Sisteme de operare. Conf. Dr. Carmen Timofte. Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 1

Transcript

1 Sisteme de operare Conf. Dr. Carmen Timofte Bibliografie: Sisteme de operare, Adrian Vasilescu, Răzvan Daniel Zota, Carmen Timofte, Ed.ASE, Sisteme de operare- Unix si Windows, Gheorghe Dodescu, Adrian Vasilescu, Bogdan Oancea, Ed. Economică, 2003; Sisteme de operare pentru reţele de calculatoare, Răzvan Daniel Zota, Ed. Economică, UNIX, Răzvan Daniel Zota, Ed. ASE, Modern Operating Systems, A.S.Tanenbaum, 3 rd ed., Prentice-Hall, Inc., 2008, Operating Systems (4 th edition). William Stallings, Prentice-Hall 2001 Resurse Internet Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 1

2 Andrew S.Tanenbaum, Modern Operating Systems 2 nd ed., 2001 Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 2

3 Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 3

4 Microsoft: Windows 7, Vista, Windows 2000, etc. Linux BSD (FreeBSD, NetBSD) Sun: Solaris IBM: AIX Compaq: Tru64 Unix, OpenVMS Hewlett-Packard: HP-UX Apple: MacOS-8, MacOS-X Symbian: EPOC PalmOS QNX VXWorks LynxOS MVS, AS/400 SO Tipuri de Unix Proiectate pt. handhelds Integrate, in timp real (Embedded real-time) Alte SO compatibile Unix/POSIX: exp. MESHIX Prototipuri din cercetare: exp. MACH, Plan9, Pebble, Go! Sun: Java Virtual Machine => JOS? Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 4

5 Zoo SO SO pt. Mainframe SO pt Servere SO pt sisteme Multiprocessor SO pt PC Personal computer SO pt sisteme in timp real (Real-time operating systems) SO pt sisteme integrate (Embedded operating systems) SO pt Smart card Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 5

6 1. Noţiuni introductive 1.1.Definitie. Obiective Functiile SO 1.3. Organizarea SO. Structura 1.4. Clasificare 1.5. Concepte 1.6. Tehnici de exploatare a SO 1.7. Mecanisme de protectie Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 6

7 1.1. Definitie.Obiective Un SC pt. a putea prelucra date, tb. Sa fie programat => 2 categ. de programe: Programe de aplicatii Programe de sistem Sistemul de operare reprezintă: o colecţie integrată de programe de sistem care oferă utilizatorului posibilitatea folosirii eficiente a sistemului de calcul, concurând la dezvoltarea programelor de aplicaţie. interfaţă între componenta hardware a sistemului de calcul şi utilizator, reprezentat de programele de aplicaţii. ansamblul programelor de control şi servicii ce urmăreşte un sistem de calcul în executarea sarcinilor sale şi asistă programele de aplicaţii prin intermediul unor funcţiuni ansamblul programelor care au rolul de a realiza utilizarea optimă a resurselor fizice şi logice ale sistemului de calcul şi de a concura la pregătirea, punerea în lucru şi coordonarea execuţiei programelor utilizatorului. Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 7

8 Ce este un SO? Este o maşină extinsă Ascunde detaliile care trebuie să fie efectuate Prezinta utilizatorului o maşină virtuală, mai uşor de folosit Este un manager de resurse Fiecare program primeste resurse de timp Fiecare program primeste resurse de spaţiu Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 8

9 Obiective. Pozitia SO in SC Obiective: Obiectivul prelucrarii (crearea, stocarea, regasirea, distrugerea datelor) Executarea sarcinilor SC Asistarea programelor de aplicatii prin intermediul unor functiuni Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 9

