1. 1 מבנה המחשב CPU זיכרון פנימי פלטקלט זיכרון חיצוני

2. 2 מהי מערכת הפעלה ? מערכות דיגיטליות מורכבות בדר " כ מ : חומרה – רכיבים : אלקטרוניים, מכניים ו / או אופטיים. תוכנה - קוד : תוכניות, ספריות וכ " ד מערכת הפעלה היא מקבץ של תוכניות שמשמשות ממשק בין התוכנות במערכת לחומרה מנהלת את הקצאת המשאבים במערכת.

3. 3 מ"ה – ספרים Tanenbaum A. : Modern Operating Systems, Prentice-Hall, 1992. Silbetschatz A. et. al.: Operating System Concepts (5th ed.), Addison Wesley, 1997. האוניברסיטה הפתוחה : עקרונות מערכות הפעלה. בית ספר לטכנולוגיה של האוניברסיטה הפתוחה : מערכות הפעלה, מושגים, עקרונות וגישות. (תרגום מאנגלית עפ"י ספר של גיימס ר. פינקרט, לארי ל. וור).

4. 4 מבנה מערכת ההפעלה מערכת ההפעלה בנויה בשכבות שבה כל שכבה מניחה נכונות ושלמות של שכבת השירותים שהיא נשענת עליה ומספקת שירותים ותמיכה לשכבת השירותים שמעליה.

5. 5 תפקיד מרכזי: הקצאת משאבים משאבי המערכת מעבד (יחיד, רבים) זכרון, זכרון cache, זכרון flash שטחי אחסון (דיסקים, דיסקטים, CD) מדפסות, טרמינלים, מערכות תקשורת, מסך, מקלדת (יציאות קלט/פלט) שעונים, רגיסטרים וכ"ד –צרכני המערכת –משתמשים אנושיים –תהליכים –מעבדים מ " ה טובה מספקת לכל ישות צרכנית ( תהליך ) את האשליה כאילו כל משאבי החישוב עומדים לראשותו !

6. 6 קצת היסטוריה מערכות מחשוב התפתחו ב – 4 דורות : שפורפרות ריק ולוחות פלאגים (1945-1955) טרנזיסטורים (1955-1965) מעגלים משולבים (1965-1980) מעגלים משולבים מורכבים והתפתחות המחשבים האישיים ( (1980

7. 7 מטרות מערכת ההפעלה מאפשרת למשתמשים לבצע תכניות באופן: איכותי: לספק את השירותים הנדרשים באופן מהיר ויעיל יעיל : למקסם את הניצול של משאבי המערכת. למקסם את מספר המשתמשים המקבלים שירות מהמערכת. מתן זמני תגובה מקובלים במערכת. הוגן : מחלקת את משאבי המערכת באופן הוגן. נוח : חוסכת למשתמש את הצורך לדעת את הפרטים השונים של החומרה והאמצעים הנדרשים בעת קבלת שירותי מערכת. נכון : תוכניות לא משפיעות על תוכניות אחרות, שהטיפול וקבלת השירות ממספר רב של התקני קלט/פלט יהיה נכון, שהמערכת תשמר במצב תקין וכו '. להגן על משאבי המערכת ולתת שירות רק למשתמשי המערכת.

8. 8 סוגי שירות שונים נדרשים במערכת מערכת לניהול תהליכים. מערכות לניהול קבצים. מערכות לניהול גישות לזיכרונות המשניים. מערכות לניהול משאבים חיצונים.

9. 9 תתי - מערכות ניהול תהליכים יצירה / השמדה של תהליכים השהייה / חידוש פעילות של תהליך מנגנונים לתקשורת בין תהליכים טיפול במצבי שגיאה של תהליכים ניהול מעבד ראשי הקצאה ושחרור של מעבד הרציפות המדומה של תהליך סנכרון תהליכים

10. 10 תתי מערכות ( המשך ) ניהול זיכרון ראשי / מטמון הקצאה / שחרור של זיכרון עקיבה אחר חלקים פנויים בזיכרון עקיבה אחר חלקי זיכרון תפוסים : כתובות, צרכן, סוג מידע ניהול קבצים יצירה / השמדה של קבצים מסוגים שונים ניהול מערכת עקיבה לקבצים ניהול זיכרון משני ניהול שטחי אחסון פנויים / פגומים / תפוסים הקצאה / שחרור שטחי אחסון

11. 11 תתי מערכות ( המשך ) מערכת קלט / פלט הקצאה, עקיבה, שחרור של מאגרי זיכרון, תורים וקבצי ביניים ניהול של drivers ספציפיים לחומרה נתונה הגנת מערכת הרשאת גישה ואובייקטי המערכת ולשרות רק לצרכנים מורשים טיפול במצבי שגיאה וכשל טיפול במצבים של אובדן משאבים טיפול במצבים של עומס על משאבי המערכת

