiseks, näiteks milliselt kõvakettalt käivitada. See mälu saab toidet paigaldatud akust.

I/O seadmed

Operatsioonisüsteem suhtleb I/O-seadmetega nii, nagu oleksid need ressursid. I/O-seadmed koosnevad tavaliselt kontrollerist ja seadmest endast.

Kontroller - kiipide komplekt plaadil, mis on sisestatud pessa, füüsiline juhtimisseade. See aktsepteerib operatsioonisüsteemi käske (näiteks juhiseid seadmest andmete lugemiseks) ja täidab neid. Seadme tegelik juhtimine on väga keeruline ja nõuab suurt detailsust. Seetõttu on kontrolleri ülesanne pakkuda operatsioonisüsteemile lihtsat liidest.

Järgmine osa on seade ise. Seadmetel on üsna lihtsad liidesed, kuna nende võimalused on väikesed ja need tuleb viia ühtsesse standardisse. Ühtset standardit on vaja näiteks selleks, et iga IDE-kettakontroller (Integrated Drive Electronics) saaks juhtida mis tahes IDE-ketast. IDE-liides on standardne draividele Pentium-põhistes arvutites ja ka muudes arvutites. Kuna tegelik seadme liides on kontrolleri poolt peidetud, näeb operatsioonisüsteem ainult kontrolleri liidest, mis võib seadme enda liidesest oluliselt erineda.

Kuna igat tüüpi kontrollerid on erinevad, vajavad nad erinevat tarkvara. Programm, mis kontrolleriga suhtleb, on seadme draiver. Iga kontrolleri tootja peab pakkuma toetatud operatsioonisüsteemide jaoks draivereid. Draiveri kasutamiseks peab see olema installitud operatsioonisüsteemi, et see saaks töötada kerneli režiimis. Draiveri kernelisse installimiseks on kolm võimalust:

Ühendage kernel uuesti uue draiveriga ja seejärel taaskäivitage operatsioonisüsteem (nii töötavad paljud Unixi operatsioonisüsteemid);

Looge operatsioonisüsteemis sisalduvasse faili kirje, milles öeldakse, et draiver on vajalik, ja seejärel taaskäivitage süsteem; esmase alglaadimise ajal leiab operatsioonisüsteem ise vajalikud draiverid ja laadib need alla (nii töötab Windows);

Operatsioonisüsteem suudab uusi draivereid ilma katkestusteta vastu võtta ja kiiresti installida, ilma et oleks vaja taaskäivitada. See meetod on muutumas üha tavalisemaks. Sellised seadmed nagu USB, IEEE 1394 siinid vajavad alati dünaamiliselt laaditud draivereid.

Andmete sisestamist/väljastamist saab teha kolmel erineval viisil.

Kõige lihtsamal viisil väljastab kasutajaprogramm süsteemipäringu, mille kernel tõlgib draiverile vastavaks protseduurikutseks, seejärel käivitab draiver I/O protsessi. Sel ajal teostab see lühikest programmitsüklit, küsides pidevalt seadet, millega see töötab. Kui sisend-/väljundtoimingud on lõpule viidud, paigutab draiver andmed vajalikku kohta ja naaseb algsesse olekusse. Seejärel tagastab operatsioonisüsteem juhtimise kõne teinud programmile. See meetod ootab valmisolekut (aktiivne ootamine). Sellel on üks puudus: protsessor peab seadmelt küsitlema, kuni see on valmis.

Draiver käivitab seadme ja palub sellel väljastada katkestused, kui I/O on lõpetatud; pärast seda tagastab juht operatsioonisüsteemi juhtimise ja see hakkab täitma muid toiminguid. Kui kontroller tuvastab andmeedastuse lõppemise, genereerib see katkestuse toimingu lõpetamise kohta. Katkestusi kasutaval I/O protsessil on neli etappi (joonis 3). Esimeses etapis saadab draiver kontrollerile käsu, kirjutades teabe seadmeregistritesse. Seejärel käivitab kontroller seadme. Kui kontroller lõpetab edastamiseks kästud baitide arvu lugemise või kirjutamise, saadab see määratud siinijuhtmete abil signaali katkestuskontrolleri kiibile. See on teine ​​samm. Kolmandas etapis, kui katkestuskontroller on valmis katkestusi käsitlema, saadab ta signaali teatud CPU viigule, teavitades seda sel viisil. Neljandas etapis lisab katkestuskontroller seadme numbri siinile, et CPU saaks teada, milline seade on lõpetatud.

