|
Operatsion · � � tizimlar o‘zbekiston respublikasi axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti u
| | bet | 8/129 | | Sana | 18.11.2023 | | Hajmi | 4,88 Mb. | | #100808 |
Bog'liq a12b69867f018f785135aa04d3624799 Operatsion tizimlar грифли 100 штResurslarni taqsimlash (resource allocation). Bir vaqtning o‘zida bir nechta foydalanuvchi yoki bir nechta vazifalar bajarilganda, ularning har biri uchun resurslar ajratilishi kerak. Operatsion tizim ko‘plab turli xil resurslarni boshqaradi. Ba’zilarida (masalan, protsessor sikllari, asosiy xotira va fayllarni saqlash) maxsus taqsimlangan kodi bo‘lishi mumkin, boshqalarida (kiritish/chiqarish qurilmalari kabi) umumiy so‘rov va ozod qilish kodi bo‘lishi mumkin. Masalan, protsessorni qanday qilib yaxshiroq ishlatish mumkinligini aniqlashda, operatsion tizimlar protsessorni rejalashtirishda protsessor tezligini, bajarilishi kerak bo‘lgan vazifalarni, mavjud registrlar sonini va boshqa omillarni hisobga oladi. Shuningdek, printerlarni, USB qurilmalarni va boshqa yordamchi qurilmalarni taqsimlashning tartib- qoidalari mavjud bo‘lishi mumkin.
Hisoblash (accounting). Biz qaysi foydalanuvchilar qancha va qanday turdagi kompyuter resurslaridan foydalanishini kuzatishni istaymiz. Hisobni yuritish buxgalteriya hisobida (foydalanuvchilar hisob-kitoblarni olishlari uchun) yoki foydalanish statistikasini to‘plash uchun ishlatilishi mumkin.
Xavfsizlik va himoya (Protection and security). Ko‘p foydalanuvchili yoki tarmoqqa ulangan kompyuter tizimida saqlanadigan ma’lumotlarning egalari ushbu ma’lumotlardan foydalanishni va boshqarishni xohlaydilar. Bir vaqtning o‘zida bir nechta alohida jarayonlar sodir bo‘lganda, bitta jarayon boshqa jarayonga yoki operatsion tizimning o‘ziga xalaqit bermasligi kerak.Himoyalash – tizim resurslariga barcha kirishlar boshqarilishini ta’minlashni o‘z ichiga oladi. Tizimni begona odamlardan himoyalash ham muhim. Bunday xavfsizlik har bir foydalanuvchidan tizim resurslariga kirish huquqini olish uchun, odatda, parol yordamida tizimda autentifikatsiya (o‘zini haqiqiyligini tasdiqlashni) qilishni talab qilishdan boshlanadi.
-
Kompyuter tizimlari, ularning tuzilishi va ahamiyati
Hisoblash jarayonida operatsion tizimlarining vazifasini yaxshiroq tushunish uchun kompyuter tizimini ko‘rib chiqamiz. U quyidagi komponentlardan tashkil topgan:
-
Kompyuter qurilmalari (hardware), uning asosiy qismi – markaziy protsessor (Central Processor Unit - CPU) – kompyuter
buyruqlarini bajarish yo‘riqnomasi, dasturlar va ma’lumotlar saqlanadigan xotira, kompyuterga axborotlarni kiritishni ta’minlovchi va foydalanuvchi – inson qabul qilgan yoki boshqa dustur shaklida dastur natijalarini chiqaruvchi kiritish/chiqarish qurilmasi yoki tashqi qurilma.
-
Operatsion tizim (operating system) – kursimizning asosiy predmeti. Foydalanuvchili va turli xil dasturli kompyuter apparatlaridan foydalanishni boshqaruvchi tizim dasturiy ta’minoti.
-
Amaliy dasturiy ta’minot (applications software) – turli xil masalalarni yechish uchun mo‘ljallangan dasturlar. Ularga ko‘proq dasturlash tillari (masalan C++) bilan dasturlarni translyatsiya qilishni ta’minlovchi kompilyatorlar, mashina kodi (buyruq), ma’lumotlar omborini boshqarish tizimi, grafik kutubxona, o‘yin dasturlari, ofis dasturlari kiradi. Amaliy dasturiy ta’minot operatsion tizim bilan solishtirilganda nisbatan yuqori pog‘onada joylashadi, va kompyuterdagi turli xil amaliy va kundalik masalalarni yechishga yordam beradi.
-
Foydalanuvchilar (users) – insonlar va boshqa kompyuterlar. Kompyuter tizimlari komponentlariga foydalanuvchi inson sifatida – kompyuterda o‘z ish faoliyati jarayonining hisoblash tizimlari bir qismi bo‘lgan istalgan inson bo‘lishi mumkin. Tarmoqdagi boshqa kompyuterlar ushbu kompyuterga bog‘lanish (serverga ulanish) bo‘yicha foydalanuvchi rolini bajarishi mumkin. Masalan, katta dasturlarni bajarish yoki fayllarni saqlash.
