1.1. Sistem KaynaklarÕ Kesme østekleri (IRQ) Kesmeler (IRQ) NasÕl ÇalÕúÕr?

Transkript

1 1.1.SistemKaynaklar Sistem kaynaklar, bilgisayar sistemi içerisinde kullan lan ayg tlar n (seri, paralel, usb port, fare v.s.), programlar n kontrol edilebilmesi, kullan c lara hizmet edebilmesi için gerekli mekanizmalar anlatmak için kullan lan kelimelerdir. Sistem kaynaklar, sistem içerisindeki donan m elemanlar n n CPU ile haberle ebilmesi için payla t r l r. Sistem kaynaklar iki veya daha fazla donan m n ayn zamanda haberle meye çal mas n engeller. CPU nun sistem ayg tlar n tan mlayabilmesini ve onlar ile haberle ebilmesini sa lar Kesme stekleri(irq) IRQ ngilizce kar l Interrupt Request, yani kesme iste i kelimelerinin k saltmas d r. IRQ ile donan mlar sistem i lemcisi ile ileti im kurarlar. Bir nevi her donan m n özel adresi denebilir. Bilgisayar m z n merkezi i lem ünitesi olarak CPU çevre birimleri ile olan tüm ileti imleri ba lat r, onlar n yönetimini elinde tutar. Peki herhangi bir çevre birimi CPU'nun kendisi ile ilgilenmesini nas l sa layacak, onun dikkatini nas l çekecek. te bu noktada IRQ (Donan m kesmeleri) devreye girer. IRQ, çevre birimlerinin dikkat çekmek için kulland bir yöntemdir. Kesmeler(IRQ)Nas lçal r? Bilgisayar m zdaki kesmeler Intel 8259 öncelikli kesme denetleyicisi (PIC) taraf ndan sa lan r. Önceleri ayr bir çip olarak bulunan bu kesme denetleyicisi, günümüz bilgisayarlar nda anakart n çipsetinde yerle ik olarak bulunmaktad r. Bir kesme talebi geldi inde 8259 CPU'yu elindeki i i geçici olarak durdurmaya ve hemen bu kesmeyi yönetmesine olanak sa layan bir program çal t rmaya iter. CPU kesme hizmet program na dallan rken dönü adresini y n haf zada saklar ve i i bitince i leme yine kald yerden devam eder. Birçok ayg t ayn anda kesme hizmeti isteyebilir. Sistem taraf ndan belirlenmi öncelik s ras na göre talepler kar lan r. Genelde kesme hizmet program yüksek önceli e sahip bir i lem taraf ndan kesilebilir. Ama daha öncelikli veya e it seviyedeki bir cihazdan kesme talebi gelirse o anki kesme program bitene kadar bu istek saklan r. 4

2 Resim1.1:Birdonan miçinirqayar n görme E er bilgisayar m zda bir donan m cihaz m z do ru çal m yor ise ayg t yöneticisi penceresinden donan m eleman n seçerek çift t klar z ve de aç lan sekmede kaynaklar sekmesi ile bo olan bir irq seçmeliyiz. Ancak unutmamak gerekir ki, bu ayarlar için bilgi düzeyimiz yeterli de il ise müdahale etmememiz gerekir Do rudanbellekeri imi(dma) DMA ngilizce kar l Direct Memory Access anlam na gelen direkt haf za eri imi kelimelerinin k saltmas d r. Özellikle disk sürücüleri ve benzeri cihazlar için bu seçene in aktif halde olmas belli bir performans art sa lamaktad r. Çünkü bu durum sayesinde cihaz gerek duydu u bilgileri i lemciye u ramadan direk olarak sistem belle inden elde edebilir. Bu kanallar sistem belle ine baz ayg tlar n (ses kart, ethernet kart gibi) eri imini h zland rmak için kullan l rlar. Bir sabit disk disk denetleyicisi sabit diskten baz verileri ald ktan sonra bunlar RAM'e depolamak ister. Ayn ekilde yerel ileti im a (ethernet) 5