Kolmas sisend-väljundteabe meetod on spetsiaalse DMA (Direct Memory Access) kontrolleri kasutamine. DMA juhib bittide voogu RAM-i ja mõne kontrolleri vahel ilma protsessori sekkumiseta. Protsessor pääseb juurde DMA-kiibile, ütleb sellele ülekantavate baitide arvu, samuti seadme ja mälu aadressi ning andmeedastuse suuna. Lõpetamisel algatab DMA katkestuse, mida käsitletakse tavapärasel viisil.

Joonis 3 – I/O-seadme käivitamisel ja katkestuse vastuvõtmisel tehtud toimingud

Rehvid

Protsessori ja mälu kiiruse suurenemise tõttu lisati süsteemi täiendavad siinid nii I/O seadmete side kiirendamiseks kui ka andmete edastamiseks protsessori ja mälu vahel. Joonisel 4 on esimeste Pentiumite arvutussüsteemi diagramm.

Sellel süsteemil on 8 siini (vahemälu siin, kohalik siin, mälusiin, PCI, SCSI, USB, IDE, ISA), millest igaühel on oma andmeedastuskiirus ja oma funktsioonid. Arvuti haldamiseks peab operatsioonisüsteemil olema teave kõigi nende siinide kohta.

Keskprotsessor edastab andmed kohaliku siini kaudu PCI-sillakiibile, mis omakorda pääseb mälule spetsiaalse siini kaudu. Pentium I süsteemil on protsessorisse sisse ehitatud esimese taseme (L1) vahemälu ja palju suurem teise taseme (L2) vahemälu, mis on protsessoriga ühendatud eraldi vahemälu siiniga. IDE siini kasutatakse välisseadmete ühendamiseks süsteemiga (CD-ROM, kõvaketas).

Joonis 4 – Pentiumi süsteemi struktuur

USB (Universal Serial Bus) siini eesmärk on ühendada arvutiga täiendavaid sisend/väljundseadmeid, nagu klaviatuur, hiir, printer, välkmälu jne. Aja jooksul ilmuvad ja lisanduvad uued kiiremad rehvid.

Andrei Robatševski

UNIX operatsioonisüsteem

Tunnustus

Raamatu kallal töötades mõtlesin selle meeldiva lõigu sisu mitu korda läbi, lisades sinna iga kord üha uusi ja uusi inimeste nimesid, kelle abita see raamat vaevalt ilmavalgust näinud oleks.

Esiteks on see kirjastuse "BHV-St. Petersburg" direktori Vadim Sergejevi ja minu kolleegi, Vuztelecomcenteri töötaja ja imelise teatmeteose "Interneti kollased leheküljed. Vene ressursid" autori Aleksei teene. Sigalov. Just nemad veensid mind, et sellisest raamatust on kasu ja inspireerisid pliiatsi kätte võtma.

Olen tänulik Vuztelekomtsentri juhtidele Vladimir Vassiljevile ja Sergei Khoruzhnikovile abi ja tähelepanu eest raamatuga tehtavale tööle. Nende toetus ja tolerantne suhtumine minu kui Vuztelecomcenteri arendusdirektori põhiülesannete täitmisesse võimaldas selle töö lõpule viia.

Ilma Kirill Štšukini abita ähvardas raamat ilma illustratsioonideta ilmavalgust näha, mis vaevalt oleks asja selgemaks teinud. Tema kannatlikkus ja professionaalsus võimaldasid muuta ebamäärased visandid täisväärtuslikeks skeemideks, millest raamat sai palju kasu.

