Student po zakończeniu cyklu wykładów i ćwiczeń z przedmiotu „Systemy operacyjne” powinien:
§ Znać podstawowe zadania systemu operacyjnego
§ Posiąść wiedzę i umiejętności umożliwiające swobodną pracę w typowych systemach operacyjnych obecnych w szkole, w szczególności (system MS Windows XP):
o Zainstalować oraz skonfigurować system operacyjny do własnych potrzeb
o Zainstalować wymagane oprogramowanie
o Zainstalować dodatkowy sprzęt komputerowy, np. skaner, etc.
§ Znać problemy związane z aktualizacją systemów operacyjnych.
Zagadnienia do egzaminu (zakres wykładu i ćwiczeń)
1. Wiadomości wprowadzające.System mikrokomputerowy; podstawowe pojęcia: bit, bajt i słowo, przedrostki kilo-, mega-, giga- bajt, procesor, pamięć, układy wejścia/wyjścia, magistrala (szyna), urządzenia peryferyjne, system operacyjny, program. Model komputera von Neumanna.
2. Zadania i właściwości systemu operacyjnego.Podstawowe zadania stawiane dzisiejszym systemom operacyjnym (współpraca ze sprzętem, z oprogramowaniem, z zasobami sieciowymi, usługi narzędziowe, zapewnienie bezpieczeństwa - stabilności systemu). Warstwowa budowa systemu. Jądro i sterowniki programowe urządzeń wejścia – wyjścia. Programy usługowe i narzędziowe. Powłoki.
3. Podstawowe pojęcia związane z systemem operacyjnym: pojęcie procesu, wieloprocesowości, graf stanów procesu, wywłaszczanie procesora, kolejka procesów, priorytet procesu, pojęcie systemu operacyjnego czasu rzeczywistego.
4. Linia systemów operacyjnych firmy Microsoft
5. Systemy MS Windows:
6. System Linux – krótka charakterystyka.
7. Inne systemy operacyjne współcześnie stosowane w komputerach osobistych (określić stopień popularności oraz typowe przeznaczenie).
ODPOWIEDZI
Opracował Bartosz „Bizonek” Gaj przy współpracy Radosława Stajniaka (thx)
1. System komputerowy zbudowany w oparciu o architekturę Von Neumanna powinien:
· mieć skończoną i funkcjonalnie pełną listę rozkazów
· mieć możliwość wprowadzenia programu do systemu komputerowego poprzez urządzenia zewnętrzne i jego przechowywanie w pamięci w sposób identyczny jak danych
· dane i instrukcje w takim systemie powinny być jednakowo dostępne dla procesora;
· informacja jest tam przetwarzana dzięki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pamięci komputera i wykonywaniu tych instrukcji w procesorze.
Podane warunki pozwalają przełączać system komputerowy z wykonania jednego zadania (programu) na inne bez fizycznej ingerencji w strukturę systemu, a tym samym gwarantują jego uniwersalność.
System komputerowy von Neumanna nie posiada oddzielnych pamięci do przechowywania danych i instrukcji. Instrukcje jak i dane są zakodowane w postaci liczb. Bez analizy programu trudno jest określić czy dany obszar pamięci zawiera dane czy instrukcje. Wykonywany program może się sam modyfikować traktując obszar instrukcji jako dane, a po przetworzeniu tych instrukcji - danych - zacząć je wykonywać.
. Bit (ang. Binary digIT) - elementarna jednostka danych komputerowych (informacji), reprezentowana w systemie binarnym przez cyfry "0" i "1", w logice przez opcje Prawda/Fałsz. Jednak zwykle przetwarzana jest równocześnie pewna ich grupa: bajt (8 bitów), słowo (np. 16 bitów) lub podwójne słowo (np. 32 bity), co zwiększa wydajność operacji. W systemie binarnym kolejne "n" bajtów tworzy cyfry liczby dwójkowej, która może przyjmować 2n różnych wartości, stąd 1 bajt = 256 stanów, słowo dwubajtowe = 65 536 stanów, a podwójne słowo = 4 294 967 296 stanów. Przepustowość sieci jest zazwyczaj podawana w bitach na sekundę.
