İşletim Sistemleri. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

Transkript

1 İşletim Sistemleri Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

2 İşletim Sistemi Kavramı Genel Olarak İşletim Sisteminin İç Mimarisi Linux ve Unix İşletim Sisteminin İç Yapısı Windows Tabanlı İşletim Sistemlerinin İç Yapısı Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 2

3 İşletim Sistemi Kavramı ve Sistemin İç Mimarisi Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 3

4 İşletim Sistemi İşletim sistemi; bilgisayar sistemini oluşturan donanım ve yazılım nitelikli kaynakları kullanıcılar arasında kolay, hızlı ve güvenli bir şekilde paylaştıran ve bu kaynakları yöneten bir yazılım sistemidir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 4

5 İşletim Sistemi ve Sistemin Genelindeki Yeri Nedir? İşletim sistemi, kullanıcı programlarının yürütülmesi için uygun, etkili ortamlar sağlayan yazılımlardır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 5

6 İşletim Sisteminin Fonksiyonları Sistem üzerindeki işleri sıradüzensel olarak yerine getirmelidir. Veriler üzerinde hata denetimlerini gerçekleştirir. Depolama aygıtları veya dış dünya ile olan Giriş/Çıkış işlemlerinde ilgili işi sonuçlandırmalıdır. Programcı tarafından gerçekleştirilen kesmelerin gereklerini yerine getirebilmelidir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 6

7 İşletim Sisteminin Fonksiyonları (Devam) Sistem üzerinde çalışan programları bir öncelik sıralamasına koymalıdır. Donanımsal kaynakları devamlı olarak kontrol altında bulundurmalıdır. Sistem üzerindeki kullanıcıların birbirlerine müdahale etmesine engel olmalıdır. Kullanıcının kolaylıkla algılayabileceği bir arayüzü olmalıdır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 7

8 İşletim Sisteminin Fonksiyonları (Devam) Kullanıcılar arasında donanımın paylaşımlı olarak kullanılmasını sağlar. Kullanıcıların programları ve veriyi paylaşmasını sağlar. Kullanıcıların verilerini korumalarını sağlar. Kaynakların kullanımını programlar Disk veya dış ortamla olan Giriş / Çıkış işlemlerini düzenler. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 8

9 Bir İşletim Sisteminden Beklenenler Etkin olmalıdır Bir görevden diğer bir göreve geçiş süresi kısa olmalıdır. Hızlı cevap verebilmelidir. Hatalara karşı güvenilir olmalıdır. Sistem daha sonra da kullanılabilmeye imkan verecek şekilde sürekli olmalıdır. Kolay bir şekilde yönetilebilir olmalıdır. Dışarıdan yapılacak izinsiz müdahalelere karşı güvenilir olmalıdır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 9

10 Kaynakların Paylaşımı Süreç (Process) : Sistem üzerinde çalışan programlara denir. Kaynak (Resource) : Programın çalışması için gerekli olan öğelerdir. Bunlar: Bellek (Memory) Disk Boyutu (Space on Disk) İşlemci (CPU) Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 10

11 İşletim sistemi kaynakların soyutlamasını ve Kaynakların programlar arasında paylaşımını sağlar. Soyutlanmış Yapı Katmansal Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 11

12 Soyut Makineler Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 12

13 Kaynakların Paylaşımı Sistem üzerindeki her kullanıcıya birbirinden bağımsız farklı kaynak tahsis etmek zordur. Bu yüzden; İşletim sistemi kendisine gelen talepler doğrultusunda sistem kaynaklarını kullanıcı süreçleri arasında paylaştırır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 13

14 Aynı Anda Çalışma (Multiprogramming) Sistem üzerinden birden fazla program (process) çalışabilir. Bu durumda kaynakların, işletim sistemi tarafından programlar arasında paylaştırılması gerekecektir. İzlenecek stratejilerden bir tanesi ; İşlemcinin de çalışan programlar arasında paylaşımı söz konusudur. Böyle bir durumda; Programın bir kaynağı kullanabilmesi için beklemeye alınması gerekebilir. Programın bir tanesi bloke edilip durdurulduğunda diğerinin çalışmasını bitirmesini bekler. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 14

15 Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 15

16 Fakat çoklu programların çalışmasına izin veren işletim sistemleri zamanlama çizelgeleri kullanarak (schedules) bütün programların aynı anda çalışmasına izin verirler. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 16

18 İşletim Sistemi Katmanları Her işletim sisteminde katmansal olarak 3 temel bileşen yer alır. Bunlar: a) İşlemci modları b) Çekirdek (Kernel) c) Sistem Servisleri Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 18