Olen korduvalt pöördunud nõu saamiseks UNIX-i ekspertide ja eelkõige kolleegi Konstantin Fedorovi poole. Tema väärtuslikud kommentaarid ja soovitused aitasid mul viia raamatu selle praegusesse vormi.

Samuti soovin tänada OLLY spetsialiste ja eriti selle tehnikadirektorit Vitali Kuzmitševit, kelle nõuanded ja konsultatsioonid on avaldanud positiivset mõju selle raamatu sisule.

Samuti tahaksin avaldada sügavat tänu selle raamatu arvustajatele – Head. Peterburi Riikliku Elektrotehnikaülikooli "arvutitehnika" osakond, tehnikateaduste doktor. Professor D.V. Puzankov ja pea. Peterburi Riikliku Tehnikaülikooli "Info- ja juhtimissüsteemide" osakond, Ph.D. Professor I.G. Tšernorutski abistavate märkuste eest.

Samuti tahaksin tänada Rev. kirjastuse "BHV-Sankt-Peterburg" toimetus Elizaveta Karonikule, kes luges esmalt käsikirja läbi ja tegi positiivse otsuse, usalduse ja raamatu loomise töö koordineerimise eest. Tahaksin avaldada tänu Tatjana Temkinale suurepärase töö eest raamatu toimetamisel. Juhtus, et käsikirja üksikutel lehekülgedel oli vähem olulist materjali kui toimetuslikud parandused, millega ma tavaliselt alati nõustusin.

Ma ei saa jätta avaldamata tänu oma kolleegidele Vladimir Parfjonovile, Juri Gugelile, Juri Kirtšinile, Nina Rubinale, kelle sõbralikust toetusest oli palju abi.

Ja loomulikult tahan tänada oma naist ja tütart kannatlikkuse ja usu eest selle töö edukasse lõpuleviimisse. Pean ka nende ees vabandama, et see töö on minult võtnud olulise osa ajast, mis õigusega neile kuulub.

Teave UNIX-i operatsioonisüsteemi raamatu kohta

Pühendatud oma lähedastele

Raamatu määramine

See raamat ei asenda UNIX-i operatsioonisüsteemi teatmeteoseid ega erinevaid käsiraamatuid. Pealegi on raamatus esitatud teavet mõnikord keeruline leida operatsioonisüsteemiga kaasasolevast dokumentatsioonist. Need väljaanded on täis praktilisi soovitusi, erinevate alamsüsteemide sätete täpseid kirjeldusi, käskude kutsumise vorminguid jne. Samas jäävad sageli kulisside taha sellised küsimused nagu üksikute süsteemikomponentide sisemine arhitektuur, nende koostoime ja tööpõhimõtted. Ilma selle "anatoomia" tundmiseta muutub töö operatsioonisüsteemis päheõpitud käskude kasutamiseks ja vältimatud vead põhjustavad seletamatuid tagajärgi. Teisest küljest on selles raamatus palju vähem tähelepanu pälvinud UNIX-i haldus, konkreetsete alamsüsteemide konfigureerimine ja kasutatavad käsud. Selle raamatu eesmärk on tutvustada UNIX operatsioonisüsteemi põhikorraldust. Tuleb meeles pidada, et nimi UNIX tähistab märkimisväärset operatsioonisüsteemide perekonda, millest igaühel on oma nimi ja ainult sellele omased funktsioonid. Käesolevas raamatus püütakse eraldada UNIXi "genotüübi" ühised elemendid, nimelt põhilised kasutaja- ja programmeerimisliidesed, põhikomponentide otstarve, nende arhitektuur ja interaktsioon, ning selle põhjal esitleda süsteemi kui terve. Samal ajal esitatakse vajaduse korral viited konkreetsele UNIX-i versioonile. Teatud punktide illustreerimiseks kasutati järgmisi operatsioonisüsteeme: Solaris 2.5 firmalt Sun Microsystems, SCO ODT 5.0 firmalt Santa Cruz Operation, BSDi/386 firmalt Berkeley Software Design.