10 1.2. Functiile SO 1. Pregatirea si lansarea in executie a programelor de aplicatie 2. Alocarea resurselor 3. Folosirea utilitarelor de interes general 4. Planificarea executie programelor dupa anumite criterii 5. Coordonarea executiei mai multor programe 6. Asistarea executiei programelor de catre utilizator 7. Asigurarea posisbilitatilor de organizare si protectie a informatiei 8. Generarea de catre utilizator a unui SO configurabil Gestiunea proceselor si resurselor Gestiunea memoriei Gestiunea dispozitivelor de I/E Gestiunea fisierelor Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 10

11 1.2. Functiile SO (*) Pregatirea si lansarea in executie a programelor de aplicatie Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 11

12 1.3. Organizarea SO Nivel logic Nivel fizic A p l i c aţ i i u t i l i z a t o r S O C o m e n z i M e s a j e Î n t r e r u p e r i N i v e l l o g i c N i v e l f i z i c H a r d w a r e Î n t r e r u p e r i Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 12

13 1.3. Organizarea SO (*) PCC- programe de comanda si control: gestiunea resurselor fizice, planificarea, lansarea si urmarirea executiei, depistarea si tratarea evenimentelor la executie PS- programe de servicii: translatoare, editoare de legaturi, incarcator, editor texte, programe organizare colectii de date, operatii cu fiisiere si cataloage, comprimare/decomprimare, antivirus, alte utilitare PCC- rutine rezidente - rutine tranzitorii Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 13

14 Structura SO Monolitica Stratificata (THE=Technical Hogeschool Eindhoven) Masina virtuala Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 14

15 Structura SO (*) Modelul client-server Modelul client-server intr-un mediu distribuit Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 15

16 1.4. Clasificare Monotasking /multitasking Monouser/multiuser Seriale/paralele/RJE Planificare la nivel de proces/de lucrare Cu resurse alocate/distribuite: time-sharing, memorie virtuala, sisteme in timp real Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 16

17 1.5 Concepte Un proces tree (arbore) A creeaza 2 procese copil:b şi C B, a creat trei procese copil:d, E, şi F Un potential blocaj Un blocaj Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 17

18 Concepte (*) Sistem de fisiere (SF) arborescent Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 18

19 Concepte (*) a)înainte de montare, fişierele de pe floppy sunt inaccesibile b) După montarea floppy pe B,fişierele de pe discheta fac parte din structura ierarhiei Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 19

20 Concepte (*) 2 procese sunt conectate printr-o conducta (pipe) Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 20

21 Concepte (*) System calls (apeluri sistem) Win 32 API Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 21

22 Concepte (*) Ce este un apel de sistem? principala modalitate prin care un program utilizator interacţionează cu SO. Cum funcţioneaza un apel de sistem 1. Obţine acces la spaţiul sistem 2. Face validarea parametrilor 3. Colecţie de resurse de sistem 4. Interoghează un echipament/ sistem pentru un anumit element 5. Suspendă aşteptarea pentru un echipament 6. Întreruperea face ca acest thread să fie gata de execuţie 7. Mascare 8. Întoarcere la utilizator Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 22

23 Concepte- apeluri sistem (*) Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 23

24 Concepte- apeluri sistem (*) Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 24

25 Concepte (*) Cum lucreaza SHELL-ul? (interpretorul de comenzi) while (TRUE) { /* repeat forever */ type_prompt( ); /* display prompt */ read_command (command, parameters) /* input from terminal */ if (fork()!= 0) { /* fork off child process */ /* Parent code */ waitpid( -1, &status, 0); /* wait for child to exit */ } else { /* Child code */ execve (command, parameters, 0); /* execute command */ } } Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 25

26 1.6.Tehnici de exploatare a SO Monoprogramare Multiprogramare Spool-ing (Simultaneus Peripherial Operations On-Line) Time-sharing Multiprelucrare Multitasking Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 26

27 1.6.Tehnici de exploatare a SO (*) monoprogramare Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 27

28 1.6.Tehnici de exploatare a SO (*) Multiprogramare Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 28

29 1.6.Tehnici de exploatare a SO (*) Spool-ing (Simultaneus Peripherial Operations On-Line) Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 29