19 A) İşlemci Modları Supervisor Mod (Kernel Mod): İşlemci supervisor modda iken donanımsal her tür komutu çalıştırır. Supervisor moda çalışan komutlara öncelikli komutlar denilmektedir. Kullanıcı Modu: İşletim sistemi programları supervisor moda çalışırken diğer tüm yazılımlar kullanıcı modunda çalışmaktadır. Örneğin giriş/çıkış işlemleri supervisor moda çalışmakta, kullanıcı modunda yer alan bir program herhangi bir giriş/çıkış işlemi yapılmasını istediğinde bunu işletim sisteminin yapmasını istemektedir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 19

20 Kullanıcı İşlemleri Supervisor İşlemleri Kullanıcı Alanı Supervisor Alanı İşlemci supervisor moda geçtiğinde işletim sisteminin kodlarını çalıştırmaktadır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 20

22 B) Çekirdek (Kernel) İşletim sisteminin supervisor modda çalışan ve diğer parçaları için temel servisleri sağlayan en önemli parçasıdır. İşletim sisteminin uzantıları kullanıcı modunda çalışır ve daha sınırlı haklara sahip olur. Çekirdekte çalışan işletim sistemi fonksiyonları ise belleğe ve çekirdeğin diğer bölümlerine ulaşmada daha fazla haklara sahiptir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 22

23 Kabuk (Shell) Kabuk (shell) veya diğer adıyla komut yorumlayıcısı ise kullanıcının sisteme verdiği komutları anlayan ve çalıştıran bir programdır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 23

24 C) Sistem Servisleri İşletim sistemi, alttaki donanım cihazı ne kadar değişik marka ve modelde olursa olsun onunla anlaşabilir. Böylece uygulama programları (application software) her donanım cihazının kendine has dilini bilmek zorunda kalmadan iletişim kurabilir. Uygulama programları, işletim sistemi sayesinde, üst seviye komutlarla çok ayrıntılı işleri donanım cihazlarına yaptırabilirler. Dikkat edilirse, her iki madde sayesinde alt sevideki karmaşıklık gizlenmektedir! Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 24

25 Sistem Servisleri (Devam) İşletim sistemi, uygulama programlarına pek çok fonksiyon ve servisten oluşan bir hizmet seti sunar. Böylece çok daha genel ve üst seviye emirler donanım cihazlarına verilebilir. Örn: Windows tabanlı sistemler Uygulama Programlama Arayüzü API(Application Programming Interface), UNIX tabanlı sistemlerde Sistem Çağrıları (system call) olarak isimlendirilir. Windows DOS UNIX Dosya Oluştur Dosyadan Oku Create File ReadFile Kesme:21h Fonksiyon:3 Ch Kesme:21h Fonksiyon:3F Dosya Yaz WriteFile hkesme:21h Fonksiyon:40 h Bilgisayar Mühendisliğine Giriş open read write 25

26 Unix Ortamında: read sistem çağrısı, programlama dili içersindeki bir fonksiyon gibi kullanılır. Okunan byte=read(dosya,okunacak alan, okunacak byte) DOS Ortamında ise: BX: dosya CX: Okunacak byte sayısı DS:DX:Okunacak Alan AH:3Fh INT 21h Uygulamalar, sistem çağrısı yapmak için kesme üretmektedirler. Dosya okumak için 21h nolu kesmenin 3F fonksiyonu okunur. Bu fonksiyona ait parametreler BX,CX ve DS:DX kaydedicilerine yerleştirildikten sonra kesme talebinde bulunulur. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 26

27 Sistem çağrısı(unix), API veya bir kesme çağrımı yapıldıktan sonra işletim sisteminin o işi yapan ve bellekte bulunan koduna atlanır ve komut yürütümü buradan devam eder. Çağrı sonuçlandıktan sonra program kaldığı yerden devam eder. Sistem çağrıları (Unix ortamında), API (Windows ortamında) veya kesmeler (DOS ortamında) donanıma özel ayrıntılar gizlenmiş olur. Programcıya oldukça basit bir arayüz sunulmuş olur. Yukarıda bahsedilen yapılar kullanılmamış olsaydı, her donanım cihazı için, o cihaza özel kod yazılması gerekirdi. Böyle bir durumda ise, kullandığımız uygulamalar hem daha uzun bir zamanda gerçekleştirilmiş hem de karmaşıklığı artmış olurdu. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 27