12. 12 תתי מערכת ( המשך ) תקשורת טיפול בערוצי תקשורת שונות ניהול הבקשות לגישה למדיה השונה כולל טיפול בניהול מערכות קלט / פלט ניהול סביבות עבודה לצרכנים השונים כלים ואמצעים קונפיגורציית משתמש ממשק ( גרפי ) אדם - מכונה

13. 13 מערכות ריבוי תוכניות ושיתוף זמנים מספר תוכניות לביצוע היושבות בדיסק באותו הזמן קבוצת " תהליכים " המועתקת מהדיסק לזיכרון הראשי בחירה של תהליך לביצוע ניהול התהליכים לביצוע מושג Context Switching ניצולת משאבים משופרת התפתחות מערכת שיתוף זמנים חלוקת הזיכרון הראשי OS...... Job n Job 1

14. 14 רציפות המדומה של התהליך במערכת מרובת תהליכים יכול תהליך לבקש מספר פעמים פעולות קלט / פלט -> לרצות שירות עבוד מספר פעמים תפקיד מערכת ההפעלה הוא לחסוך מהתהליך אינפורמציה לא רלוונטית לריצתו והנוגעת לאופן ניהול המשאבים במערכת. כלומר יש לתת לתהליך את " האשלייה " כאילו רק הוא נמצא במערכת המערכת עושה זאת באמצעות " צילום " מצב התהליך מיד לפני צאתו את המעבד המרכזי ושחזור מצב זה עם כניסתו מחדש למעבד.

15. 15 ריבוי תהליכים

16. 16 מצבי תהליך Running - תהליך אקטיבי Ready - תהליך המוכן לקבל את המעבד Blocked- תהליך הממתין לאירוע חיצוני ( סיום פעולת IO, שיעוררו אותו וכ " ד ).

17. 17 תאור שינויי מצב 1. תהליך " חסום " ממתין לקלט 2. מתזמן בוחר תהליך אחר מתוך התהליכים המוכנים לריצה 3. התהליך החסום חוזר לתור המוכנים הריצה 4. מתבצע תהליך של CS 1 4 3 Running Blocked Ready 2

18. 18 תזמון המעבד כיצד כל תהליך מקבל את המעבד קריטריונים קיימים להקצאות מעבד : אחיד, עדיפות, מחיר - מ " ה מאפשרות להצמיד לכל תהליך עדיפות - מנגנון העדיפויות מאפשר למערכת ההפעלה להעדיף תהליך אחד על פני אחר - למשל, אם שני תהליכים ממתינים למעבד המרכזי, תכניס מערכת ההפעלה את התהליך בעל העדיפות הגבוהה יותר לאילו תהליכים כדאי לתת עדיפות גבוהה במיוחד ?

19. 19 Process Synchronization... prog1prog2prog3 Process A Process B 4 567 Out = 4 In=7

20. 20 Race Conditions... Process A reads “ in ” and is switched.. Process B reads “ in ”, changes its contents to his job and moves “ in ” by one Process A gets the control and changes the contents of “ his in ” to his job … and moves the value of “ in ” by one Result: Result: “ in ” has a correct value but the printing job of B is lost …. Comment: common data structures to A, B

21. 21 Critical Sections - Conditions  No two processes in critical sections simultaneously.  Process outside its critical section may not block another process.  There is a limit on the number of times a process can enter the CS while another waits (i.e. no “starving”) No assumptions about speeds, no. of cpu’s, etc.

22. 22 מערכת קבצים

23. 23 Implementing Files Contiguous Allocation Contiguous Allocation Linked List Allocation Linked List Allocation Table in Memory Table in Memory FAT FAT I-node I-node

24. 24 חסרון – גישה איטית אל הקבצים חסרון – גישה איטית אל הקבצים יתרון – אין פרגמנטציה יתרון – אין פרגמנטציה Linked List Allocation Contiguous Allocation יתרון – גישה מהירה וקריאה נוחה חסרון – פרגמנטציה יתרון – גישה מהירה וקריאה נוחה חסרון – פרגמנטציה

25. 25 FAT File Allocation Table File Allocation Table שאלה: שאלה: דיסק בגודל 20 GB, גדול הבלוק 1,KB גודלה של כתובת 4 bytes, מהו גודל הזיכרון הדרוש עבור ה- FAT? תשובה: תשובה: 20*GB / 1KB * 4byes = 80MB

26. 26 I-Node הצבעה ישירה. הצבעה ישירה. הצבעה כפולה. הצבעה כפולה. הצבעה משולשת. הצבעה משולשת.

27. 27 Keeping track of Free Blocks BitMap BitMap Free List Free List