İşletim Sistemleri. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş. Teknoloji Fakültesi / Bilgisayar Mühendisliği. Öğr.Gör.Günay TEMÜR

Transkript

1 İşletim Sistemleri Bilgisayar Mühendisliğine Giriş Teknoloji Fakültesi / Bilgisayar Mühendisliği Öğr.Gör.Günay TEMÜR

2 İşletim sistemi (Operating System) Bir işletim sistemini orkestrayı yöneten bir maestro gibi düşünebilirsiniz. İşletim sistemi, kullanıcı ve donanım, yazılım ve donanım ve son olarak yazılım ve yazılım arasındaki ara bulucudur «yazılım» dır şeklinde tanımlanabilir.

3 İşletim sistemi (Operating System) Bilgisayar donanımının doğrudan denetimi ve yönetiminden, temel sistem işlemlerinden ve uygulama yazılımlarını çalıştırmaktan sorumlu olan sistem yazılımıdır. Bütün diğer yazılımların belleğe, girdi/çıktı aygıtlarına ve kütük sistemine erişimini sağlar. Birden çok yazılım aynı anda çalışıyorsa, her yazılıma yeterli sistem kaynağını ayırmaktan ve birbirleri ile çakışmamalarını sağlamaktan da sorumludur.

4 İşletim Sisteminin Katmanları Çekirdek (Kernel) İşletim sisteminin ana bileşeni olan çekirdek, uygulama programları ile donanım bileşenleri arasında köprü vazifesi görür. Çekirdek veya Core olarak da isimlendirilir. Donanıma kullanıcıların ve uygulama yazılımlarının doğrudan erişimlerini sınırlandırır ve düzenler. İşlemcide çalışan proseslerin yönetimi, bellek yönetimi ve Giriş/Çıkış cihazlarının yönetimi gibi birçok temel işlev çekirdek tarafından gerçekleştirilir. Uygulama Katmanı (Application Layer) Kabuk Katman (Shell Layer) Çekirdek Katman (Kernel Layer) Donanım Katmanı (Hardware Layer)

5 İşletim Sisteminin Katmanları Kabuk (Shell) Çekirdeğin sağladığı servislere erişim sağlayan bir ara katmandır. Kabuk katmanı, çekirdeğe kullanıcı veya uygulama arabirimlerinden gelen komutları iletmekten sorumludur. Uygulama yazılımları, API (Application Programming Interface) adı verilen arabirimler ile kabuk katmanıyla konuşur. Bu anlamda API ler de kabuk katmanına dahil edilebilirler. API ler yazılım geliştiriciler için SDK olarak bilinen geliştirme kılavuzları sunarlar. Uygulama Katmanı (Application Layer) Kabul Katman (Shell Layer) Çekirdek Katman (Kernel Layer) Donanım Kaymanı (Hardware Layer)

6 İşletim Sisteminin Katmanları Kabuk (Shell) İki farklı kabuk çeşidi vardır: Komut istemi (CLI: command-line interface) Örn. DOS Grafiksel arayüz (GUI: graphical user interface) Örn. Windows

7 UNIX İşletim Sistemi Katmanları Günümüzde Windows tabanlı sistemlerden sonra en çok kullanılan ve kökleri UNIX'e dayanan işletim sistemi GNU/Linux'tur.

8 Windows NT/2000/XP Katmanları

9 Proses (Process) Bir işletim sisteminde anahtar kavramlardan biri olan Proses temel olarak çalıştırılmakta olan bir program dır. Bir kaynak program durgun bir komutlar dizisi şeklinde bulunurken, proses bu komutlar dizisinin işletilmesi anındaki durumuna verilen isimdir. Çok görevlilik (Multitasking) özelliğine sahip olan işletim sistemleri, aynı anda birçok prosesin çalıştırılmasına izin verir. Tek çekirdekli işlemciye sahip olan bilgisayarlarda bu iş zaman paylaşımı esasına göre yapılır.

10 İşlem Durumu İşlem durumu: İşlem yeni, çalışıyor, bekliyor, hazır veya bitti şeklinde olabilir.