30 Günümüzde Kullanılan İşletim Sistemleri Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 30

31 Linux Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 31

32 Linux un Tarihsel Gelişimi LINUX, internet üzerinde ilgili ve meraklı birçok kişi tarafından geliştirilmekte olan ve başta IBM-PC uyumlu kişisel bilgisayarlar olmak üzere birçok platformda çalışan ve herhangi bir maliyet gerektirmeyen bir işletim sistemidir. LINUX, temel olarak Finlandiya üniversitesinde öğrenci olan Linus Torvalds ın ve internet üzerinde meraklı birçok yazılımcının katkıları ile geliştirilmiştir. LINUX, Minix işletim sistemine dayanmaktadır.linus Torvalds, Minix işletim sisteminden daha iyi bir işletim sistemi oluşturmak için 1991 Ağustos sonlarında ilk çalışan LINUX çekirdeğini oluşturdu. 5 Ekim 1991 tarihinde 0.01 sürümü LINUX ilk defa tanıtıldı. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 32

33 GNU (GNU is Not UNIX) Temel Kavramlar Serbest yazılım modeline verilen isimdir. Richard Stallman tarafından ortaya atılmıştır. Yazılımın açık kaynak kodlu olmasını öngörmektedir. Linux işletim sisteminin çekirdeğini oluşturmaktadır. GNU nun sağladığı açık kaynak kodu sayesinde isteyen herkes daha gelişmiş,özgün,üretken çalışmalarda bulunabilir. GPL - GNU General Public License - GNU Genel Kamu Lisansı Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 33

34 KDE * Linux altındaki 20 den fazla pencere yöneticisinden sadece birisidir. * İlk defa 1994 yılında geliştirilmeye başlanmıştır. * Sürükle-bırak teknolojisi sayesinde en çok tercih edilen masaüstü haline gelmiştir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 34

35 Linux işletim sistemi, katmanlı bir yapı sunar. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 35

36 Karnel (Çekirdek) : Düşük seviye aygıtlarının, belleğin ve işlemcinin yönetimsel fonksiyonlarını sağlar. Düşük seviye aygıtlarının, belleğin ve işlemcinin yönetimsel fonksiyonlarını sağlar. Uygulama programlarının ve işletim sistemi ile beraber gelen bazı sistem uygulama programlarının sistem çağrılarını kullanmasını sağlar. Uygulamalar ve sistem programları kullanıcı ile iletişimini komut yorumlayıcıları (shell gibi ) ve grafik ara yüzleri yardımıyla iletişim kurarlar. Redhat Linux SuSe Gelecek Linux Pardus çeşitli Linux dağıtımlarına örnek olarak verilebilir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 36

37 Çekirdek (Kernel) Kernel daha önce de belirtildiği gibi işletim sisteminin temelinde yer alır ve kalbi konumundadır. Bilgisayarın bütün fiziksel kaynaklarını yönetir. Kabuk yardımıyla bir komut yürütülmek istendiğinde program kernel tarafından yürütülür. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 37

38 Kabuk (Shell) Shell aşağıdaki işlemleri gerçekleştirir. Kullanıcı ile çekirdek arasında bir arayüz gibi işlem görür. Komut yorumlayıcısı gibi çalışır. Kullanıcının girmiş olduğu komutları alır. Kullanıcı tarafından girilen komut satırını işler Yorumlanmış olan komut satırlarını çekirdeğe (kernel) gönderir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 38

39 Ekran Görüntüsü Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 39

40 Ücretsizdir. Linux un Avantajları Kaynak kodu serbesttir. Hızla gelişiyor. Yüksek performans sağlar. İsteğe bağlı geliştirilebilir. Birden çok kullanıcıyı destekler. Multitasking. Çok işlemci desteği. Diğer işletim sistemleriyle yazılan programları tanır, çalıştırabilir. Uygulama programları sistemden bağımsız çalışır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 40

41 Linux un Avantajları (Devam) Ek yazılım ve sürücü kurulmasına ihtiyaç duymaz. BT harcamalarını %50 azaltır.(bleasdale) Son zamanlarda ticari saygınlık kazanıyor. Sun Microsystem- Open Office Intel,Compaq,Dell,HP Novell- Suse Oracle, Informix Sybase ve IBM veritabanı IBM Türk-Linux Serbest Yazılım Merkezi(İstanbul) Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 41