Selle raamatu sünnile eelnesid üle kolme aasta kestnud loengud UNIX-süsteemist Peterburi peenmehaanika ja optika instituudi (Tehnikaülikool) kolmanda kursuse üliõpilastele, samuti sissejuhatav kursus UNIX-i kasutajatele ja administraatoritele. erinevates organisatsioonides. Suurem osa nende kursuste materjalist on raamatus kajastatud.

Raamat võib olla kasulik mitmete loenguprogrammide ettevalmistamisel operatsioonisüsteemi UNIX ja operatsioonisüsteemide organiseerimise põhitõdede kohta üldiselt. 1. peatüki materjal on heaks aluseks UNIX-i sissejuhatavale kursusele. See tutvustab operatsioonisüsteemi kui terviku põhimõisteid ja korraldust. See peatükk sisaldab ka põhiteavet kasutajaliidese ja shell-programmeerimiskeele kohta.

2. peatüki materjali saab kasutada programmeerimiskursustel. Üksikasjalik arutelu peamiste süsteemikutsete ja teegi funktsioonide üle annab üsna täieliku pildi selle operatsioonisüsteemi programmeerimisliidest. Toodud näited illustreerivad käsitletud probleeme ja võivad kajastuda laboripraktikas.

Raamatut saab kasutada ka õpikuna abiturientide jaoks erialadel "Informaatika ja arvutitehnika", "Rakendusmatemaatika ja informaatika" (bakalaureuseõppe ettevalmistamisel) ning erialal "Arvutid, süsteemikompleksid ja võrgud" (a. inseneride ettevalmistamine). võib olla kasulik magistrantide ja magistrantide, aga ka kõigi arvutitehnoloogiale spetsialiseerunud üliõpilaste ettevalmistamisel. Raamat on hea viide ka süsteemi programmeerijatele ja UNIXi administraatoritele. Loodan, et süsteemi sisemise korralduse lähem uurimine aitab neil probleeme tõhusamalt lahendada ja avab katseteks uusi horisonte.

Lõpuks võib raamat pakkuda huvi paljudele kasutajatele, kes soovivad selle operatsioonisüsteemi kohta rohkem teada saada.

Kellele see raamat mõeldud on?

Operatsioonisüsteemist ilma sellega töötamata pole mõtet aru saada. Eelkõige on administraatorile vajalikud teadmised operatsioonisüsteemist, selle korraldusest ja ülesehitusest, s.t. selle hoolduse ja seadistamise eest vastutav isik. Administraatori ülesandeid on palju – kasutaja registreerimisest võrgu seadistamiseni, süsteemi varukoopiate loomisest jõudluse häälestamiseni. Ilma operatsioonisüsteemi põhistruktuuri mõistmata muutub kõigi nende ülesannete lahendamine käskude ja menüüelementide meeldejätmiseks ning hädaolukorrad tekitavad paanikat.

Opsüsteemi tundmine on tarkvaraarendaja jaoks hädavajalik. Teie programmi jõudlus sõltub sellest, kui tõhusalt operatsioonisüsteemi ressursse kasutatakse. Ilma tööpõhimõtteid mõistmata on lihtne süsteemikutsete ja teegi funktsioonide keerukuses segadusse sattuda. Kui töötate süsteemi tuumaga - näiteks arendate seadme draiverit - ilma süsteemi tundmiseta, ei liiguta te ühtegi sammu.

Lõpuks, kui olete lihtsalt kasutaja, piirduvad teadmised operatsioonisüsteemist nende ülesannetega, mida peate töö käigus lahendama. Tõenäoliselt on need mitmed käsud ja kui töötate graafilise kestaga, pole teil ka seda vaja. Aga kas musta kastiga on nii meeldiv töötada?

Aktsepteeritud nimetused

Süsteemikutsed, teegi funktsioonid, shellikäsud on tekstis kaldkirjas, näiteks open(2) , cat(1) või printf(3S) . Elektroonilise käsiraamatu man(1) osa on märgitud sulgudes (käsiraamatu kirjeldust vt lisast A).

