MAK105. İşletim Sistemleri

Transkript

1 MAK105 İşletim Sistemleri 26 Ekim,

2 İşletim sistemi bir bilgisayar sisteminin maestrosudur Bilgisayar donanımlarının birbiri ile uyumlu bir biçimde çalışmasını sağlar 2

3 Giriş 3

4 Giriş (devam) İşletim sistemi, en kısa açıklama ile bilgisayarın sahip olduğu kaynaklar ile bilgisayar kullanıcısı arasında arayüz görevi yapan programlar topluluğudur Amacı; bilgisayar kullanıcılarına programları çalıştırabilecekleri bir ortam hazırlamak ve bilgisayar kaynaklarını etkin bir şekilde kullanılmasını veya paylaşılmasını sağlamaktır 4

5 Giriş (devam) İşletim sistemi için bir tanım; bilgisayar sistemini oluşturan donanım ve yazılım kaynaklarını kullanıcılar arasında kolay, hızlı ve nitelikli bir işletim hizmetine olanak verecek biçimde paylaştırırken, bu kaynakların kullanım verimliliğini en üst düzeyde tutmayı amaçlayan bir yazılım sistemi olarak açıklanmıştır [Saatçi, 1993] Bu doğru bir tanım olmakla birlikte, işletim sistemi yalnızca kullanıcılara hizmet etmez, diğer programlara da hizmet edebilir 5

6 Giriş (devam) İşletim sistemi yazılımı; 1. Donanımı kullanılabilir yapar, 2. Bilgisayar kaynaklarını denetler, paylaştırır 3. Üzerinde program geliştirme ve çalıştırma mümkündür 6

7 O halde, İşletim sistemi : Giriş (devam) Kullanıcıyla bilgisayar donanımı arasında iletişim sağlayan programdır. Programların ve donanımların kullanılması için bir çalıştırılması platformu oluşturur. Sistemin yazılım ve donanım kaynaklarının kullanımı, yönetimi ve denetimini gerçekleştiren yazılım topluluğudur. İşletim sistemi kullanıcı ve sistem arasındaki iletişimi sağlayan arayüz yazılım olarak tanımlanabilir 7

8 İşletim Sisteminin Temel İşlevleri Nelerdir? İşlem Biriminin yönetimi ve denetimi Ana Bellek Biriminin yönetimi ve denetimi Yan Bellek Birimlerinin yönetimi ve denetimi Giriş/Çıkış Birimlerinin yönetimi ve denetimi 8

9 İşletim Sisteminin Temel İşlevleri Nelerdir? (devam) İşletim sistemi, donanımla yazılım arasında bir yönetici arayüzü olarak görev yapmaktadır. Böylece ihtiyaç duyan yazılımlar tarafından sistem kaynaklarını yönetebilmektedir. Çalışma sırasında oluşan hataların ve çakışmaların önlenmesi işletim sisteminin görevidir. Diğer taraftan, işletim sistemi faklı kullanıcıların veya uygulama programlarının donanım kaynaklarını kullanımını kontrol ve koordine etmektedir 9

10 İşletim Sisteminin Temel İşlevleri Nelerdir? (devam) Sistem kaynaklarının dağıtımı ve paylaşımı için işletim sisteminin yapmakla yükümlü olduğu işler nelerdir? - İşlem Biriminin zamana göre paylaşımı - Ana belleğin yönetimi - Disk alanlarının yönetilmesi - Giriş/Çıkış aygıtlarının yönetimi 10

11 İşletim Sistemi Tarafından Sağlanan Program geliştirme Servisler Nelerdir? Editörler ve Debuggerlar Programların yürütülmesi G/Ç sürücülerine erişim Dosyalara erişimi kontrol etme Test & Debug 11

12 Temel İşletim Sistemi Katmanları Nelerdir? Uygulama Katmanı Kabuk (Shell) Katmanı Çekirdek (Kernel) Katmanı Donanım Katmanı 12