3 kart ndan da veri geldi inde bunlar n RAM'e depolanmas gerekebilir. Bunlar I/O adresleri üzerinden CPU'ya oradan da RAM'e göndermek yerine baz kartlar n kullanabildi i DMA (Direct Memory Access - direk bellek eri imi) kanallar vas tas yla daha h zl ve CPU'yu da me gul etmeden direk RAM'e ula t rmak mümkün. Bu sayede CPU me gul edilmemi olacak ve de bizim iste imiz daha h zl bir ekilde yerine getirilmi olacakt r. Tekrar özetlersek DMA verileri bir çevre biriminden RAM'e veya RAM'den çevre birimine CPU'nun müdahalesine gerek kalmadan aktarabilmeyi sa lar. Çevre birimlerinin birbirine direk ula mas na imkan sa layamaz. Sisteminize DMA kullanmak üzere kaç tane kart tak labilece i s n rl d r. Haf za eri im bilgilerini de kaynaklar sekmesinden görebiliriz. Ancak eri im adres bilgileri ço unlukla bizim de i tirebilece imiz bilgiler de ildir. Bütün donan m kartlar ile ilgili eri im adresleri bilgilerini bilmemiz gerekir ki bu da çok dü ük bir olas l kt r Giri /Ç k Adresleri(I/O) Bilgisayar m z n patronu olan CPU'nun çevre ayg tlar yla ve devre kartlar (ses kart, ethernet kart vs.) ile ileti im kurmak ve bu ayg tlar birbirinden ay rt edebilmek için kulland Giri /Ç k (Input/Output) adresleridir. Bu adresler "port adresleri" veya "donan m adresleri" olarak da bilinir. Zaten CPU'nun d dünya ile ileti im kurmak için kulland iki yol vard r denilebilir. Bunlardan biri bilgisayar m z n ana belle inin adresleri di eri de bahsedildi i üzere I/O adresleridir. I/OAdresÇak malar Her kart n mikroi lemci ile haberle mesi için farkl bir I/O adresi vard r. Birden fazla kart n ayn adresi kullanmas durumuna çak ma denir. ki kart n ayn adresi kullanmas durumunda mikroi lemci taraf ndan gönderilen komutlar bu kartlar taraf ndan do ru alg lanmaz. Bu durum kartlar n çal mamas na ya da hatal çal mas na neden olur. Ço u çevre birimi ve kartlar tek bir I/O adres aral n kullan r. En basit ekliyle klavyenizin kulland I/O adres aral n ba ka bir kart kullanmaya kalkarsa, bu kart çal mayacak, bununla birlikte klavyeniz de devre d kalacakt r. Zaten kart üretilirken klavyenin I/O adresini kullanacak bir kart tasar m yap lmaz. Çünkü bu adres sabittir, klavye denetleyicisi taraf ndan kullan lmaktad r ve bir standart haline gelmi tir. Kartlar üretilirken bunlar göz önünde bulundurulan önemli kriterlerdir. "Peki o zaman I/O çak malar nas l olabilir?" diye bir soru gelebilir akl n za. Baz I/O de erleri standart de ildir, sorunlar da zaten bu aral k de erlerini kullanan kartlarda görülmektedir. ayet ayn adresi birden fazla kart için ayarlarsan z çak maya sebep olaca için kartlar görevlerini yapamayacakt r. Giri -ç k adresleri bilgilerini dekaynaklar sekmesinden görebiliriz. Dedi imiz gibi bu bilgiler ço unlukla bizim de i tirebilece imiz bilgiler de ildir. Bu bilgiler neden vard r öyleyse? Cevap basit: Programlama ile u ra anlar için gerekli olabilir. Özel bir program geli tirildi inde kullanaca donan m birimi ile ilgili özel ayarlar gerekir ise bu bilgilerden faydalanarak ayarlamalar n yaparlar. 6