Kerneli alamsüsteemide andmestruktuur, muutujad ja sisemised funktsioonid, programmi lähtekood ja käsurea näited trükitakse fikseeritud laiusega fontis. Näiteks d_open(), sleep() või näidisprogramm:

Käsurea näidetes kuvatakse kasutaja sisestus fikseeritud laiusega paksus kirjas, näiteks:

$ passwd

Sisesta vana parool:

Failide nimed on näiteks paksus kirjas /etc/passwd või .

Klaviatuuriklahvid on näidatud kaldkirjas ja näiteks nurksulgudes< Del >või< Ctrl >+< C >(viimasel juhul näidatakse kiirklahvi).

Operatsioonisüsteemide lühitutvustus. Õpetus Petr Staschuk

(Hinnuseid veel pole)

Pealkiri: Operatsioonisüsteemide lühitutvustus. Õpetus

Raamatust Petr Staschuk “Lühike sissejuhatus operatsioonisüsteemidesse. Õpetus"

Arvutitehnoloogia kasutamine ei saa olla efektiivne ilma kaasaegse tarkvara tundmiseta, mis põhineb operatsioonisüsteemidel ja nende kestadel. Kavandatava teoreetilise kursusega tutvudes peaksid õpilased saama aimu operatsioonisüsteemide võimalustest, nende struktuurist, korralduse ja toimimise põhimõtetest, konfiguratsioonireeglitest jne. Käsiraamatuga töötamine võimaldab omandada teadmisi kaasaegsetest operatsioonisüsteemidest operatsioonisüsteemide tasemel. kvalifitseeritud kasutaja ning aitab kinnistada praktilisi oskusi kaasaegse tarkvara kasutamisel õppetöös ja kutsetegevuses.

Üliõpilastele, magistrantidele, ülikooli õppejõududele.

Meie raamatute saidilt saate saidi tasuta alla laadida ilma registreerimiseta või lugeda Petr Staschuki veebiraamatut “Operatsioonisüsteemide lühitutvustus. Õpetus" epub-, fb2-, txt-, rtf-, pdf-vormingus iPadi, iPhone'i, Androidi ja Kindle'i jaoks. Raamat pakub teile palju meeldivaid hetki ja tõelist lugemisrõõmu. Täisversiooni saate osta meie partnerilt. Samuti leiate siit viimaseid uudiseid kirjandusmaailmast, saate teada oma lemmikautorite elulugu. Algajatele kirjutajatele on eraldi rubriik kasulike näpunäidete ja nippidega, huvitavate artiklitega, tänu millele saab kirjutamises kätt proovida.

Tsitaadid raamatust Petr Staschuk “Lühike sissejuhatus operatsioonisüsteemidesse. Õpetus"

Arvuti peamiste ressursside (protsessorid, mälu, välisseadmed), kasutatavate projekteerimismeetodite iseärasuste, riistvaraplatvormide tüübid, kasutusvaldkonnad haldamine.

OS kaitseb kasutajat otse arvutiriistvaraga töötamise eest ja pakub talle lihtsat liidest, lahendades iseseisvalt madala taseme riistvarahaldusprobleeme.

Operatsioonisüsteem - programmide kogum, mis haldab andmeid ja käivitab kasutajaprogramme, koordineerib arvutiressursside jaotamist ja toetab suhtlemist kasutajatega.

Esimesed operatsioonisüsteemid olid pakktöötlussüsteemid (residentmonitorid).

Arvutussüsteem (CS) on riist- ja tarkvara kompleks, mis on loodud kasutajateabe ülesannete lahendamise automatiseerimiseks.

OS / 2, VMS, VAX, Win32, UNIX - DV Irtegovi "Operatsioonisüsteemide sissejuhatuse" lugeja tutvub nende operatsioonisüsteemidega. Selles õpetuses käsitletakse OS-i arhitektuuri, mälu eraldamist, failisüsteeme, turvalisust ja muud.