13 NOT: İşletim sistemleri ve diğer yazılımlar donanım üzerine aşağıda görüldüğü gibi katman şeklinde yerleştirilmektedir. Böylece donanım kaynaklarının yönetimi ve paylaşımı kolaylaştırılmış ve sistem performansı artırılmıştır. En alt katmanını oluşturan sistemin elektronik devre ve aygıtlarına donanım denilmektedir. Elektronik devre ve cihazları kontrol etmek amacıyla hazırlanmış alt düzey programlama dili kullanılarak geliştirilen yazılımlar mikroprogram olarak adlandırılabilir. Bu düzeyde geliştirilecek yazılımlar mikroişlemci düzeyli programlardır. Bundan dolayı, bu düzeyde gerçekleştirilen yazılımlar işlemci modeli ve özellikleri ile yakından ilişkilidir 13

14 İşletim sistemleri uygulama yazılımı geliştiren programcılara, donanım kaynaklarının kullanımı için gerekli (Hardware Abstraction) servisleri sunmaktadır. Böylece, uygulama yazılımı geliştiricileri alt düzey programlama bilgisi kullanmadan donanım kontrolü ve yönetimi gibi işlemleri kolayca yürütebilmektedir. 14

15 Kaynak Paylaşımının Nedenleri Nelerdir? Maliyet: Her kullanıcıya birbirinden bağımsız kaynak sağlamak zordur. Birinin geliştirdiği bir programı veya uygulamayı diğerleri de kullanabilir Aynı veri tabanı birden fazla kullanıcı tarafından kullanılabilir Bir programın birden fazla kullanıcı tarafından kullanılarak depolama birimlerinden tasarruf sağlanır ve geçersiz kaynak kullanımının önüne geçilebilir 15

16 Bir İşletim Sisteminin Mantıksal Yapısı Aygıt Yönetimi İşlem Yönetimi Bellek Yönetimi Dosya Yönetimi

17 Bilinen İşletim Sistemleri Genel amaçlı ve özel amaçlı olarak tasarlanmış çeşitli işletim sistemleri vardır; örneğin Windows Linux UNIX Macintosh.. gibi 17

18 Windows Windows kullanıcıya grafik arayüzler sunarak etkileşim sağlayan Microsoft firmasının geliştirdiği bir işletim sistemleri ailesidir Microsoft un ilk işletim sistemi olan MS-DOS tan farklı olarak Windows ta aynı anda çok sayıda program ile çalışılabilir Microsoft Windows ailesi, ilk zamanlar IBM PC için geliştirilen MS-DOS üzerine bir grafik arayüz konularak başlamıştır, daha sonra kendi windows çekirdeği üzerine sürümleri geliştirilmiştir 18

19 Linux Linux ilk olarak Linus Torvalds tarafından yazılmaya başlanmış, sonra çeşitli katılımcılar sayesinde artarak gelişmiştir Linux aslında komple bir sistem değildir, işletim sisteminin çekirdeğine verilen isimdir İşletim sistemi çekirdeği üzerine eklenen uygulamalarla paketlenerek kuruluma hazır hale getirilmesine linux dağıtımı adı verilmektedir 19

20 Linux (devam) Linux çekirdeği kullanılarak oluşturulan işletim sistemlerine de linux dağıtımları adı verilir Kullanım amaçlarına göre bu dağıtımlar şekillenmiştir. Bu dağıtımlarda değişmeyen tek nokta çekirdektir; dağıtımlar içinde farklılıklar yapılandırma araçları, paketleme ve güncelleme yöntemleri, kitaplık ve geliştirme dizinlerinde değişiklikler biçiminde olmaktadır [Vardar ] 20

21 Günümüzde kullanılan ve bilinen dağıtımlar şunlardır: 1. Fedora 2. Suse 3. Debian 4. Mandriva 5. Slackware 6. Pardus 7. Ubuntu Linux (devam) 21