4 1.2.Bir letimsistemininbile enleri Bir i letim sistemi, kavramsal olarak, üç grupta toplanabilecek bile enlerden olu ur: kullan c arayüzü (bu bir grafik kullan c arayüzü ve/veya komut sat r yorumlay c s ["kabuk" da denir] olabilir), dosya yönetim sistemi ve bir çekirdek Kullan c Arabirimi Genel olarak arayüz, herhangi bir eyin kullan m n ya da onda etkile imi sa layan k s m olarak dü ünebilirsiniz Bir araba, gaz ve fren pedallar ile arac yönlendirmeyi sa layan direksiyonu da içeren daha karma k bir arayüze sahiptir. Bir bilgisayar n arayüzü klavye ve fare ile monitörde gözüken ve bilgisayar birçok farkl i için kullanabilmemizi sa layan yaz l mlardan olu ur. Macintosh bilgisayarlar n ç k ve ard ndan Microsoft un Windows yaz l m n n geli tirilmesinden beri birçok insan, arayüz dendi inde otomatik olarak grafiksel kullan c arayüzünü (GUI Graphic User Interface, grafik kullan c arayüzü-) dü ünmektedirler. Bilgisayar kullan m n daha kolay hale getirmede görsel nesneler kullan m gittikçe geli iyor olsa da bu nesneler bilgisayar ve kullan c aras nda etkile imi sa layan seçenekler toplulu unun sadece bir parças d r Çekirdek Resim1.2:Grafikkullan c arayüzü Çekirdek, diskteki dosyalar n izlerini tutar, programlar ba lat r ve yürütür, belle i ve çe itli süreçlerin kaynaklar n düzenler, a dan paketleri al r ve gönderir, vb... Çekirdek kendi ba na çok az i yapar, fakat di er servislerin kullanabilece i araçlar sa lar. Ayr ca 7

5 donan mlara do rudan ula an ki ileri önleyerek, onlar kendi sundu u araçlar kullanmaya zorlar. Bu yolla çekirdek, kullan c lar di er kullan c lara kar koruyacak bir yol izler. Çekirdek taraf ndan sa lanan bu araçlar sistem ça r lar üzerinden kullan l r. Sistem programlar i letim sisteminin ihtiyac olan çe itli servisleri yerine getirmek için çekirdek taraf ndan sa lanan bu araçlar kullan rlar. Çekirdek, i letim sisteminin kalbidir. Ad ndan da anla labilece i gibi, "kabuk", çekirde in çevresini sararken, donan mla ileti im kurmak da çekirde in i idir. Donan m <-> Çekirdek <-> Kabuk <-> Uygulamalar Kimi i letim sistemlerinde kabuk ve çekirdek tümüyle ayr bile enlerken, kimilerinde bu ayr m yaln zca kavramsald r Dosya Yönetim Sistemi letim sisteminin dosyalar organize etme ve yönetme için ne kulland n gösteren ifadedir. Dosya verilerin topland birimlerdir. Sanal olarak bilgisayar bütün verilerini dosya olarak saklar. Bir çok dosya tipi vard r. Program dosyalar, veri dosyalar, text dosyalar gibi Dosya sistemi ad verilen bir yol ile i letim sistemi dosyalar n içindeki bilgileri organize eder. Genelde i letim sistemleri hiyerar ik dosya yönetim sistemini kullan r. Bu sistem a aç yap s ad verilen klasörler içerisinde dosyalar organize eder. Bu klasör sisteminin ba lang ç noktas kökdizindir(rootdirectory,c:\>). Sistem içerisindeki veri kümeleri dosya (kütük) olarak adland r l r. Bu nedenle ikincil bellekler daha geni anlam yla giri /ç k birimleri (HDD, CD-ROM, Flashdisk v.s.) üzerinde tutulan verilerin yönetimi dosya yönetimi kapsam nda ele al n r. Dosya yönetim sisteminin temel i levleri üç maddede toplanm t r: 1 - Mant ksal dosya yap lar ndan fiziksel yap lara geçi in sa lanmas. 2 - kincil belleklerin verimli kullan lmas n sa lanmas. 3 - Dosyalar n payla lmas, korunmas ve kurtar lmas ile ilgili araçlar n sa lanmas letimsisteminin levleri Dosya ve Klasör Yönetimi Dosyalar ve klasörleri yönetme, kaynaklar saklama ve güvenli ini sa lamay, bu kaynaklar a kullan c lar n n kullan m na sunmay ve yine bu kaynaklardaki de i iklikleri yönetmeyi içerir. Bilgisayarda bulunan i letim sistemleri, tüm programlar, oyunlar, bizim haz rlad m z belgeler dosyalar halinde saklan r. Bu dosyalar bilgisayar m zda harddisk ad n verdi imiz fiziksel bir ayg tta saklan r ve bu dosyalar kendi aralar nda gruplamak içinde klasörler kullan l r. Yani verilerin bir arada tutuldu u ortamlaradosya denir. 8