Kaasaegne kasutaja on muidugi tuttav Win32 perekonna operatsioonisüsteemidega, kuid tõenäoliselt ei tea ta selle perekonna olemasolust, ta võib olla kuulnud millestki nimega Linux, kuid ta segab kõiki UNIX-i sarnaseid opsüsteeme. “hunnikus”, ilma nende vahel midagi vahet tegemata, ei mäleta peaaegu sellist süsteemi nagu OS / 2 ega tea kindlasti, et just tema võlgneb MS Windowsi perekonna praeguse haru olemasolu. Umbes sama pankade ja kaitsestruktuuride OS-i jaoks äärmiselt spetsiifiline, nagu VMS, pole tal kindlasti õrna aimugi. Operatsioonisüsteemide sissejuhatuse õpetus täidab selle lünga lugeja hariduses, rääkides kõigi nende operatsioonisüsteemide arhitektuurist, nende failisüsteemidest, tööst riistvara ja sündmustega, multitegumtööst ja tehingute töötlemisest, operatsioonisüsteemide turvasüsteemidest ja muudest probleemidest, mis on täiesti olulised. vajalik tulevastele arvutitehnoloogia valdkonna spetsialistidele.

Tänapäeval on raske ette kujutada kaasaegset inimest, kellel pole arvutit. Selle tehnikaga tõhusaks töötamiseks peab kasutaja mõistma Microsoft Windowsi erinevaid failivorminguid. Kõige populaarsemad teksti-, pildi- ja helivormingud on TeX, PDF, TIFF, HTML, GIF, AVI, MPEG, JPEG, CGML, MIME, QuickTime, PNDZIP, VRML, XXE, UUE, WAVE jne.

Raamat räägib, kuidas erinevate arhiivide poolt kokkusurutud faile õigesti lahti pakitakse, kuidas andmeid õigesti kodeerida ja dekodeerida. Olles uurinud juhendit "Microsoft Windows XP failivormingud" (autor Boris Leontiev), õpib lugeja tuvastama nende utiliitide "jälgi", mis mõjutasid tema arvutisse sattunud faile.

Selle õpiku eripäraks on hästi üles ehitatud operatsioonisüsteemi loomise teoreetiliste aluste kombinatsioon praktikas rakendatud näidetega. Selle õpetuse kolmas väljaanne hõlmab üksikasjalikult mäluhaldusalgoritme. Täpsemalt kirjeldatakse sõnumi edastamise põhitõdesid, protsessoritevahelist suhtlust, kõiki protsesse kirjeldatakse üksikasjalikult. Arvesse võetakse selliseid mõisteid nagu semaforid, monitorid, seadme draiverid. Tähelepanu pööratakse info sisend-väljundi rakendamisele, failisüsteemide arendamisele, andmete kaitse ja turvalisuse tagamisele.

Õpik E. Tanenbaum, A. Woodhull “Operatsioonisüsteemid. Arendus ja juurutamine” on lisaks varustatud CD-ga, mis sisaldab töötava UNIX-iga ühilduva MINIX OS-i lähtekoodi. See võimaldab praktikas üksikasjalikult uurida selle iga komponendi ja operatsioonisüsteemi kui terviku toimimise iseärasusi.

Kaasaegse tarkvaraarenduse ja Microsofti toodete arendamise huvilistele mõeldud väljaanne räägib rakendustest platvormil 2003. Infot kogus Yu. Kuptsevich "esimesest käest" - ajakirjade põhjal loodi "Programmeerija almanahh". mille autoriteks on arendajad ise ja arutatavate rakenduste testijad.

Sellel õpikul on juba teine ​​trükk ja Venemaa haridusministeerium soovitab seda ametlikult õpikuna. See räägib järjekindlalt UNIX-süsteemide struktuurist – nende arhitektuurist, liidestest, alamprogrammidest, riistvaraga suhtlemisest ja võrgust. Robachevsky ja Nemnyugini raamatut "The UNIX Operating System" on ajakohastatud vastavalt tolleaegsetele nõuetele ning see on kasulik professionaalsetele programmeerijatele ja süsteemiadministraatoritele.