22 UNIX Unix işletim sisteminin ilk uyarlaması 1969 da BELL laboratuarlarında çalışan Ken THOMPSON tarafından geliştirildi C programlama dili de, ilk olarak, Bell laboratuarında Unix i desteklemek için geliştirildi. Unix, C diliyle yazıldığında sisteme çokluprogramlama ve diğer gelişmeler de eklendi Unix işletim sistemi, aynı zamanda, birçok teknik özelliği ile diğer işletim sistemlerine öncü olmuştur 22

23 UNIX Tasarım İlkeleri Unix, zaman-paylaşımı ilkesine göre çalışır; dosya sistemi ağaç yapısındadır; kullanıcıların kendi alt dizinleri oluşturulur Unix işletim sistemi, günümüzde de yaygın olarak kullanılmaktadır Özellikle kurumlardaki büyük ölçekli sistemlerde bulunan işletim sistemi Unix tir Masaüstü kullanıcıları için o kadar yaygınlaşamamıştır; ancak kurumsal uygulamalarda bir sunucu işletim sistemi olarak ve çok kullanıcılı bir sistem olarak genişçe bir kullanımı vardır 23

24 Sürücü Arayüzü UNIX İşletim Sistemi Katmanları Kütüphaneler Komutlar Uygulama Programları Sistem çağrı arayüzü Sürücü Sürücü Monolitik Çekirdek Modülleri İşlem yönetimi Bellek yönetimi Sürücü Dosya yönetimi yönetimi Donanım altyapısı Katmanı Aygıt

25 Windows NT/2000/XP İşletim Sistemi Kullanıcı Kütüphaneler Katmanları İşlem Altsistem İşlem yönetimi Bellek yönetimi Dosya yönetimi Aygıt yönetimi altyapısı NT Yürütücüsü (Executive) Supervisor Nt Çekirdeği Donanım Soyutlama Katmanı G/Ç Alt sistemi İşlemci Ana Bellek Aygıtlar

26 İşletim Sisteminin Görevleri Bilgisayar işletim sisteminin görevleri, bilgisayar sisteminin sahip olduğu donanımsal kaynakları ve onun üzerine daha önceden kurulmuş olan yazılım parçalarını, kullanıcılara ve yine ihtiyaç duyulduğunda sistemin kendisine paylaştırmak, verimli kullanılmasını sağlamaktır Temel bilgisayar kaynakları donanım tarafından sağlanmaktadır; bunlar saklama birimi, bellek, işlemci, çevre birimleri olarak sıralanabilir Bu kaynakların kullanımı uygulama programları aracılığı ile gerçekleştirilmektedir İşletim sistemi, uygulama programları ile donanım arasındaki iletişimi sağlamaktadır İşletim sistemi için bir kontrol programı dır demekte mümkün; öyle ki amaç, kullanıcı programlarının çalışmasını sağlamak, bilgisayarın uygunsuz kullanımına ve hatalara yol açmasına engel 26 olmaktır

27 İşletim sistemlerinde temel işlevler nelerdir? Yazılım-donanım bütünlüğünün sağlanması Kaynakların yönetimi Kullanıcı ile sistem arasındaki ilişki, uyum ve düzenin kurulması 27

28 İşletim Sistemlerinin Gelişim Evresi İşletim sistemlerinin kullanım yönünden geçirmiş oldukları evreler 1970 li yıllara kadar aşağıdaki gibi verilebilir; daha sonra görsel arayüzle etkileşim ortaya çıkmıştır Komut komut yürütme (instruction by instruction processing) işten işe yürütme (job by job processing) Toplu işleme (Batch processing) Çoklu programlama (Multi-programming)

29 Komut komut yürütme (instruction by instruction processing) Komut komut yürütme de bilgisayarın yapacakları işler el ile denetlenmekteydi. Günümüzde operatör olarak bilinen kişi, o zamanlar iyi bir programcı veya bir bilgisayar mühendisi olmak zorundaydı; çünkü yapacağı iş oldukça teknikti. Operatörün bir iş için gereken hazırlıkları yapma süresine yerleştirme zamanı (set-up time), başlatılan işin bitimine kadar olan süreye de çalışma zamanı (run-time) denilir Komut komut yürütmede, yerleştirme zamanı çalışma zamanından oldukça uzundu. Dolayısı ile bilgisayar sistemlerinin daha verimli bir şekilde kullanılabilmesi için bir işten diğer işe geçiş işlemlerinin otomatikleştirilmesi yolları aranmaya başlanmıştır 29

