A Operating Systems
Nathaniel Brooks
⚡ Okos összefoglaló
Az operációs rendszer összetevői azok az alapvető modulok, amelyek a fájlokat, folyamatokat, bemeneti és kimeneti eszközöket, memóriát, tárhelyet, biztonságot és hálózatépítést kezelik, együttműködve a programok hatékony futtatásában és a hardvererőforrások hatékony megosztásában.
Mik azok az operációs rendszer összetevői?
Egy operációs rendszer egy nagy és összetett rendszer, amely csak apró darabokra bontással hozható létre. Ezeknek a daraboknak a rendszer jól meghatározott részét kell képezniük, gondosan meghatározott bemenetekkel, kimenetekkel és funkciókkal.
Bár Mac, Unix, Linux, Windows, és más operációs rendszerek nem rendelkeznek ugyanolyan felépítéssel, a legtöbb operációs rendszer hasonló operációsrendszer-összetevőket használ, mint például a fájlok, folyamatok, memória és I/O-eszközök kezelése.
Nézzük meg részletesen mindegyik összetevőt.
Fájlkezelés
A fájl a létrehozója által meghatározott, egymáshoz kapcsolódó információk halmaza. Általában programokat, forrás- és objektumformátumban egyaránt, valamint adatokat jelöl. Az adatfájlok lehetnek numerikusak, alfabetikusak vagy alfanumerikusak.
A fájlkezelés funkciói az operációs rendszerben
Az operációs rendszer a következő fontos feladatokat látja el a fájlkezeléssel kapcsolatban:
- Fájlok és könyvtárak létrehozása és törlése.
- Fájlok és könyvtárak manipulálása.
- Térképping fájlok másodlagos tárolóra.
- Fájlok biztonsági mentése stabil adathordozóra.
Folyamatmenedzsment
A folyamatkezelési komponens egy olyan eljárás, amely az operációs rendszeren egyidejűleg futó számos folyamatot kezeli. Minden szoftveralkalmazáshoz egy vagy több folyamat tartozik futás közben.
Például, ha olyan böngészőt használ, mint pl Google Chrome, egy folyamat fut az adott böngészőprogramhoz. Az operációs rendszerben is számos folyamat fut, amelyek különféle funkciókat látnak el.
Mindezeket a folyamatokat folyamatmenedzsmenttel kell kezelni, amely biztosítja a folyamatok hatékony működését. Emellett felhasználja a hozzájuk rendelt memóriát, és szükség esetén leállítja őket.
Egy folyamat végrehajtásának szekvenciálisnak kell lennie, tehát legalább egy utasítást végre kell hajtani a folyamat nevében.
A folyamatmenedzsment funkciói az operációs rendszerben
A következők a folyamatirányítási funkciók egy operációs rendszerben:
- Folyamat létrehozása és törlése.
- Felfüggesztés és újraindítás.
- Folyamatszinkronizálás.
- Folyamatkommunikáció.
I/O eszközkezelés
Az operációs rendszer egyik fontos felhasználási módja, hogy segít elrejteni a felhasználó elől az egyes hardvereszközök variációit.
Az I/O menedzsment funkciói az operációs rendszerben
- Puffer gyorsítótárazó rendszert kínál.
- Általános eszközillesztő kódot biztosít.
- Illesztőprogramokat biztosít bizonyos hardvereszközökhöz.
- Az I/O segít megismerni egy adott eszköz egyedi jellemzőit.
Network Management
A hálózatkezelés a számítógépes hálózatok adminisztrálásának és kezelésének folyamata. Ez magában foglalja a teljesítménymenedzsmentet, a hibaelemzést, a hálózatok kiépítését és a szolgáltatás minőségének fenntartását.
Az elosztott rendszer olyan számítógépek/processzorok gyűjteménye, amelyek soha nem osztják meg saját memóriájukat vagy órájukat. Ebben a típusú rendszerben minden processzor rendelkezik saját helyi memóriával, és a processzorok különböző kommunikációs vonalakon, például optikai szálakon vagy telefonvonalakon keresztül kommunikálnak egymással.
A hálózatban lévő számítógépek egy kommunikációs hálózaton keresztül csatlakoznak, amely többféleképpen konfigurálható. A hálózatkezelés segítségével a hálózat teljesen vagy részben csatlakoztatható, ami segít a felhasználóknak olyan útválasztási és csatlakozási stratégiák kialakításában, amelyek a csatlakozási és biztonsági problémákat leküzdik.