6 Sürücü: Dosya ve klasörlerin saklanabilece i fiziksel ortamlard r ve alfabede bulunan harfler ile temsil edilirler. Disket sürücüler A veya B harfi ile Harddiskler ise C ve sonras nda gelen harfler ile temsil edilirler. CD-ROM, DVD-ROM ve Tape Backup üniteleri vb. di er ayg tlar ise Harddiskten sonra gelen harfler ile temsil edilirler. Klasör: Sürücüler içerisinde bulunan ve dosyalar gruplamak amac ile kullan lan program grup isimleridir. Klasörler dosyalar yapt klar i lere göre grupland r rlar, bu sayede arad m z herhangi bir dosyay bulmam z kolayla r. Bu olay t pk bir kütüphanede kitaplar n konular na göre grupland r lmalar na benzer. Örne in bilgisayar m zda haz rlad m z belgeler, hesap tablolar, sunular vb. C sürücüsünde bulunan Belgelerim adl klasörde gruplanm lard r. Windows a ait dosyalar C sürücüsünde bulunan Windows adl klasörde gruplanm lard r ve yine bu dosyalar yapt klar i lere göre kendi aralar nda grupland r lm lard r. Bu sayede örne in bir oyunu silmek veya kopyalamak için o oyunu çal t ran bütün dosyalar tek tek seçmek yerine bu dosyalar içinde bar nd ran klasörü seçerek istedi imiz i lemi biraz daha pratik yapabiliriz. Dosya: Bilgisayarda yapt m z her i lem dosyalar arac l ile yap lmaktad r. Bir oyun oynayacaksak onun için gerekli dosyalar ekran görüntüleri dosyalarda saklan r. Kulland m z bir muhasebe program nda girdi imiz faturalar, çekler, senetler ilgili dosyalara kaydedilir. Yazd m z belgeler, hesap tablolar, sunular vb. dosyalarda saklan r. Bu sayede yapt m z çal malar istedi imiz herhangi bir zamanda aç p okuyabilir gerekli güncellemeleri yapabiliriz. Bilgisayarda bulunan bütün dosyalar dosyaad.uzant eklinde saklan r. Dosyaad o dosyan n yapt i e göre verilmi mant ksal bir isimdir ve toplam 255 karakter uzunlu unda olabilir, uzant ise o dosyan n i levine göre bilgisayar taraf ndan daha önceden belirlenmi bir isim olabilir ve genelde 3 harf uzunlu undad r. Uzant lar sayesinde o dosyan n hangi programla haz rland n ve hangi programlarla aç labilece ini anlayabiliriz. A a da belli birkaç dosya uzant örne i bulunmaktad r; Uzant Aç klama Exe Uygulama dosyalar Bat Toplu i dosyalar Txt Metin dosyalar Bmp Resim dosyalar Jpg Resim dosyalar Doc Microsoft Word dosyalar Xls Microsoft Excel dosyalar Ppt Microsoft Powerpoint dosyalar Zip S k t r lm dosyalar Dosyalar bilgisayar m zda içeriklerine göre belirli biralan kaplarlar. Her bir harf genelliklebilgisayarda1byte alankaplar. 9