30 Çoklu programlama (Multi-programming) Toplu işlemden sonra en büyük gelişme çoklu programlama sistemleridir Bu gelişmenin temelini kesme (interrupt) kavramı oluşturmuştur Kesme, işlemcinin görevini sürdürürken, gelen işaretle yaptığı işi bırakıp yeni bir göreve dallanmasıdır. Ancak bu işlemi yaparak eski görevine ait bilgileri bir yerde saklar ve kesme işi bittikten sonra eski görevine kaldığı yerden devam eder 30

31 Çoklu programlama (Multi-programming) (devam) Önceleri kesme mekanizması daha çok endüstriyel kontrol uygulamalarında ve çevre birimlerinin bağlantılarında kullanılmaktaydı. Sonra, böyle bir mekanizmanın yardımı ile bir çok programın aynı anda aynı işlemciyi(cpu) kullanabileceği düşünüldü Öyle ki, programlardan birisi bir G/Ç işlemi beklemek zorunda kalacak olursa, o G/Ç işleminin yapılması beklenirken diğer bir program işlemciyi kullanabilir ve bu program bir G/Ç işlemi yapma durumuna geldiğinde işlemci üçüncü bir programa verilebilir İşte bilgisayar sistemlerinin bu şekilde kullanılmaları bugün çoklu programlama (multi-programming) olarak 31 adlandırılmaktadır

32 İşletim Sistemi Türleri İşletim sistemleri çeşitli açılardan sınıflandırılabilir. Örneğin; - Kullanıcılara sağladıkları çalışma ortamı - Kullanıcıların sisteme erişim biçimleri - Tasarım ve mimarisinde izlenen yaklaşımlara göre birbirine dolaylı olarak bağımlı bu üç boyut üzerinde incelenebilir. Bir işletim sistemi ilk iki boyuttaki özelliklerden yalnız birini taşıyabileceği gibi bunlardan çelişmeyen bir kaçını da birlikte bulundurabilir 32

33 İşletim Sistemi Türleri (devam) Bir işletim sistemi, aynı anda bir görüntü sistemi kurma olanağı sağlıyorsa, bu sistemin tekli programlama düzeninde çalıştığı, eş zamanlı bir çok görüntü sisteminin kurulmasına olanak sağlıyorsa, çoklu programlama düzeninde çalıştığı söylenir. Birlikte çalışan görüntü sistemleri, işlemci dışındaki kaynaklar için kesişebiliyorsa, işletim sistemi eş zamanlı kaynak paylaşımına olanak tanımaktadır 33

34 Tekli programlama (Monoprogramming) Tekli programlamaya dayalı çalışan bir sistemde, aynı anda yalnızca bir görüntü ortam kurulduğundan, kullanıcı sistemin tüm kaynaklarını kullanabilir Çalışma sürecinde oluşabilecek hatalar başka bir kullanıcıya yansımayacağı için, korunma önlemleri, sadece işletim sistemi ile kullanıcı arasında olacağı öngörülür Dolayısı ile tekli programlama düzeninde kaynak atama, sistem bütünlüğünü koruma gibi sorunlar kolayca çözülebilir 34

35 Çoklu programlama (Multi-programming) Çoklu programlamaya dayalı sistemler, ilk zamanlar, işlemcinin boş olarak beklediği süreleri değerlendirmek için tasarlanmıştı Sistemde çalışan herhangi bir iş/program parçası giriş/çıkış, senkranizasyon gibi nedenlerle bekleme durumuna geçtiğinde işlemcinin başka bir işe başlaması ve böylece işlemcinin kullanım verimliliğinin yükseltilmesi amaçlanmıştır Genel olarak işlemci ile giriş/çıkış birimlerinin çalışma hızları arasındaki fark büyüktür; dolayısı ile işlemci bir işin giriş/çıkış işlemini beklemek yerine başka bir işi yürütür Bu da sistemin verimliliğini arttırır 35