Väljaanne on pühendatud Windowsi operatsioonisüsteemi põhimehhanismidele. Raamat hõlmab kõiki toimingute sooritamise etappe alustades protsessoriregistri ligipääsust ja lõpetades graafilise liidese teate kuvamisega ekraanil. Suurt tähelepanu pööratakse süsteemi üleminekutele ühest režiimist teise, "surma siniste ekraanide" ilmnemise põhjustele, NTFS-failisüsteemi funktsioonidele. Russinovitši raamat "Microsoft Windows Internals: Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000. Master Class" on teabekogu, mis on kõige kasulikum suurte organisatsioonide süsteemiadministraatoritele ja teeninduskeskuste töötajatele.

Selle õpiku koostasid Peterburi Riikliku Lennundusinstrumentide Ülikooli õppejõud samanimelise kursuse materjalide põhjal. Raamat eristub mahu ja mitmekülgsuse poolest - see hõlmab probleemide käsitlemist kõige lihtsamatest, eriti süsteemi programmeerimise põhimõistetest kuni üsna keerukateni. Näiteks x86 protsessorite mikroarhitektuuri funktsioonide juurde. Vastavus riiklikule standardile võimaldab kasutada Gordejevi ja Moltšanovi "Süsteemitarkvara" teadmiste kontrolliks valmistumise juhendina. Raamatu põhiväärtus seisneb aga selle kasulikkuses süsteemiadministraatori või programmeerija praktilises tegevuses.

Raamat kirjeldab vähetuntud ja harva kasutatavaid Windows 2000 süsteemi funktsioone ja turvaauke. See koosneb mitmest suurest peatükist, mis on loodud professionaalide oskuste parandamiseks, ja lisadest Kerneli siluri käskude, kerneli API funktsioonide ja OS-i rutiini elementidega. Raamatus Windows 2000 dokumenteerimata funktsioonid räägib Sven Schreiber tööst Native API-ga, Windows 2000 silumismehhanismide kasutamisest ja selle mälu uurimisest, kasutajarežiimist süsteemituumale juurdepääsust, kernelirežiimi draiverite arendamisest ja paljust muust. Seega on raamat kasulik professionaalidele, kes soovivad luua kõige tõhusamaid rakendusi ja kes on valmis mõistma Microsofti töid äärmiselt sügaval tasemel.

Professionaalse arendaja kirjutatud Windows Embeddedi viide ja õpetus on kasulikud mitte ainult algajatele, vaid ka professionaalsetele programmeerijatele, kuna see sisaldab laia valikut praktilist teavet - alates "algajate näpunäidetest" kuni autori ametisaladusteni.

Microsoft Windows Embedded 2009 on Windows XP-l põhinev Windowsi manustatud süsteemidest kõige stabiilsem ja laialdasemalt levinud. Vaatamata kõigile sarnasustele XP-ga, erineb see siiski oma eellasest piisavalt, et selle programmeerimise uurimine nõuab eraldi uuringut. Stanislav Pavlovi raamat "Fundamentals of Windows Embedded Standard 2009" ei hõlma ainult Windows Embedded tarkvaraarendaja ees seisvaid tehnilisi probleeme, vaid ka muud praktilist teavet, millest õpiku autor isiklikule töökogemusele tuginedes kirjutab.

Käsiraamat on kasulik nii algajatele arendajatele – eeldusel, et materjali järjepidevalt peatükkide kaupa arendatakse – kui ka professionaalsetele programmeerijatele, kes leiavad siit palju kasulikku viiteteavet. Kogenud arendajad saavad kasu ka autori professionaalsetest nõuannetest, mida toetavad ka "elavad" praktilised näited.

See õpik, mis on rohkem pühendatud operatsioonisüsteemide kui sellisele kui konkreetsele operatsioonisüsteemile, on mõeldud bakalaureuse- ja magistriõppe üliõpilastele, kes õpivad pigem arvutiteadust kui programmeerimist per se.