11 İş Parçacıkları (Threads) İş parçacığı, işlemin bir parçasıdır. Örneğin bir işlemin bir kelime işlemci programının çalışmasını yürüttüğünü düşünelim. Burada kullanıcı örneğin bir satırdaki yazıları seçerek kalın yapmak istediğinde bu faaliyete iş parçacığı denilmektedir. Modern işletim sistemleri aynı işlem içerisinde birden fazla iş parçacığının yürütülmesine izin vermektedir.

12 Kilitlenme (Deadlock) Sonsuz döngü anlamına da gelmektedir. Değişik işlemlerin/iş parçacıklarının birbirlerinin alanlarını kullanmalarından ortaya çıkar. Windows ta sıklıkla karşınıza çıkan mavi ekranın sebebi! Örneğin bir işlem bir kaynağı (örneğin A dosyasını) kullanırken diğer bir kaynağı (örneğin B dosyasını) kullanmak istemektedir. Ancak aynı zamanda başka bir işlem B dosyasını kullanırken A dosyasını kullanmak istemektedir. Bu durumda her iki işlem de istedikleri dosyaları alamayacakları için bu işlemler bloklanacaklardır.

13 Semafor (Semaphore): Semaforlar işlemler arası iletişimi sağlayarak sonsuz döngülere ve sistem kilitlenmelerine engel olurlar. Latincede deniz feneri anlamına gelen Semafor, negatif olmayan bir tamsayı olup işlemin başlangıç deyiminden itibaren wait ve signal işlemleri ile değeri değiştirilebilen bir değişkendir.

14 Toplu İşleme (Batch Processing) Kullanıcıların, bilgisayar sisteminde bütün olarak ve belli bir sıra dahilinde işlenmesini istedikleri hizmetler kümesine toplu iş (batch job) denir. Bilgisayar sistemlerine gönderilen işler, bir veya birden fazla programın ayrı ayrı işletileceği alt adımlardan oluşabilir. İşler genellikle adımların art arda uygulanacağı biçimde düzenlenir. Her adım, bir öncekinin sonuçlanması üzerine işletime girer. Örneğin DOS işletim sisteminde.bat uzantılı dosyalarda toplu iş adımları yer alır.

15 Depolama Birimleri Yönetimi ve Dosya Sistemi Her işletim sisteminin bir depolama yönetim sistemi vardır. FAT, NTFS, Linux SWAP vb. Uygun şekilde biçimlendirilmiş her depolama biriminin bir kök dizini vardır. root\, c:\. vb. İşletim sistemi bu kök dizin içinde alt dizinlerin ve dosyaların oluşturulmasını ve yönetilmesini sağlar.

16 İşletim Sistemi Türleri Anaçatı işletim sistemleri (mainframe) : OS/390 Sunucu (server) işletim sistemleri : UNIX, Windows 2000 Çok işlemcili işletim sistemleri Kişisel bilgisayar işletim sistemleri : Windows 98, 2000, XP Macintosh Linux Dağıtımları Gerçek zamanlı (real-time) işletim sistemleri : VxWorks ve QNX Gömülü (embedded) işletim sistemleri : PalmOS, Windows CE Akıllı-kart (smart card) işletim sistemleri : Akis Smart Kart

17

18 MS-DOS-Microsoft Disk Operating System Uzun yıllar boyunca IBM uyumlu bilgisayarlarda en yaygın kullanılan işletim sistemi idi, şu anda yerini Windows a bıraktı. DOS ufak ve basit bir işletim sistemi olup, ana görevi disket ve sabit disk gibi saklama ortamlarının yönetimidir. İlk sürümü bir sürü hata içeren DOS 1.0 dır. İlk olarak intel 8086/8088 işlemcili PC için kullanılmıştır.

19 FreeDOS Microsoft yılları arasında birçok farklı DOS sürümü geliştirmiştir. Son sürüm Windows ME içinde yer alan MS-DOS 8.0 olmuştur. Microsoft'un 2000 de MS-DOS'u geliştirmeyi durdurması üzerine DOS'u yaşatmak için açık kaynaklı bir işletim sistemi olan FreeDOS doğmuştur. ( Amacı DOS ile %100 uyumlu olmaktır ve bu hedefe neredeyse tümüyle ulaşılmıştır.