A hálózatkezelés funkciói
- Az elosztott rendszerek segítenek a különféle méretű és funkciójú számítási erőforrások használatában. Magukban foglalhatnak mikroprocesszorokat, miniszámítógépeket és számos általános célú számítógépes rendszert.
- Az elosztott rendszer a felhasználó számára hozzáférést biztosít a hálózaton megosztott különféle erőforrásokhoz.
- Segít hozzáférni a megosztott erőforrásokhoz, amelyek elősegítik a számítások felgyorsítását, vagy biztosítják az adatok elérhetőségét és megbízhatóságát.
Fő memóriakezelés
A fő memória egy nagyméretű tároló- vagy bájttömb, amelyek mindegyikének van egy címe. A memóriakezelési folyamat meghatározott memóriacímek olvasási vagy írási sorozatával történik.
Egy program végrehajtásához abszolút címekre kell leképezni és a memóriába kell tölteni. A memóriakezelési módszer kiválasztása számos tényezőtől függ.
Ez azonban főként a rendszer hardveres kialakításán alapul. Minden algoritmus megfelelő hardveres támogatást igényel. A fő memória gyors tárhelyet kínál, amelyhez a CPU közvetlenül hozzáférhet. Költséges, ezért alacsonyabb a tárkapacitása. Ahhoz azonban, hogy egy program végrehajtható legyen, a fő memóriában kell lennie.
A memóriakezelés funkciói az operációs rendszerben
Az operációs rendszer a memóriakezelés terén a következő funkciókat látja el:
- Segít abban, hogy megtartsd track az elsődleges memória.
- Ez határozza meg, hogy melyik részét ki használja, és melyiket nem.
- Egy többprogramú rendszerben az operációs rendszer dönti el, hogy melyik folyamat kapjon memóriát és mennyit.
- Akkor osztja ki a memóriát, amikor egy folyamat kéri.
- Ezenkívül felszabadítja a memóriát, ha egy folyamatnak már nincs rá szüksége, vagy ha leállt.
Másodlagos tárolás kezelése
Egy számítógépes rendszer legfontosabb feladata a programok végrehajtása. Ezeknek a programoknak, az általuk elért adatokkal együtt, végrehajtás közben a főmemóriában kell lenniük.
A számítógép memóriája túl kicsi ahhoz, hogy az összes adatot és programot véglegesen tárolja. A számítógépes rendszer másodlagos tárolót kínál a fő memória biztonsági mentéséhez. Manapság a modern számítógépek merevlemezeket/SSD-ket használnak mind a programok, mind az adatok elsődleges tárolójaként. A másodlagos tárolókezelés azonban olyan tárolóeszközökkel is működik, mint az USB flash meghajtó és a CD/DVD meghajtók.
Az olyan programok, mint az assemblerek és a fordítók, a lemezen tárolódnak, amíg be nem töltődnek a memóriába, majd a lemezt használják forrásként és célként a feldolgozáshoz.
A másodlagos tárkezelés funkciói az operációs rendszerben
Íme a másodlagos tárhelykezelés főbb funkciói az operációs rendszerben:
- Tárhelykiosztás
- Ingyenes területkezelés
- Lemezütemezés
Biztonsági menedzsment
Az operációs rendszer különböző folyamatait védeni kell egymástól. Ennek érdekében különféle mechanizmusok használhatók annak biztosítására, hogy azok a folyamatok, amelyek fájlokon, memórián, CPU-n és egyéb hardvererőforrásokon kívánnak működni, rendelkezzenek a megfelelő jogosultsággal az operációs rendszertől.
Például a memóriacímzés hardvere segít megerősíteni, hogy egy folyamat végrehajtható a saját címtartományán belül. Az időzítés biztosítja, hogy egyetlen folyamat se irányítsa a CPU-t anélkül, hogy felszabadítaná azt.
Végül, egyetlen folyamat sem végezhet saját I/O műveleteket, ami segít megőrizni a különféle perifériás eszközök integritását.
Egyéb fontos tevékenységek
Íme néhány további fontos tevékenység az operációs rendszerben:
- A felhasználói program nem tud közvetlenül I/O műveleteket végrehajtani. Az operációs rendszernek valamilyen közeget kell biztosítania ehhez.
- Az operációs rendszer ellenőrzi a program azon képességét, hogy képes-e fájlokat olvasni, írni, létrehozni és törölni.
- Az operációs rendszer lehetővé teszi az információcserét az ugyanazon vagy különböző rendszereken futó folyamatok között.
- Az operációs rendszer összetevői segítenek biztosítani a megfelelő számítástechnikát azáltal, hogy észlelik a CPU és a memória hardverhibáit.