Kompyuter tizimlarining ishlash tafsilotlarini o‘rganishdan oldin bizga kompyuter tizimining tuzilishi haqida umumiy ma’lumot kerak. Ushbu bo‘limda biz ushbu strukturaning bir nechta qismlarini ko‘rib chiqamiz.
Kompyuter tizimining ishlashi
Zamonaviy umumiy maqsadli kompyuter tizimi umumiy xotiraga ulanishni ta’minlaydigan bitta yoki bir nechta protsessorlardan va bir nechta qurilma kontrollerlaridan iborat (1.2- rasm). Har bir qurilma boshqaruvchisi qurilmaning ma’lum bir turi uchun javobgardir (masalan, diskovodlar, audio qurilmalar yoki video displeylar). Protsessor va kontroller qurilmalari parallel ravishda ishlashi mumkin, xotira sikli uchun raqobatlashadi. Birgalikda ishlatiladigan xotiraga muntazam ravishda kirishni ta’minlash uchun,
xotira kontrolleri xotiraga kirishni sinxronlashtiradi. Kompyuterni ishga tushirish uchun, masalan, u yoqilganda yoki qayta ishga tushirilganda, uni ishga tushirish uchun boshlang‘ich dastur bo‘lishi kerak. Ushbu boshlang‘ich dastur yoki boshlang‘ich dasturi oddiy ko‘rinishga ega. Qoida tariqasida, u kompyuter qurilmalarida faqat o‘qish uchun mo‘ljallangan xotirada (ROM) saqlanadi. Bu protsessor registrlaridan tortib, qurilma kontrolleriga qadar xotira tarkibiga qadar tizimning barcha jihatlarini initsializatsiya qiladi.
|
|
|
Klaviatura kontrolleri
|
USB
kontroller
|
1.2- rasm. Zamonaviy kompyuter tizimi
Boshlang‘ich yuklash (Bootstrap) dasturi operatsion tizimni qanday yuklashni va uni qanday ishga tushurishni bilishi kerak. Bunga erishish uchun yuklash dasturi operatsion tizimning yadrosini topishi va uni xotiraga yuklab qo‘yishi kerak. Yadro yuklangan va ishga tushirilgandan so‘ng, u tizim va uning foydalanuvchilariga xizmat ko‘rsatishni boshlash mumkin. Ba’zi bir xizmatlar yadrodan tashqarida, ya’ni tizim jarayonlariga aylanish uchun yuklash vaqtida xotiraga yuklanadigan yoki yadro ishlayotganda doimo ishlaydigan tizim demonlari tomonidan taqdim etiladi. UNIX-da birinchi tizim jarayoni "init" bo‘lib, u boshqa ko‘plab demonlarni ishga tushiradi. Ushbu bosqich tugallangandan so‘ng, tizim to‘liq yuklanadi va tizim biron bir hodisani sodir bo‘lishini kutadi. Hodisaning ro‘y berishi,
odatda, apparat yoki dasturiy ta’minot tomonidan uzilish bilan signal beradi. Qurilma istalgan vaqtda protsessorga signal yuborib, uzilishni keltirib chiqarishi mumkin, bu odatda tizim shinasi orqali amalga oshiriladi. Dasturiy ta’minot tizim chaqirig‘i deb ataladigan maxsus operatsiyani (monitor chaqirig‘i deb ham ataladi) bajarib, uzilishni keltirib chiqarishi mumkin.
Xotira tuzilishi
Protsessor ko‘rsatmalarni faqat xotiradan yuklay oladi, shuning uchun ishga tushuriladigan har qanday dastur o‘sha yerda saqlanishi kerak. Umumiy maqsadli kompyuterlar o‘zlarining ko‘p dasturlarini qayta yoziladigan asosiy xotiradan ishga tushuradi (operativ tezkor xotira yoki RAM (random-access memory) deb ham ataladi). Asosiy xotira odatda yarim o‘tkazgich texnologiyasida amalga oshiriladi, bu dinamik operativ xotira (DRAM-dynamic random-access memory) deb ataladi. Xotiraning barcha shakllari baytlarning ketma-ketligini ta’minlaydi. Har bir baytning o‘z manzili bor. O‘zaro aloqaga muayyan xotira manzillariga ko‘rsatmalarni yuklash yoki saqlash ketma-ketligi orqali erishiladi. Yuklash ko‘rsatmasi bayt yoki so‘zni asosiy xotiradan CPU ichki registriga o‘tkazadi, saqlash bo‘yicha ko‘rsatma esa registr tarkibini asosiy xotiraga o‘tkazadi. Yuklash va saqlashdan tashqari, protsessor protsedurani bajarish uchun, ko‘rsatmalarni asosiy xotiradan avtomatik ravishda yuklaydi.