7 1.3.2.Uygulamalar nyönetimi Kullan c bir program çal t rmak istedi inde, i letim sistemi uygulaman n yerini sabit diskten tespit eder ve uygulamay RAM e yükler. Bu i lem etkile imli i lem olarak adland r l r. Etkile imli i lem kullan c lara, uygulamalar dinamik biçimde yönetme, çal t r lan programlar n sonuçlar n do rudan elde edip, her an müdahale edebilme olana sa layan çal ma türüne ili kin bir özelliktir. Bu çal ma türünde kullan c lar, bir i in çal ma süreci boyunca i e, monitör ve klavye vas tas ile her an müdahale edebilmektedirler. Yani bir ba ka söylemle, ekran ba nda oturan bir kullan c n n bilgisayara bir komut vermesi ve o komuta bilgisayardan yan t almas türünde, bir nevi kar l kl konu ma yapar gibi çal ma biçimine Etkile imli lem denir. Bu tan mdan da anla laca gibi, kullan c lar program geli tirme, metin dosyalar olu turma, program derleme ve test etme, veri taban sorgular i letme, bilgisayar a komutlar girme, internet servislerini kullanma gibi k sa süreli i lerini Etkile imli lem olarak yürütürler Yard mc Programlar Destekleme letim sistemi yard mc programlar, problemleri giderebilmek ve sisteminin sa l kl i lemesini sürdürebilmek amaçl kullan r. Silinmi, hasarl dosyalar bulabilmek, verilerin yede ini alabilmek gibi i lemlerde kullan r. letim sistemi, üzerinde yer alan baz yaz l mlar Sistem Yaz l m olarak an l r. Örne in derleyiciler (compilers) ; yazd m z program makine diline çeviren ara program, editörler (editors), yararl programlar (utility) ; virüs temizleyen programlar gibi gerçek i için yard mc lard r, veri taban yönetim sistemleri (database management system) ve bilgisayar a yaz l mlar (network software) yine birer sistem yaz l mlar d r. Ancak bu yaz l mlar i letim sisteminin kendi öz parçalar de ildir. 10

8 Resim1.3:Sistemaraçlar naula mak Ba lat menüsünde donat lar içerisinde sistem araçlar içerisinde bu tip yard mc programlara ula abiliriz BilgisayarDonan m n KontrolEtme letim sistemi programlar ile BIOS aras nda durur. BIOS tüm donan m kontrol eder. Programlar n da i letim sistemi ile haberle ebilmesi için donan m kaynaklar na ihtiyac vard r. letim sistemi donan ma BIOS arac l ile ayg t sürücüleri ile ula r. Bir bilgisayar sistemi, bir veya birden fazla i lemci (ya da di er bir söylemle CPU ), gerçek bellek (RAM), saatler, terminaller, diskler, bilgisayar a (network) birimleri, yaz c üniteleri, CD sürücüsü, disket ve teyp üniteleri gibi I/O ünitelerinden olu maktad r. Do al olarak bir bilgisayar sistemi oldukça karma k bir yap dad r. 11

9 Kullan c Uygulamalar letim Sistemi BIOS Ayg t sürücüleri Donan m ekil1.1:do albirbilgisayarsistemi Uygulama yaz l m Uygulama yaz l m Uygulama yaz l m Uygulama yaz l mlar Derleyiciler Editörler 4.Ku ak diller Y. araçlar ler VTYS ler A yaz l mlar Sistem yaz l mlar letim Sistemi Makine Dili Mikroprogram Donan m Fiziksel Birimler ekil1.2:katmanl sistem 12

10 Programc lar, donan m n bu karma k yap s ndan etkilenmemelerini sa lamak ve disk gibi donan m ünitelerinin nas l çal t klar n anlamak zorunda b rak lmamalar için, donan m n üzerine ilave edilen yaz l mlar n katmanlar eklinde (layered system) olu turulmalar ve bu sayede çok daha kolay bir ekilde, sistemin bütün parçalar n n yönetilebilmesi eklinde bir yap lanma, uzun y llar önce geli tirilmi bir yakla md r. Bu yap n n en alttaki üç katman donan m olu turmaktad r. En alttaki katman, fiziksel üniteler, entegre devreler, kablolar, power (elektrik destek) üniteleri, disket sürücüleri, disk üniteleri ve di er benzeri donan m birimlerinden olu maktad r. Bu katman n mimari yap s ile ilgilenmek ve bunlar çal ma prensiplerini geli tirmek elektronik mühendislerinin i idir. Fiziksel üniteleri (donan m) do rudan kontrol eden ve fiziksel katman n bir üstündeki en ilkel yaz l m düzeyini olu turan katman, microprogram d r. Bu katman genellikle read-only (yaln zca okunabilir) bellek (ROM) sahas nda bulunur. Microprogram da ekleme (add), ta ma (move), kar la t rma (compare) gibi makine diline ait temel komutlar ad m ad m yerine getirir. Microprogram, örne in, Add i lemini yerine getirmek için eklenecek say n n nerede yer ald n saptar ve üzerine eklenecek say y ilave ettikten sonra sonucu elde eder. Microprogram n yorumlad komut seti (instruction set), makine dili (machine language) katman n olu turur ki, bu gerçekte makinenin gerçek bir donan m parças n olu turmakta ve bir bilgisayar da donan m n gerçek bir parças ym gibi nitelenebilmektedir. Bu nedenle baz makinelerde Microprogram, donan m n içinde varsay ld ndan ayr bir katman eklinde bulunmaz. Makine dili, genel olarak 50 ile 300 aras nda komuta (intruction) sahiptir. Veri ta ma, aritmetik i lem yapma ve de erleri k yaslama gibi i levleri yerine getirir. Makine dili, yaz c ve disket sürücü gibi I/O (input/output) ünitelerinin denetimini özel yüklenmi bilgiler sayesinde yapmaktad r. Bir bilgisayar sisteminin dördüncü katman nda yer alan i letim sisteminin temel i levi, donan m n karma kl n kullan c ya yans tmamak ve daha elveri li ortam haz rlay p, kullan c n n kolayca i ini yapmas n sa lamakt r letimsistemitipleri ÇokluKullan c (Multiuser) letimsistemleri ki veya daha fazla kullan c n n programlar veya payla lan ayg tlar üzerinde çal abilmesidir. Bu konuya en güzel örnek payla t r lan yaz c lard r. Bir çok kullan c ayn anda yaz c ya belge gönderir ve de s ra ile bu belgeler yaz c dan ç kt al n r. 13

