Operační systémy. Přednáška 1: Úvod



Podobné dokumenty
Přednáška 1. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Procesy a vlákna (Processes and Threads)

Principy operačních systémů. Lekce 1: Úvod

Principy operačních systémů. Lekce 5: Multiprogramming a multitasking, vlákna

Přehled paralelních architektur. Dělení paralelních architektur Flynnova taxonomie Komunikační modely paralelních architektur

OPS Paralelní systémy, seznam pojmů, klasifikace

Stavba operačního systému

Operační systém. Logické prostředky výpoč etního systému jsou:

Základy informatiky. 2. Přednáška HW. Lenka Carr Motyčková. February 22, 2011 Základy informatiky 2

Přednáška 11. Historie MS Windows. Architektura Windows XP. Grafické a znakové rozhraní. Úlohy, procesy a vlákna.

Definice OS. Operační systém je základní programové vybavení počítače, nezbytné pro jeho provoz.

Operační systémy. Tomáš Vojnar IOS 2009/2010. Vysoké učení technické v Brně Fakulta informačních technologií Božetěchova 2, Brno

Operační systém (Operating System)

Pokročilé architektury počítačů

IT ESS II. 1. Operating Systém Fundamentals

Architektura rodiny operačních systémů Windows NT Mgr. Josef Horálek

konec šedesátých let vyvinut ze systému Multics původní účel systém pro zpracování textů autoři: Ken Thompson a Denis Ritchie systém pojmnoval Brian

SÁM O SOBĚ DOKÁŽE POČÍTAČ DĚLAT JEN O MÁLO VÍC NEŽ TO, ŽE PO ZAPNUTÍ, PODOBNĚ JAKO KOJENEC PO PROBUZENÍ, CHCE JÍST.

MATURITNÍ OTÁZKY ELEKTROTECHNIKA - POČÍTAČOVÉ SYSTÉMY 2003/2004 TECHNICKÉ VYBAVENÍ POČÍTAČŮ

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

Úvod do Linuxu. SŠSI Tábor 1

SÁM O SOBĚ DOKÁŽE POČÍTAČ DĚLAT JEN O MÁLO VÍC NEŽ TO, ŽE PO ZAPNUTÍ, PODOBNĚ JAKO KOJENEC PO PROBUZENÍ, CHCE

Základy programování Operační systémy (UNIX) doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D. VŠB-TUO, FEI (přednáška připravena z podkladů Ing. Michala Radeckého)

a co je operační systém?

PRINCIPY OPERAČNÍCH SYSTÉMŮ

ÚVOD DO OPERAČNÍCH SYSTÉMŮ

Paralelní systémy. SIMD jeden tok instrukcí + více toků dat jedním programem je zpracováváno více různých souborů dat

Architektura a koncepce OS OS a HW (archos_hw) Architektura a koncepce OS Jádro OS (archos_kernel) Architektura a koncepce OS Typy OS (archos_typy)

Vlákno (anglicky: thread) v informatice označuje vlákno výpočtu neboli samostatný výpočetní tok, tedy posloupnost po sobě jdoucích operací.

Úvod SISD. Sekvenční výpočty SIMD MIMD

SOU Valašské Klobouky. VY_32_INOVACE_01_15 IKT Operační systémy, základní vlastnosti, přehled. Mgr. Radomír Soural

OPERAČNÍ SYSTÉMY. Operační systém je prostředník mezi hardwarem (technickým vybavením počítače) a určitým programem, který uživatel používá.

Činnost operačních systémů. Beránek Pavel 1. KŠPA

Přednáška. Vstup/Výstup. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Virtualizace. Lukáš Krahulec, KRA556

2010/2011 ZS. Operační systém. úvod základní architektury

Operační systémy pro systémy sběru dat (=DAQ systems). Vývoj aplikačních programů. Operační systémy pro DAQ RTOS VxWorks Windows CE RTX LabVIEW RT

Operační systémy. Tomáš Hudec.

Rozdělení operačních systémů

monolitická vrstvená virtuální počítač / stroj modulární struktura Klient server struktura

MS WINDOWS I. řada operačních systémů firmy Microsoft *1985 -? Historie. Práce ve Windows XP. Architektura. Instalace. Spouštění

Struktura počítačů z{kladní pojmy

Paralelní a distribuované výpočty (B4B36PDV)

Logická organizace paměti Josef Horálek

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

Poslední aktualizace: 27. února 2008

Úvod do GPGPU J. Sloup, I. Šimeček

Linux a 64 bitů. SUSE Labs. Michal Ludvig Vojtěch Pavlík

Operační systémy. Tomáš Hudec.