36 Çok Görevli Sistem (Multitasking) Bir sistemde bağımsız çalışan en küçük işletim birimi olarak tanımlanan görev, bilgisayar ortamında işlerin yürütülmesini sağlayan temel araçtır Bir işin sistemde çalışması işletim sisteminin bu işe en az bir görev ataması ve yürütmesiyle gerçekleşir 36

37 Çok Görevli Sistem (Multitasking) (devam) Adımları sırayla uygulanacak bir iş, sırası ile derleme, bağlama uygulama adımlarını karşılayan programları çalıştıracak tek bir görev tarafından yürütülebilir Ancak, işteki bazı adımları paralel olarak uygulamaya yöneldiğimizde, birlikte yürütülecek her adım için ayrı bir görevin kullanılması gerekir Böyle bir çalışma ortamını kurma olanağını sağlayan işletim sistemleri, çok görevli işlem yapan sistemler olarak tanımlanabilir 37

38 Sistem Kullanım Biçimine/Erişime Göre Sınıflandırma Bir bilgisayar sisteminde hizmet üretim süreci, hazırlık + sunuş + işletim sonuçlama olarak tanımlanan evrelerden oluşur İşletim sistemlerinde, işletim dışında kalan evrelerin düzenleniş biçimleri, kullanıcıların bilgisayar sistemine nasıl erişeceklerini, gerekli gördükleri hizmeti alırken nasıl davranacaklarını, doğrudan belirleyen etmenlerdir 38

39 Sistem Kullanım Biçimine/Erişime Göre Sınıflandırma (devam) Bir işte, çalışma ortamının hazırlanması, uygulanacak programın işletim sistemine aktarılması ve sonuçların kullanıcıya iletilmesinde benimsenen yaklaşımlara göre işletim sistemleri; a) Adanmış işlem (Dedicated processing) b) Toplu İşleme (Batch processing) c) Etkileşimli İşlem (Interactive processing) yapan sistemler biçiminde sınıflanmaktadır 39

40 Adanmış İşlem (Dedicated Processing) Adanmış işlem bilgisayar sisteminin belirli bir süre için, tümüyle bir kullanıcının hizmetine verildiği çalışma türüdür İlk kuşak bilgisayar sistemlerinde ve yetmişli yılların minibilgisayarlarında yaygın olarak kullanılmıştır 40

41 Batch Processing (Toplu İşleme) Bir bilgisayar sisteminde verimi arttıracak en etkin yol uygulama sürecinin her adımında yinelenen hazırlanış ve sunuş evrelerinde harcanan süreleri kısaltmaktır. Bu da ön gereksinimlerin önceden planlanıp düzenlenmesi ve doğrudan insan etkeninin katılmadığı, otomatik bir iş akış mekanizmasının kurulmasıyla gerçekleştirilebilir Toplu işlem bu ilkelerin uygulandığı ilk çalışma düzenidir 41

42 Batch Processing (Toplu İşleme) (devam) Toplu işlem, bilgisayar sistemlerinin daha verimli kullanılmalarını sağlayarak, iş başına düşen sistem giderlerinin azalmasına yol açmıştır Bu olumlu yönün yanı sıra, toplu işlemin sakıncalı sayılabilecek iki yönü bulunmaktadır: Birincisi, iş yönetiminin durgun ve iş denetim olanaklarıyla sınırlı bulunmasıdır. Kullanıcı işletimde oluşan ve öngörmediği durumları çözümlemek için, işin sonuçlanıp kendisine ulaşmasını beklemek zorundadır. Doğru bir sonuç alabilmek için, işi yeniden sisteme vermesi gerekmektedir. İkinci sakınca, sonuçlanma evresinden kaynaklanmaktadır 42

43 İşlem durumu (Process state):

44 İşlemlerin kuyruğa alınarak zamanlanması

45 Kilitlenme (Deadlock) Sonsuz döngü anlamına da gelmektedir. Değişik işlemlerin/iş parçacıklarının birbirlerinin alanlarını kullanmalarından ortaya çıkar.