11 1.4.2.ÇokluGörev(Multitasking) letimsistemleri Kullan c lar sistemde ayn anda birden fazla i lem (process) çal t rabilirler. Bu, siz bir i lemi ba latt ktan sonra, o ba latt n z i lem çal maya devam ederken ba ka bir i lem de ba latabilirsiniz demektir. Çoklu görev, bir i letim sisteminde bir kullan c n n, birden fazla say da i lemi ayn anda i letime al nabilmesi özelli idir. Yani çoklu görev, bellekteki birkaç veriyi ayn anda i lemesi ve i lemci ile I/O ünitelerinin de bunlar aras nda ayn anda kulland r lmas ortam n n yarat lmas d r. Ancak bir bilgisayar sisteminde, i letim sisteminin kendisine ait birden fazla i lemin ayn anda çal t r lmas, bu sistemde çoklu görev (multitasking) özelli i oldu unu göstermez. Bu nedenle bir i letim sisteminde çoklu görev özelli i, ancak bir kullan c n n birden fazla say daki i lemi ayn anda i letebiliyorsa vard r. Çoklu görev birçok uygulaman n (program n) ayn anda çal t r lmas d r. Bunun sa lanmas için, görevler (uygulamalar) k sa zaman dilimleri içinde i lemcide çal t r l r. Bu zaman dilimlerinin oldukça küçük zaman dilimleri olmas nedeniyle yapay da olsa bir e zamanl l k söz konusu olur ( lemci ayn anda iki i i yapamaz.) Çoklu lemci(multiprocessing) letimsistemleri Gittikçe yayg nla an bir durum da bir basit sistemin içerisine birçok CPU ba layarak çok önemli hesaplamalar yapmakt r. Her i letim sistemi birden fazla i lemciyi destekleyemiyor. letim sistemi, yap lacak olan i lemleri iki veya daha fazla i lemci üzerine da tmay bilmeli ve bunlar kontrol edebilmelidir. Bu özelli e sahip olan i letim sistemleri aras nda Windows 2000, Windows NT, Linux, Unix, BeOS bulunuyor. Microsoft'un di er i letim sistemleri (Win9x - ME) çok i lemcili sistemleri desteklemiyor. Destekleyememesinden dolay, fazladan takt n z i lemciyi bo u bo una kullanm oluyorsunuz. Anlayaca n z, i lemleri i lemci üzerine da tabilme özelli inden yoksun ÇokluGörev(Multithreading) letimsistemleri Program ihtiyaç halinde i letim sistemi taraf ndan küçük parçalara ayr l r ve çal t r labilir. Bu özellik ayn zamanda çoklu kullan c sistemleri de destekler. Ayn program n parçalar farkl kullan c lar taraf ndan da kullan labilir. 14