20 Microsoft Windows 1985 yılında piyasaya sürülen Windows 1.0 aslında DOS için bir grafiksel kullanıcı arayüzü de 2.0 ve 1990 da 3.0 sürümleri satışa sunulan Windows un 1992 de satışa sunulan 3.1 sürümü ile kullanım oranı iyice arttı yılında 32-bit mimariye sahip (Fakat yine DOS tabanlı çalışan) Windows 95 piyasaya çıktı. Ev kullanıcılarını hedefleyen 1998 de satışa sunulan Windows 98 ve 2000 yılında satışa sunulan Windows ME yine DOS tabanlı idi.

21 UNIX Kökleri 1965 yılında MIT, AT&T Bell Labs ve GE'nin birlikte geliştirdikleri MULTICS (Multiplexed Operating and Computing System) projesiyle atılmıştır yılında Bell laboratuarlarında çalışır hale getirilen ilk UNIX sürümü assembler ile yazılmıştı.

22 LINUX Helsinki Üniversitesi'nde bilgisayar mühendisliği öğrencisi olan Linus Torvalds'ın 1991 yılında Intel'in yeni işlemcisi 80386'nın korumalı kip mimarisini denemek üzere geliştirmeye başladığı Unix tabanlı bir işletim sistemi çekirdeğidir. İnternette yaptığı duyuru sonucunda tüm dünyadan birçok yazılımcının da desteği ile hızla gelişmiş ve halen aynı destek ile gelişmekte olan açık kaynak kodlu, özgür bir yazılımdır.

23 Özgür Yazılım Nedir? Özgür yazılım, 4 farklı özgürlüğü temel alır: Hangi amaç için olursa olsun, programı çalıştırma özgürlüğü Kendi ihtiyaçlarınıza uyarlamak için programın nasıl çalıştığını öğrenme özgürlüğü (Kaynak koduna erişim bunun için bir önkoşuldur) İhtiyacı olanlara yardım edebilmeniz için programın kopyalarını dağıtma özgürlüğü Bütün toplumun faydalanabilmesi için programı iyileştirme ve yaptıklarınızı halka açma özgürlüğü (Kaynak koduna erişim bunun için bir önkoşuldur)

24

25 Mobil İşletim Sistemleri PDA ve akıllı telefonlar gibi mobil cihazlar için özel olarak tasarlanmış işletim sistemleridir. Microsoft Windows CE ve Windows Mobile Symbian BlackBerry Android ios

26 İşletim Sisteminin Yerine Getirmesi Gereken Fonksiyonlar 1. İşleri sıraya koymalıdır 2. İşi kontrol eden dili yorumlayabilmelidir 3. Hata durumlarında ilgili işlemleri sonuçlandırmalıdır 4. Giriş/Çıkış işlemlerini sonuçlandırmalıdır 5. Kesmelerin gereğini yerine getirmelidir 6. İşlerde öncelik tanıyabilmelidir 7. Kaynakları kontrol etmelidir 8. Kullanıcıların birbirlerinin haklarına müdahalelerini önlemelidir 9. Bilgisayara birden fazla erişim sağlamalıdır 10. İyi bir ara yüzü olmalıdır 11. Bilgisayar kaynaklarının hesabını tutmalıdır. 12. Bilgileri uzun vadede saklamalıdır.

27 Bir İşletim Sisteminde İstenilen Özellikler 1. Etkinlik: İşletim sistemi, bir işi etkin ve verimli bir şekilde yapmalıdır. 2. İşler arasındaki zaman: Bir işi bitirip diğer işi başlama süresi kısa olmalıdır. 3. Kullanılmayan MİB zamanı: Merkezi işlem birimin kullanmadığı süre kısa olmalıdır. 4. Yani mikroişlemciden belleğe aktarılacak veya bellekten alınacak bilginin erişim süresi kısa olmalıdır. 5. Toplu işlemler arasındaki zaman: Toplu işlem dosyalarının işlenmesi arasındaki süre kısa olmalıdır. 6. Cevap verme süresi: Sistemin cevap verme süresi kısa olmalıdır. 7. Az zamanda çok iş yapılmalıdır. 8. Güvenirlik: Sistem tamamen hatalardan arındırılmış olmalıdır. 9. Süreklilik: Sistem bakım yapılabilir ve dokümanı bol olmalıdır. 10. Düşük boyut: Sistem kendinden taviz vermeden küçük boyutta olmalıdır.

28 BİTTİ