Struktura opera čních systémů

1. Struktura operačních systémů

2. Monolitická struktura • Vše tvořeno jedním souborem • Starší operační systémy • Jednoduchá zařízení (tiskárny, navigace, …)

3. Vrstvená struktura

4. Virtuální počítače Prostředí 2 Prostředí 1 Prostředí 3 Operační systém Holý počítač

5. Modulární architektura Modul 2 Modul 1

6. Modul klient - server

7. Systém MS-DOS • BIOS • IO.sys - obsluha periferií • MSDOS.sys - jádro systému • COMMAND.com - textové uživatelské rozhraní • CONFIG.sys - Konfiurace hardware • AUTOEXEC.bat – Programy spuštěné po startu systému

8. MS DOS

9. Windows jako nadstavba DOS (3.1)

10. Windows jako nadstavba DOS (3.1) • Operační systém MS DOS • WIN.com - Program Windows • Řadiče periferií pro Windows • Win386.exe - využití paměti nad 16 kB • Jádro windows • Krnl386.exe - správa paměti • Gdi.exe - základní grafická zařízení (kurzor, písmo, …) • User.exe – správce oken

11. Windows jako nadstavba DOS (3.1) • Win.ini - konfigurace software • Systém.ini - konfigurace hardware • Progman.exe – správce programů (uživatelské rozhraní) • VM DOS - virtuální počítač pro DOS

12. Windows s DOS jádrem (95)

13. Windows s DOS jádrem (95) • IFSM – správa systémů souborů • VMM - správa periferií • Správce konfigurace zařízení Plug&Play • Registr – nahrazuje inicializační soubory • Aplikace win32, aplikace MS DOS – virtuální počítače • Aplikace Win16 – přímo spravuje OS.

14. Windows NT a dále

15. UNIX

16. Správa paměti Vnitřní (operační paměť)

17. Funkce modulu správce paměti • Udržuje informace o využití paměti • Přiděluje paměť procesům • Paměť, kterou procesy uvolní, přidá k volné paměti • Je-li třeba, odebírá paměť procesům • Rozpozná případy, kdy proces skončí bez uvolnění paměti (např. násilné ukončení) • Zajišťuje ochranu paměti (nedovolí procesům přístup mimo vymezený prostor)

18. Operační paměť • Obvykle umístěna na základní desce • Některé části mohou být na rozšiřujících deskách (např. videopaměť) 1kB RAM paměť , 1982 1GB RAM paměť , 2009

19. Adresování • Absolutní adresa • Relativní adresa

20. Adresový prostor • Fyzický adresový prostor • Logický adresový prostor • LAP <= FAP reálné přidělování paměti • LAP > FAP virtuální přidělování paměti

21. Reálné metody přidělování paměti • Přidělení jedné souvislé oblasti • Přidělení bloků pevné velikosti • Přidělení bloků proměnné velikosti • Segmentace • Stránkování

22. Přidělování jedné souvislé oblasti paměti Nevyužitá paměť Paměť procesu Mezní registr Paměť OS $0000

23. Swapování • Celá paměť od mezního registru nahoru je uložena do vnější paměti (na pevný disk). • Princip zásobníku • Multiprogramový systém (ne multiprocesní) • Některé nadstavby MS DOSu, Windows 2

24. Přidělování bloků pevné velikosti Volná paměť nevyužito Přiděleno procesu 2 Používá proces 2 nevyužito Přiděleno procesu 1 Používá proces 1 Paměť OS

25. Přidělování bloků proměnné velikosti (dynamické přidělování paměti) Volná paměť null Používá proces 2 Používá proces 1 Paměť OS

26. Segmentace • Každý proces má přiděleno několik nezávislých segmentů, například • Kód procesu (pevná délka, pevný obsah) • Globální konstanty (pevná délka, pevný obsah) • Globální proměnné (pevná délka, proměnný obsah) • Zásobník (proměnná délka i obsah)

27. Segmentace Registry procesoru zásobník SS Volná paměť ES Rozšířená data DS data CS kód Paměť OS

28. Stránkování • Paměťový prostor procesu je rozdělen na stejně dlouhé úseky – stránky (např. 4096 B) • Procesu se prostor jeví jako spojitý, je logicky spojitý, logické adresy jsou z intervalu <0,počet stránek x velikost stránky> • Fyzicky jsou stránky na různých místech paměti, fyzicky je adresový prostro procesu nespojitý

29. Stránkování Tabulka obsazení paměti paměť 7 6 5 4 3 2 1 0

30. Výběr vhodného místa paměti pro proces • Předcházíme fragmentaci paměti • Metody • First fit (první souvislý blok, do kterého se požadavek vejde) • Best fit (blok s nejblíže vyšší velikostí, než je požadavek) • Last fit • Worst fit (největší volný blok) • …

31. Setřásání paměti • Řešení již vzniklé fragmentace • Obvykle časově náročné • Používá se jen v nutných případech, tj. když nelze nalézt souvislý blok požadované velikosti • Správce paměti informuje každý proces o změně fyzického paměťového prostoru • Tato zpráva má větší prioritu než jakákoliv činnost procesu

32. Virtuální paměť • http://www.youtube.com/watch?v=59t_0uYbeL8

33. Virtuální paměť • Fyzická paměť rozdělena na rámce (fyzické kolejnice) • Logická paměť rozdělena na stránky (místa pro uložení kolejnic) • Stránka má buď • Přidělen rámec, nebo • Je odložena (do vnější paměti) • Některé stránky nelze odložit (systémové procesy)

34. Virtuální paměť, stránkování na žádost

35. Proces žádá o stránku 4

36. Metody výběru oběti • FIFO – Je odložena stránka, která má rámec přidělen nejdéle • LIFO • LFU = Less Frequently Used • LRU = Last Recently Used • NRU = Not Used Recently (hodinový algoritmus cyklicky prochází stránky a nuluje jejich used bit

37. Segmentace se stránkováním na žádost kód Proces 1 data zásobník kód Proces 2 data zásobník