Bajt - jednostka służąca do mierzenia ilości informacji. Jednostką informacji może być jeden znak lub litera. Jeden bajt składa się z 8 bitów. 8 bitów to liczby w systemie bin od 00000000 do 11111111, czyli od 00 do FF w szesnastkowym, czyli od 0 do 255 w dziesiętnym. Stąd w jednym bajcie możliwe jest zapisanie jednego z 256 znaków. Pochodzi z okresu dominacji procesorów 8-bitowych. W systemie dwójkowym bajt może przyjmować 256 różnych stanów, którym przypisuje się określone znaczenie informacyjne: np. kody ASCII lub ANSI wiążą owe stany ze znakami alfanumerycznymi i sterującymi. Z uwagi na wielość metod kodowań i kompresji danych, ilość bajtów nie odzwierciedla wprost ilości zawartych informacji, a jedynie wytycza fizyczne obszary zajętości na tle potencjalnych możliwości danego systemu. W wielokrotnościach tej jednostki (kilo-, mega-, gigabajtach) podaje się więc wielkość plików, pojemność nośników i zasobność wszelkiego rodzaju pamięci. Z uwagi na system dwójkowy, krotność wyrażana prefiksem kilo- [K] oznacza tu nie tysiąc, lecz dokładnie 1024 (210 - dwa do potęgi dziesiątej), stąd:1 kilobajt [KB] = 1024 B1 megabajt [MB] = 1024 KB = 1 048 576 B1 gigabajt [GB] = 1024 MB = 1 048 576 KB = l 073 741 824 B.
(ang. Central Processing Unit) - główny element komputera, którego zadaniem jest wykonywanie rozkazów i sterowanie pracą wszystkich pozostałych bloków systemu (m.in. pamięci i układów wejścia-wyjścia). Podstawowymi blokami funkcjonalnymi, z których zbudowany jest procesor, są: jednostka arytmetyczno-logiczna, układ sterowania z zegarem procesora oraz zespół rejestrów jednostki centralnej. Najważniejszymi parametrami są: długość słowa danych wewnątrz procesora (w mikroprocesorach 8, 16 lub 32 bity), długość słowa adresu (zwykle 16 lub 20 bitów), lista rozkazów oraz czas cyklu maszynowego. Przykłady: Pentium, Celeron, AMD, Cyrix, Motorola...
pamiec stała ROM
- pamięć, której zawartość może być tylko odczytywana zapis dokonywany jest zwykle przez producenta. Pamięci stałe są stosowane jako część pamięci operacyjnej, w której zapisane są stałe programy, np. BIOS, generatory znaków, dawniej w mikrokomputerach 8-bitowych, niekiedy interpreter języka BASIC. Mikrokomputerami o najbardziej rozbudowanej pamięci ROM (l MB), zawierającej również programy użytkowe, były mikrokomputery serii "Atari" ST.
RAM
Random Access Memory - ulotna (zawartość znika przy zaniku napięcia) pamięć operacyjna komputera o swobodnym dostępie, czyli taka, w której kolejna operacja może być wykonywana na dowolnej, przypadkowej komórce.
Magistrala - wewnętrzny system wymiany danych i poleceń między procesorem, pamięcią operacyjną i gniazdami rozszerzeń, w których znajdują się karty dodatkowych urządzeń. Starsze komputery były wyposażone w magistrale Local Bus i AT. Magistrala danych składa się z określonej liczby ścieżek mieszczących się na płycie głównej.
Program komputerowy - ciąg instrukcji w określonym języku programowania lub rozkazów kodu maszynowego, określający ciąg czynności komputera, koniecznych do wykonania postawionego mu zadania. Program komputerowy jest sformalizowanym zapisem efektywnego algorytmu.
System operacyjny - program sterujący komputerem i pośredniczący między użytkownikiem a komputerem. Wraz z systemem operacyjnym instalują się programy użytkowe usprawniające pracę i pomagające utrzymać komputer w dobrym stanie (np. ScanDisk, Defragmentator, Kalkulator, Notatnik, Wordpad, Paint itp.). Kilka przykładów systemów operacyjnych: Windows, Linux, BeOs, UNIX. Każdy z tych systemów bardzo się różni od siebie i posiada wiele wersji, niektóre przeznaczone są tylko do pewnych celów (administracyjnych, jako serwer, stacja robocza, do użytku domowego, do użytku w biznesie itd).
Za pomocą klawiatury i myszy obsługiwany jest komputer.To wraz z monitorem są podstawowe urządzenia peryferyjne komputera.Urządzenia peryferyjne są to urządzenia,które ułatwiają i urozmaicają pracę z komputerem.
Do urządzeń peryferyjnych zalicza się także filtry napięciowe,chroniące komputer przed skutkami wahań napięcia zasilającego,oraz zasilacze awaryjne UPS,chroniące dane przed utratą w przypadku awarii zasilania.