42 Linux un Dezavantajları (Devam) Yeterince tanıtımı yapılmıyor. Bedava olması insanların güvenini azaltıyor. Dinamik ve sürekli değişen bir yapıya sahiptir. Teknik destek, dağıtım ve dökümantasyon alanında zayıftır. Linux un kullanım ve yönetimi daha zordur. Tüm ihtiyaçlara cevap veremiyor. Bazı ticari yazılımlar Linux üzerinde fazla gelişemiyor. Oyunlar Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 42

43 MS-DOS Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 43

44 1980 lerin başında IBM in ilk PC leri üretmesi ve bu PC lerde kullanılan yeni bir işletim sistemi arayışı ile ortaya çıkan DOS, günümüzde kullanıcı sayısı azalsa da hala kullanılmaktadır MS-DOS, Microsoft Disk Operating System (Microsoft Disk İşletim Sistemi) kelimelerinin kısaltılmış halidir. MS- DOS bir disk işletim sistemi olarak bilinir, çünkü yaptığı işlerin büyük bölümü disk işlemleri, bellek işlemleri gibi programların çalışabilmesi için gerekli düzenlemeleri yapan bir işletim sistemidir. MS-DOS yalnızca, diğer programların çalışmasına olanak vermekle kalmaz, aynı zamanda bilgisayarınızın neyi nasıl yaptığı üzerinde size tam denetim sağlar. DOS ta grafiksel bir kullanıcı arabirimi (pencereler) yoktur, her şey komutlarla ve bir sürü parametre ile yapılır. DOS, tüm x86 tabanlı PC lerde çalışır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 44

45 C:\>dir Volume in drive C has no label. Volume Serial Number is DC96-A600 Directory of C:\ 09/27/ :10 AM 0 AUTOEXEC.BAT 09/27/ :10 AM 0 CONFIG.SYS 09/27/ :14 AM <DIR> Documents and Settings 09/28/ :43 AM <DIR> Intel 02/18/ :31 AM 94,720 msizap.exe 10/24/ :52 PM <DIR> Program Files 10/23/ :43 AM <DIR> WINDOWS 09/27/ :10 AM <DIR> wmpub 3 File(s) 94,720 bytes 5 Dir(s) 9,547,440,128 bytes free C:\> Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 45

46 Dosya(File) Tüm bilgiler ve programlar dosya (file) adı verilen bilgi topluluğu olarak disk/diskete kaydedilir. DOS işletim sisteminde bir dosya iki kısımda oluşur, dosya adı ve dosya uzantısı. Genel olarak bir dosyanın yapısı DOSYA_ADI ve DOSYA_UZANTISI şeklindedir. Burada DOSYA_ADI en fazla 8, DOSYA_UZANTISI en fazla 3 karakterden oluşur. Dosya isminin büyük veya küçük yazılması hiçbir şey değiştirmemektedir, büyük yada küçük yazmak aynı dosyaya karşılık gelmektedir Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 46

47 Windows 3.1 Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 47

48 Windows 3.1, 1992 yılında PC tarihinde kilometre taşı sayılabilecek önemli olaylardan biridir. 16 bit yapıda olan Windows 3.1, PC kullanımının artmasında önemli rol oynarken, DOS la beraber kullanılmasından dolayı tam bir işletim sistemi olarak düşünülmektedir. Grafik kullanıcılı arabirim desteği sunması, multimedya desteği vermesi, çok görevli çalışması, nesneye dayalı teknoloji kullanması avantajları olarak sayılabilirken; kısıtlamaları arasında ise 32 bit olmaması, gerçek çokgörevliliği sağlamaması ve tam anlamıyla bir işletim sistemi olmaması sayılabilir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 48

50 Windows 95 Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 50

51 Windows 95, mevcut Windows 3.x işletim sisteminin gelişmiş olarak geniş bir kullanıcı kitlesine (MS- DOS, Windows 3.11 kullanıcıları) hitap etmek üzere geliştirilmiş bir işletim sistemidir. Windows 95 tak çalıştır, özelliği ile donanım birimlerini otomatik tanır. Windows 95 de Dos tan gelen 8 karakterlik dosya ismi sınırı ortadan kalkmıştır. Kopyalama işlemleri için kes, kopyala, yapıştır ve sürükle bırak özellikleri kullanılabilmektedir, bu sayede komut ve yol belirtme özelliği kalkmıştır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 51