Operační systémy (OS)

09. Operační systémy PC 1. DOS. Nejdůležitější zástupci DOSu:

Univerzita Pardubice Fakulta ekonomicko-správní. Vytvoření podpůrných nástrojů pro výuku předmětu Operační systémy. Michal Bělský

Pokročilé architektury počítačů

Dílčí projekt: Systém projektování textilních struktur 1.etapa: tvorba systému projektování vlákno - příze - tkanina

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Úvod do operačního systému Linux Mgr. Josef Horálek

Ukázka zkouškové písemka OSY

Semestrální práce z předmětu Speciální číslicové systémy X31SCS

Paralelní programování

Operační systémy. Tomáš Vojnar IOS 2010/2011. Vysoké učení technické v Brně Fakulta informačních technologií Božetěchova 2, Brno

Operační systémy. Přednáška 2: Procesy a vlákna

Paralelní programování

Paralelní architektury - úvod

Operační systémy. Jednoduché stránkování. Virtuální paměť. Příklad: jednoduché stránkování. Virtuální paměť se stránkování. Memory Management Unit

Poslední aktualizace: 21. května 2015

Témata profilové maturitní zkoušky

Tabulka ASCII American Standard Code for Information Interchange kódovou tabulku

Architektura procesoru ARM

MS WINDOWS II. Jádro. Správa objektů. Správa procesů. Zabezpečení. Správa paměti

Operační systémy 2. Přednáška číslo 1. Úvod do OS

Úvod do problematiky návrhu počítačových systémů. INP 2008 FIT VUT v Brně

Programové prostředky IS/IT

Shrnutí předcházející přednášky

Metody připojování periferií BI-MPP Přednáška 2

Vrstvy programového vybavení Klasifikace Systémové prostředky, ostatní SW Pořizování Využití

Základní typy struktur výpočetních systémů

Operační systémy: funkce

Principy počítačů a operačních systémů

Témata profilové maturitní zkoušky

Tabulka ASCII American Standard Code for Information Interchange kódovou tabulku

Distribuovaný systém je takový systém propojení množiny nezávislých počítačů, který poskytuje uživateli dojem jednotného systému.

Přednáška. Správa paměti II. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Paralelní architektury - úvod

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Instalace OS, nastavení systému

Principy operačních systémů

Programové prostředky IS/IT

Management procesu I Mgr. Josef Horálek

Procesy a vlákna - synchronizace

Petr Krajča. 26. říjen, 2012

05. Operační systémy PC 1. DOS. Nejdůležitější zástupci DOSu:

PB002 Základy informačních technologií

Virtualizace. Miroslav Novotný

Principy operačních systémů. Lekce 4: Správa procesů

Emulátory. Autor: Martin Fiala. Spouštění programů a her z jiných OS nebo jiných platforem. InstallFest

Přednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010

Počítač jako prostředek řízení. Struktura a organizace počítače

PB153 Operační systémy a jejich rozhraní

Transkript:

Operační systémy Přednáška 1: Úvod 1

Organizace předmětu Přednášky každé úterý 18:00-19:30 v K1 Přednášející Jan Trdlička email: trdlicka@fel.cvut.z kancelář: K324 Cvičení pondělí, úterý, středa Informace o předmětu (přednášky, cvičení, zkouška, ) http://service.felk.cvut.cz/courses 2

Podmínky pro získání zápočtu/zkoušky Semestrální úloha vlákna (max. 30 bodů) Semestrální úloha procesy (max. 30 bodů) Zkouškový test (max. 40 bodů) Nutnou podmínkou pro zápočet aspoň 10 bodů z každé úlohy pozdní odevzdání úlohy = 0 bodů Nutnou podmínkou pro zkoušku zápočet + aspoň 10 bodů ze zkouškového testu Klasifikace 55 < dobře 70 < velmi dobře 85 < výborně 3

O předmětu Cíl předmětu pochopit základní principy používané v operačních systémech (OS) Obsah předmětu definice, úkoly, typy, struktura, historie OS procesy a vlákna, výměna informací, synchronizace přidělování prostředků, uváznutí virtuální paměť, stránkování, segmentace, náhrada stránek uložení dat, RAID, systémy souborů principy V/V, přerušení, DMA sítové rozhraní, TCP/IP bezpečnost 4

Literatura Tanenbaum, A.: Modern Operating Systems, 2nd Ed., Prentice Hall, ISBN 0-13-031358-0, 2001. Stallings, W.: Operating Systems, 5th Ed., Prentice Hall, ISBN 0-13-147954-7, 2005. Silberschatz, A.: Operating System Concepts, 7th Ed., John Wiley, ISBN 0-471-69466-5, 2005. Plášil, F., Staudek, J.: Operační systémy, Praha, SNTL, 1992. 5

Operační systém (OS) Definice základní SW, který funguje jako prostředník mezi HW a aplikacemi/uživateli Úkoly správa výpočetních prostředků fyzických (procesor, paměť, disky, ) logických (uživatelská konta, procesy, soubory, přístup. práva, ) abstrakce složitosti HW poskytuje rozhraní aplikacím (Win32 API, Win64 API, systémová volání Unixu, ) uživatelům (CLI a GUI) Soustředíme na principy univerzálních OS MS Windows, Unix OS, VMS, Mac OS, 6