30 1.6.Tehnici de exploatare a SO (*) Time-sharing Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 30

31 1.6.Tehnici de exploatare a SO (*) Multiprelucrare Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 31

32 Multiprelucrare Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 32

33 1.7. Mecanisme de protectie Controlul accesului=> separarea spatiului de adresa mecanisme de privilegii Protectia prin ierarhie de tutela Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 33

34 (*) Intreruperi si exceptii de protectie - Intreruperi hardware: INT si NMI - Intreruperi software: INT n Exceptii de protectie Vectori rezervati Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 34

35 Etapele tratarii unei intreruperi - în momentul apariţiei unei cereri de întreruperi, aceasta se va lua în considerare dacă este cea mai prioritară din şirul de întreruperi; - analiza tipului de întrerupere şi salvarea cuvântului de stare al programului la o anumită adresă din memoria internă; - încărcarea unui cuvânt de stare al programului specific întreruperii şi lansarea în execuţie a rutinei ce prelucrează întreruperea; - reîncărcarea vechiului cuvânt de stare al programului de la adresa unde a fost salvat în memoria internă, după terminarea prelucrării întreruperii; - redarea controlului programului întrerupt. Întreruperile pot fi generate: de program, de operaţiile de intrare/ieşire, de defect al CPU sau externe sistemului de calcul provenind de la alte echipamente cu care este cuplat. Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 35

36 (*) Controler de intreruperi pe 16b Atribuirea intreruperilor si prioritatile asociate Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 36

37 Tabelul vectorilor de întrerupere Întreruperile provoacă abandonarea programului curent, urmând a fi dat controlul rutinei care tratează întreruperea. Astfel, procesorul are nevoie de o modalitate simplă şi clară de a găsi rutina de tratare a întreruperii, pentru aceasta folosind un tabel de vectori de întreruperi. Tabelul conţine adresele rutinelor de tratare a întreruperilor, care începe cu vectorul corespunzător întreruperii 0 la locaţia de memorie 0. Fiecare adresă de vector are 4B, astfel că vectorul pentru întreruperea n se găseşte la locaţia de memorie n*4. Vectorii conţin adresele complete de memorie, scrise în formă segmentată, ale rutinelor care urmează să fie activate la apelul întreruperii. Adresa segmentată este formată dintr-o pereche de cuvinte pe 2B (total 4B). Adresele din tabelul vectorilor de întrerupere sunt de 3 tipuri: numărul de segment începe cu cifra hexa F indică componenta ROM-BIOS; memoria principală (vezi imaginea următoare); pot conţine programe ale DOS, programul DEBUG însuşi etc.; nivel de întrerupere netratat, dacă vectorii sunt toţi 0. Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 37

38 (*) Examinarea tabelului vectorilor de întrerupere se realizează cu ajutorul programului DEBUG, cu comanda d 0:0 (adică la începutul memorie), iar debug se lansează fără nici un parametru. Vectorii sunt stocaţi invers, cu deplasamentul înaintea segmentului. În exemplul anterior, primii 4 B afişaţi de DEBUG sunt: A7 00, adică adresa segmentată este 00A7:1068. Pentru a studia oricare dintre rutinele de tratare a întreruperi, se efectuează următorii paşi: se decodifică vectorii, se obţine adresa segmentată se examinează codul rutinei de tratare a întreruperii cu ajutorul comenzii U (Unassembledezasamblare) În exemplul anterior, pentru a afla ce se găseşte la adresa segmentată, se aplică comanda: u 00A7:1068 l 10 (afişează numărul de linii specificat, în cazul acesta 10) TEMA: Utilizând instrucţiunea U (unassemble) din programul DEBUG, dezasamblaţi porţiuni din ROM- BIOS. De exemplu, tastaţi: u F000:A000 L 30 Încercaţi să descoperiţi exemple de stocare inversă. Conf.dr.Carmen Timofte Sisteme de operare 38