52 Windows 95 sayesinde; Yeni Windows 95 masaüstü Yardım Alma Başlat düğmesi ile programları ve belgeleri başlatmak Menüleri ve masaüstünü özelleştirmek Programlar, dosyalar ve belgeler için kısayol tuşları oluşturmak Uzun dosya isimleri verebilmek. Microsoft Exchange ve gelen kutusu ile e-posta yaratmak, göndermek, almak. Tak ve çalıştır Windows 95 in büyük bir kısmı 32-bitlik kodla yazıldı, dolayısıyla Intel 80386, ve Pentium işlemcilerin avantajlarından daha iyi yararlandı. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 52

55 Windows 98, Windows 95 özelliklerine ek olarak, internet ve multimedya destekli dos tabanlı bir işletim sistemidir. Bilgisayarın açılması ile, ekrana gelen görüntü Windows 98 in arayüzüdür. Bütün işlemlerin buradan yürütüleceği bu ekranın tümüne Masaüstü denir. Masaüstündeki resimlere ise Simge (icon) denilmektedir. Simge kavramı yerine nesne, sembol veya öğe kavramı da kullanılmaktadır. Windows 98, windows 95 den sonra çıktığı için daha fazla donanımı desteklemektedir. Windows 98 de de 2000 yılı sorunu vardır, onun için daha sonra Windows 98 SE (Second Edition) çıkmıştır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 55

57 Windows ME Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 57

58 Windows ME ile; Dijital fotoğrafları, müziği ve videoyu kolayca yönetebilir, paylaşabilir ve düzenleyebilirsiniz. İçerdiği yeni sistem koruma özellikleri ve gelişmiş yardım işlevleri sayesinde ev kullanımı için şimdiye dek üretilmiş en sorunsuz işletim sistemidir. Evde ağ sistemi kurmak iyi bir yöntem olabilir, böylece evinizdeki tüm bilgisayarlar yazıcıları, Internet bağlantılarını ve diğer aygıtları paylaşabilir. Geniş bant bağlantısı desteği, Internet haberleşme araçları ve çevrimiçi oyunlar içeriyor Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 58

61 Windows 2000, kendinden önceki işletim sistemlerine göre daha güvenilir, daha hızlı, birden fazla kullanıcı ileçalışabilmeye imkan veren, grafik ara yüzeyli bir işletim sistemidir. Windows 2000 ortamında aynı anda birden fazla uygulama çalıştırılabilir, network kurulabilir. Windows 98 in kolay kullanımlı arayüzü ile Windows NT nin güvenilirliğini temel alınarak yaratılmış olan Windows 2000 daha verimli çalışmaya imkan verir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 61

63 Windows XP Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 63

64 Windows XP, Microsoft Windows un Windows 2000 ve Windows Millennium un ötesindeki sürümüdür. Bir yandan Windows 2000 in standartlara uygun güvenlik, yönetilebilirlik ve güvenilirlik gibi güçlü özelliklerini, diğer yandan Windows 98 in ve Windows Me nin Tak ve Kullan, basitleştirilmiş kullanıcı arayüzü ve yeni destek hizmetleri gibi benzersiz iş olanaklarını temel alan Windows XP Professional şimdiye dek pazara sunulan en iyi Windows sürümüdür. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 64

65 Geri Yükle özelliği sayesinde kullanıcılar ve yöneticiler veri kaybetmeden bilgisayarı eski durumuna geri getirebilmektedir. Sistemi Geri Yükle özelliği kolayca tanımlanabilen geri yükleme noktalarını otomatik olarak oluşturmakta ve böylece sistemi önceki durumuna geri getirebilmenizi sağlamaktadır. Windows 95/98/Me de sistemin yeniden başlatılmasını gerektiren durumların pek çoğu ortadan kaldırılmıştır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 65

67 Windows Vista Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 67

69 Novell Netware Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 69

70 Birden çok bilgisayarın bir ağ oluşturmasını sağlar. Netware işletim sistemi ağ içinde hizmet birimi olarak adlandırılan büyük kapasiteli sabit diski ve hızlı bir işlemcisi olan bir bilgisayara kurulur. İş istasyonlarının, ağa katılmaları ise çok kolaydır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 70

71 Mac/OS Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 71

72 Adı Macintosh olan bir bilgisayar çeşididir ve Mac/Os adı verilen bir işletim sistemi kullanır Bu sistemin güncel sürümü Mac OS X dir. Bu sayede apple tabanlı kişisel bilgisayarlar ile klasik windows tabanlı bilgisayarlar kullanım açısından birbirlerine benzemektedirler Mac OS X 10.0 (Cheetah), 10.1 (Puma), 10.2 "Jaguar", 10.3 "Panther" ve 10.4 "Tiger" sürümleri piyasaya çıkmıştır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 72