Fon Neyman arxitekturasi bilan ishlaydigan tizimda bajariladigan odatiy buyruqlarni bajarish sikli, avval ko‘rsatmani xotiradan tanlaydi va ushbu ko‘rsatmani buyruq registrida saqlaydi. Keyin ko‘rsatma dekodrlanadi va operandalarni xotiradan olish va ba’zi bir ichki registrda saqlanishi mumkin. Operandlardagi ko‘rsatma bajarilgandan so‘ng, natija xotirada saqlanishi mumkin. E’tibor bering, xotira bloki faqat xotira manzillari oqimini ko‘radi. U ularning qanday yaratilganligini (buyruq hisoblagichi, indekslash, bilvosita kirish, so‘zma-so‘z manzillar yoki har qanday boshqa vositalar orqali) yoki ular nimaga mo‘ljallanganligini (ko‘rsatmalar yoki ma’lumotlar) bilmaydi. Shunga ko‘ra, dastur tomonidan xotira manzili qanday yaratilishini e’tiborsiz qoldiramiz. Bizni faqat ishlaydigan dastur tomonidan yaratilgan xotira manzillarining ketma-ketligi qiziqtiradi. Ideal holda, biz dasturlar va ma’lumotlar doimiy ravishda asosiy
xotirada bo‘lishini xohlaymiz. Odatda, quyidagi ikkita sababga ko‘ra tartibga solish mumkin emas:
-
Asosiy xotira barcha kerakli dasturlar va ma’lumotlarni doimiy saqlash uchun odatda juda kichikdir.
-
Asosiy xotira bu o‘zgaruvchan xotira qurilmasi bo‘lib, u o‘chirilganda o‘z tarkibini yo‘qotadi.
Shunday qilib, ko‘pgina kompyuter tizimlari asosiy xotiraning kengaytmasi sifatida ikkilamchi xotirani ta’minlaydi. Ikkilamchi xotira qurilmasining asosiy sharti shundaki, u katta hajmdagi ma’lumotlarni doimiy ravishda saqlashi mumkin. Eng keng tarqalgan ikkilamchi xotira qurilmasi ikkala dastur va ma’lumotlarni saqlashni ta’minlaydigan magnit diskdir. Ko‘pgina dasturlar (tizimlar va ilovalar) ular asosiy xotiraga yuklanguncha diskda saqlanadi. Diskni to‘g‘ri boshqarish kompyuter tizimida muhim o‘rin tutadi, shuning uchun u IV-bobda batafsil muhokama qilinadi.
Kiritish/chiqarish qurilmasi
Saqlash qurilmasi - kompyuterdagi kiritish/chiqarish qurilmalarining ko‘pgina turlaridan faqat bittasi. Ko‘pincha operatsion tizim kodi tizimning ishonchliligi va ishlashi uchun muhimligi va qurilmalarning o‘zgaruvchanligi sababli kiritish/chiqarishni boshqarish uchun mo‘ljallangan. Keyinchalik biz kiritish/chiqarish haqida qisqacha ma’lumot beramiz. Umumiy maqsadlar uchun mo‘ljallangan kompyuter tizimi umumiy shina orqali ulangan protsessorlardan va bir nechta qurilma kontrollerlaridan tashkil topadi. Har bir qurilma kontrolleri qurilmaning ma’lum bir turi uchun javobgardir. Kontroller qurilmasiga qarab, bir nechta qurilmalarni ulash mumkin. Masalan, kichik kompyuter tizimlari interfeysi (SCSI - small computer systems interface) kontrolleriga yettita yoki undan ortiq qurilmalar ulanishi mumkin. Qurilma kontrolleri ba’zi bir mahalliy bufer saqlash qurilmasi va maxsus funksiyali registrlar to‘plamini qo‘llab-quvvatlaydi. Odatda, operatsion tizimlarda har bir qurilma kontrolleri uchun qurilma drayveri mavjud. Ushbu qurilma drayveri qurilma kontrollerini tushunadi va operatsion tizimning qolgan qismini qurilmaga yagona interfeys bilan ta’minlaydi. Kiritish/chiqarish operatsiyasini boshlash uchun qurilma drayveri qurilmalarni kontrolleriga tegishli registrlarni yuklaydi. Qurilma kontrolleri, o‘z navbatida, qaysi registrlar (masalan, “klaviaturadan
belgi o‘qish”) ni aniqlash uchun ushbu registrlar tarkibini tekshiradi. Kontroller qurilmadan ma’lumotlarni mahalliy lokal buferga uzatishni boshlaydi.