Výpočetní systém 7

Požadavky na HW podpora OS při správě HW CPU s dvěma módy kernel mód: CPU může provádět všechny instrukce ze své instrukční množiny (program běžící v tomto módu má přístup k celému hardwaru) user mód: pouze podmnožina instrukcí je povolena (např. všechny instrukce V/V a ochrany paměti jsou zakázány) podpora OS při správě paměti ochrana paměti podpora virtuální paměti (fyzický x logický prostor) překlad LA na FA 8

Požadavky na HW (2) podpora přepínání kontextu mechanismus přerušení (reakce na asynchronní události) programovatelný interní časovač (generuje přerušení po uplynutí čas. kvanta) podpora efektivních operací V/V přerušení, DMA, 9

Flynova klasifikace HW Single Instruction Single Data stream (SISD) 1 procesor provádí 1 instrukční proud nad daty uloženými v 1 paměti Single Instruction Multiple Data stream (SIMD) 1 instrukce je prováděna nad množinou dat množinou procesorů vektorové a maticové počítače Multiple Instruction Single Data stream (MISD) posloupnost dat je přenášena k množině procesorů provádějících různé instrukce nebylo implementováno Multiple Instruction Multiple Data stream (MIMD) množina procesorů současně provádí různé instrukce nad různými daty multiprocesory, multipočítače, distribuované systémy 10

Architektura paralelních systémů 11

Jednoprocesorové systémy (SISD) CPU načítá instrukce a data z paměti, zpracovává je a výsledky zapisuje zpět do paměti Paměť obsahuje jádro OS + další procesy 12

Multiprocesory se sdílenou pamětí Komunikace mezi CPU přes sdílenou paměť (10-50ns) UMA (Uniform Memory Access) multiprocesory přístup do sdílené paměti je stejně rychlý pro všechny CPU sběrnice je slabé místo použití vyrovnávacích pamětí a lokální paměti místo paměťové sběrnice speciální přepínač (crossbar switch) 13

Multiprocesory se sdílenou pamětí (2) NUMA (Nonuniform Memory Access) multiprocesory lokální paměť je viditelná pro ostatní CPU přístup do vzdálené paměti pomocí LOAD a STORE instrukcí přístup do vzdálené paměti je pomalejší než do lokální paměti 14

Multiprocesorové OS Každé CPU se svým vlastním OS (nepožívá se) Master-slave model (asymetrický) SMP (Symmetric MultiProcessors) podpora v moderních OS 15

Multipočítače se zasíláním zpráv (cluster) Základní uzel CPU, lokální paměť, síťové rozhraní, disk, ostatní periferie můžou chybět Vysokorychlostní propojovací síť Všechny uzly používají stejný OS sdílí společný systém souborů jsou společně administrovány Komunikace mezi CPU pomocí zasílání zpráv (10-50 µs) 16

Distribuované systémy Základní uzel CPU, paměť, disk, síťové rozhraní ostatní periferie (obrazovka, klávesnice,.) Běžná propojovací síť (LAN, WAN) Jednotlivé uzly požívají různé OS mají různé systémy souborů jsou administrovány individuálně Komunikace mezi CPU pomocí zasílání zpráv (10-50 ms) 17

Klasifikace OS multiprogramming (multitasking) OS umožňuje správu více procesů na jednoprocesorovém systému multiprocessing OS umožňuje správu více procesů na víceprocesorovém systému multithreading OS podporuje práci s vlákna multi-user (time sharing) OS podporuje současnou práci více uživatelů 18

Struktura OS Monolitický systém implementováno jako jeden proces program je rozčleněn pouze na funkce/procedury většinou vše běží v kernel modu Vrstevný (layered) systém je rozdělen do hierarchických vrstev každá vrstva řeší specifický úkol přesně definované rozhraní mezi vrstvami vnitřní vrstvy mohou být privilegovanější 19

Struktura OS (2) Virtuální stroj emuluje HW (přesná SW kopie HW) 20

Struktura OS (3) Mikrokernel v jádru je implementováno minimum služeb poskytuje: přepínání kontextu, posílání správ, technologie klient/server problém se systémovými servery používajících privilegované instrukce 21

Základní komponenty OS 22

MS Windows 1981 MS-DOS (16 bitový Intel) nadstavby nad MS-DOS Windows 3.1, 3.11 Windows 95, Windows 98 Windows ME 1993 jádro Windows NT (IA32, IA64, EM64T, AMD64, Motorola PowerPC, AlphaAXP) Windows NT 3.1, 3.5, 3.51, 4.0 Windows 2000 Windows XP Windows Server 2003 Windows Vista 23

Unix 1969 Multics 1970 Unix (PDP11) 1973 Unix implementován v jazyce C 1977 Unix (32 bitový Vax) Různé větve AT&T Unix Systém V BSD/OS, FreeBSD, OpenBSD AIX, HP-UNIX, Solaris 1991 Linux (32/64 bitový Intel, MIPS, SPARC, PowerPC, IBM yseries, ) 24