Do zestawu komputerowego można podłączyć także głośniki,słuchawki i mikrofon.Z takiego zestawu mogą korzystać miłośnicy gier komputerowych, którzy grają za pośrednictwem internetu. Używa się go rownież,do telekonferencji gdzie potrzebna jest kamera internetowa, którą również można podłączyć do komputera. Ważnym urządzeniem peryferyjnym jest modem.Tu rozróżniamy dwa rodzaje: modem wewnętrzny instalowany jest wewnątrz komputera w formie karty; modem zewnętrzny podłącza się do komputera i jest on oddzielnym urządzeniem. Za pomocą modemu przesyłamy i odbieramy dane komputerowe, oraz faksy analogową linią telefoniczną.
Układy we/wy Urządzenie wejścia-wyjścia, urządzenie we/wy, urządzenie I/O (ang. input/output device) służy do komunikacji komputera z użytkownikiem, komputerem lub innym urządzeniem.
Niektóre z tych urządzeń są typowymi urządzeniami wejścia, inne wyjścia, pozostałe natomiast jednocześnie wejścia i wyjścia.
· typowe urządzenia wejścia to np.: klawiatura, mysz komputerowa oraz czytniki nośników danych
· typowe urządzenia wyjścia to np.: monitor, drukarka
· typowe urządzenia wejścia i wyjścia to np.: karta sieciowa, modem, dysk twardy oraz wszelkie inne nagrywalne stacje nośników danych
Część urządzeń wejścia-wyjścia znajduje się wewnątrz obudowy jednostki centralnej komputera, często nawet bezpośrednio na płycie głównej. Natomiast te urządzenia we/wy, które są przypięte do komputera za pomocą kabli lub komunikują się z komputerem w inny sposób (np. falami radiowymi lub za pomocą podczerwieni), zwane są peryferiami komputerowymi.
2. Zadania i właściwości systemu operacyjnego
System operacyjny (ang. operating system) - jest to zbiór programów pośredniczących pomiędzy aplikacjami użytkownika a sprzętem. Określenie to nie jest technicznie ścisłe. Czasem potocznie mówi się system operacyjny mając na myśli całość oprogramowania dostarczanego z zakupionym komputerem (zobacz: dystrybucja), czasem samo jądro systemu operacyjnego, czasem z kolei chodzi o całą rodzinę systemów (np. Microsoft Windows). System operacyjny jest ładowany do pamięci na początku pracy komputera. Program ten ma bardzo specyficzny charakter : w przeciwieństwie do programów użytkowych (aplikacji) nie korzysta z żadnych gotowych funkcji, tylko sam je udostępnia, a więc od niego zależą rzeczywiste możliwości wykorzystania sprzętu komputerowego.
Funkcje systemu:
· zarządzanie zasobami komputera, m.in.: procesorem (a dokładniej czasem procesora), pamięcią, urządzeniami peryferyjnymi oraz przydzielanie zasobów procesom.
· koordynacja pracy w/w urządzeń poprzez obsługę przerwań oraz odpowiednie na nie reagowanie.
· ochrona danych i pamięci - tak aby jeden proces, w wyniku błędu lub zamierzonego działania nie mógł zniszczyć lub pozyskać danych innego procesu.
· automatyzacja najczęściej wykonywanych funkcji
Dodatkowe funkcje (krótkie wyjaśnienie):
Współpraca ze sprzętem – odbywa się za pomocą sterowników napisanych dla każdego urządzenia które są dedykowane najczęściej pod dany system operacyjny.
· mikroprocesor
· Pamięć
· Urządzenia zew.
· programowe wspomaganie instalacji nowych urządzę P&p
· przerwania wew. i zew.
Współpraca z oprogramowaniem –
· zarządzanie zasobami
· szeregowanie zadań
· wyw. Funkcji systemu
· podstawiony język komend
· systematyzowanie plików
· zarządzanie oknami i ekranami terminali
· personalizacja systemu
Współpraca z zasobami sieciowymi – System ma dzięki temu możliwość pracy w sieci komputerowej tak lokalnej (LAN- local area network) jak i rozległej (np. Internet) . Zasoby sieciowe to inaczej wszystko te informacje jakie nasz komputer może pobrać z sieci będąć do niej podłączony. Komunikacja w sieci odbywa się za pomocą odpowiednich protokołów (np. tcp/ip, http, ftp).
· architektura klient- serwer
· serwisy- demony i oprogramowania
· protokoły komunikacyjne
· ...
Madziulka86