Ma’lumotni uzatish tugagandan so‘ng, qurilma kontrolleri uzilish orqali qurilma drayveriga uning ishlashi tugaganligi to‘g‘risida xabar beradi. Keyin qurilma drayveri boshqaruvni operatsion tizimga qaytaradi, agar operatsiya o‘qilgan bo‘lsa, ma’lumot yoki ko‘rsatgich ma’lumoti qaytariladi. Boshqa operatsiyalar uchun qurilma drayveri holat to‘g‘risidagi ma’lumotlarni qaytaradi. Uzilishga asoslangan kiritish/chiqarish bu kichik hajmdagi ma’lumotlarni ko‘chirish uchun juda yaxshi, ammo katta hajmdagi ma’lumotni, masalan, kiritish/chiqarish diskini ko‘chirishda foydalanilganda juda katta xarajatlarga olib kelishi mumkin. Ushbu muammoni hal qilish uchun to‘g‘ridan-to‘g‘ri xotiraga kirish (DMA - direct memory access) ishlatiladi. Kiritish/chiqarish qurilmasi uchun buferlar, ko‘rsatkichlar va hisoblagichlarni o‘rnatgandan so‘ng, qurilma boshqaruvchisi butun ma’lumotlar blokini CPU aralashuvisiz to‘g‘ridan-to‘g‘ri yoki o‘z buferli saqlash xotirasidan xotiraga uzatadi. Har bir blok uchun qurilma drayverini operatsiya tugaganligi to‘g‘risida xabardor qilish uchun faqat bitta uzilish yaratiladi. Qurilma kontrolleri ushbu operatsiyalarni bajarayotganda, boshqa vazifalarni bajarish uchun markaziy protsessor mavjud.
Bir protsessorli tizimlar
Yaqin vaqtgacha ko‘pgina kompyuter tizimlari bitta protsessordan foydalangan. Bir protsessorli tizimda umumiy maqsadli ko‘rsatmalar to‘plamini, shu jumladan foydalanuvchi jarayonlarining ko‘rsatmalarini bajarishga qodir bitta asosiy protsessor mavjud bo‘lgan. Deyarli barcha bitta protsessor tizimlarida boshqa ixtisoslashtirilgan protsessorlar mavjud. Ular disk, klaviatura va grafik kontrollerlar kabi maxsus qurilmalar uchun protsessorlar shaklida taqdim etilishi mumkin; yoki, asosiy kadrlarda, ular ma’lumotni tizim komponentlari o‘rtasida tezkor ravishda ko‘chiradigan kiritish/chiqarish protsessorlari kabi ko‘proq umumiy maqsadli protsessorlar shaklini olishlari mumkin. Bularning barchasi ixtisoslashtirilgan protsessorlar cheklangan ko‘rsatmalar to‘plamini bajaradilar va foydalanuvchi jarayonlarini ishga tushurmaydilar. Ba’zan ularni operatsion tizim boshqaradi, chunki operatsion tizim
ularga keyingi vazifalari haqida ma’lumot yuboradi va ularning holatini kuzatadi. Masalan, disk kontrollerining mikroprotsessori asosiy protsessordan so‘rovlar ketma-ketligini oladi va o‘z diskini navbatga qo‘yish va rejalashtirish algoritmini amalga oshiradi. Ushbu tartibga solish asosiy protsessorni diskni rejalashtirish xarajatlaridan ozod qiladi. Maxsus maqsadli mikroprotsessorlardan foydalanish keng tarqalgan va u bir protsessorli tizimni ko‘p protsessorli tizimga aylantirmaydi. Agar bitta umumiy maqsadli protsessor mavjud bo‘lsa, unda tizim bir protsessorli tizimdir.
Ko‘p protsessorli tizimlar
So‘nggi bir necha yil ichida hisoblash tizimida ko‘p protsessor tizimlari (parallel tizimlar yoki ko‘p protsessorli tizimlar deb ham ataladi) ustunlik qila boshladi. Bunday tizimlarda ikki yoki undan ko‘p protsessorlar o‘zaro aloqa qiladilar, kompyuter shinasini, ba’zan esa soat, xotira va tashqi qurilmalarni almashadilar. Ko‘p protsessorli tizimlar birinchi marta serverlarda paydo bo‘ldi va shu vaqtdan boshlab ish stoli va ko‘chma tizimlarga o‘tdi. Yaqinda smartfonlar va planshet kompyuterlari kabi mobil qurilmalarda bir nechta protsessorlar paydo bo‘ldi. Ko‘p protsessorli tizimlar uchta asosiy afzalliklarga ega:
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
Operatsion · � � tizimlar o‘zbekiston respublikasi axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti u
|