Haridusministeeriumi poolt heaks kiidetud raamat on mõeldud arvutiteaduse ja arvutitehnika eriala üliõpilastele õpikuna õppeaines "Operatsioonisüsteemid" ning magistrantidele, kes tegelevad arvutiteaduse teoreetilise poolega selle algses tähenduses, st. "teabe töötlemise teadus". Siit ei leia teavet konkreetse protsessori jaoks süsteemituuma kokkupanemise, videokaardi režiimide seadistamise või failisüsteemi optimeerimise, kasutaja- ja grupirollide haldamise kohta – erinevalt paljudest Windowsile või Unixile pühendatud töötubadest ja teatmeraamatutest on see õpetus vaadatud alates puhteoreetiline seisukoht operatsioonisüsteemide kui sellise kontseptsiooni kohta. Selles raamatus käsitletud OS-i ehitamise aluspõhimõtted kehtivad peaaegu kõigi tänapäeval eksisteerivate operatsioonisüsteemide jaoks.

Praktiseerivatele IT-spetsialistidele võib Natalia ja Victor Oliferi õpik "Võrguoperatsioonisüsteemid" olla kasulik ka "akadeemiliste" teadmiste allikana intervjueerides ettevõtetes, kus keskendutakse eelkõige formaalse hariduse akadeemilisele kvaliteedile, mitte praktilisele. taotlejate oskused.

Allalaadimised: 8365

Tänapäeva operatsioonisüsteemidest kuulsaim on kahtlemata Microsoft Corporationi Windowsi perekond. Vaatamata oma populaarsusele pole Windows siiski esimene ega ka ainus operatsioonisüsteem maailmas.

28.04.2014
Nathan Wallace, Anthony Sequeira – Windows® 2000 register

Allalaadimised: 596

Eelkõige tahaksime tänada Charlotte Carpentieri, Coriolise värbamistoimetajat. Samuti eriline tänu Greg Balasele, kes töötas projekti toimetajana, ja Peggy Cantrellile, kes töötas raamatu tootmiskoordinaatorina.

27.04.2014
A. Chekmarev – Windows 7 administraatori juhend

Allalaadimised: 12818

Microsoft Windows 7 operatsioonisüsteemi juhend on mõeldud kogenud kasutajatele ja võrguadministraatoritele. Tuvastatakse kõigi Windows 7 väljaannete arvukad funktsioonid, üksikasjalikult käsitletakse kõiki süsteemi kasutamise aspekte: installimisest kuni taastamismeetoditeni.

27.04.2014
M. Russinovitš – Microsoft Windowsi sisemised

Allalaadimised: 9066

Selle legendaarse raamatu kuues väljaanne on pühendatud Microsoft Windows 7 operatsioonisüsteemi, aga ka Windows Server 2008 R2 põhikomponentide sisemisele struktuurile ja algoritmidele.

17.04.2014
Richard Simon – Microsoft Windows API. Süsteemide programmeerija käsiraamat

Allalaadimised: 8967

Windowsi perekonna operatsioonisüsteemid on viinud nende operatsioonisüsteemide kontrolli all töötavate rakenduste arendamise metoodika täiesti uuele kvalitatiivsele tasemele. Vaatamata võimsate programmeerimistööriistade rohkusele on programmeeritud rakendusliidese (API) tundmine, mis on kõigi põhialuste alus, võtmeks selliste programmide kirjutamisel, mis võivad turul väärilise positsiooni võtta.

17.04.2014
Arnold Robbins, Elbert Hannah ja Linda Lamb – õpivad vi ja Vimi toimetajaid. 7. väljaanne

Allalaadimised: 799

Unixi ja Linuxi kõvad kasutajad pole millegi suhtes fanaatilisemad kui nende tekstiredaktor. Toimetajaid jumaldatakse ja kummardatakse või mõnitatakse ja mõnitatakse, olenevalt sellest, kas arutluse teemaks on teie toimetaja või keegi teine." s. vi on olnud standardtoimetaja peaaegu 30 aastat. See on populaarne Unixi ja Linuxi puhul ning selle populaarsus kasvab ka Windowsi süsteemides. Kogenumad süsteemiadministraatorid nimetavad oma valitud tööriistaks teenust. Ja alates 1986. aastast on see raamat olnud juhendiks vi.