46 Kilitlenme (Deadlock) 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.

47 Etkileşimli İşlem (Interactive Processing) Etkileşimli işlem kullanıcılara, işlerini anında yönlendirme, sonucu anında aracısız elde edip, hızla önlem alma olanağını sağlayan çalışma türüne verilen addır Zaman paylaşımı (time sharing), kullanıcılara bir bilgisayar sistemini, aynı anda bir çok kişi kullanmasına karşın tek başına çalışıyormuş izlenimi veren ve bu sistemi bir çok uygulama/kullanıcı arasında bölüştüren, etkileşimli işlem yaklaşımına verilen isimlendirmedir 47

48 Yapılarına Göre Sınıflandırma İşletim sistemlerini gerçekleştirirken benimsenen ilkeler, bu sistemleri sınıflamada kullanılabilecek ölçütlerdir Örneğin, sistemde görevler arası zaman uyumunda uygulanan yaklaşımlara göre, işletim sistemlerini yapılarına göre iki grupta toplayabiliriz: a) iletiye dayalı sistemler (message oriented systems) b) yordam çağırmaya dayalı sistemler (procedure oriented systems) 48

49 Kullanıcı Sayılarına Göre Sınıflandırma Kullanıcı sayısına göre, tek-kullanıcılı ve çok-kullanıcılı; Kullanım amacına yönelik olarak genel amaçlı ve özel amaçlı; İşleme şekline göre, tek işlemli ve çok işlemli; Zamana duyarlılık açısından, gerçek zamanlı ve gerçek zamanlı olmayan işletim sistemleri olarak sınıflandırılabilir Bir işletim sistemi birden çok sınıflamaya girebilmektedir. Örneğin; DOS genel amaçlı, tek kullanıcılı, tek işlemli ve gerçek zamanlı olmayan bir işletim sistemi iken, UNIX yine genel amaçlı, çok kullanıcılı, çok işlemli ve gerçek zamanlı işletim sistemidir 49

50 İşletim Sisteminin Yapısı/Mimarisi İşletim sistemi bilgisayarın donanımsal ve yazılımsal kaynaklarıyla sıkı sıkıya bağlıdır; Bir yandan kaynakları adil bir şekilde kullandırırken, bir yandan da işlevini yerine getirebilmesi için o kaynakları kendisi kullanır 50

51 İşletim Sisteminin Yapısı/Mimarisi (devam) En genel olarak işletim sisteminin yapısı şu birimlerden oluşur (işletim sisteminin bileşenleri) : -Donanım ve çevre birimler (işlemci, bellek, saklama birimleri, G/Ç birimleri) -Bellek yönetim birimi -Dosya ve G/Ç yönetim birimi -Çekirdek katman -Sistem çağrıları -Kullanıcı arayüzü İşletim sistemi, kullanıcı açısından bir arayüzden oluşur. Bu sayede, kullanıcılara ilgili programları çalıştırma, etkileşimde bulunma ve sonuçları görme imkanı verir. -Uygulama programları 51

52 Bilgisayar Sistemi Kaynakları İşletim sistemi açısından bir bilgisayar sisteminin kaynakları dört ayrı grupta toplanabilir: 1.Bellek 2.İşlemci (CPU) 3.Çevre Birimleri (yazıcılar, terminaller, diskler..) 4.Veri (Dosya, Veritabanı ) Bir bilgisayar sistemi kaynaklarının, o sistemin performansını en yüksek düzeyde tutabilecek bir şekilde paylaşımlı olarak kullanılmasını sağlayan mekanizmaya yönetim adı verilir 52

53 Bir Sistemin Performansını Belirleyen Kriterler Verimlilik: İşletim sistemleri genellikle karmaşık programlardan oluşmuştur. Bu programların, yönetimini üstlendikleri sistem kaynaklarını kullanma oranı ne kadar düşük olursa, sistemin verimliliği de o derece yüksek olur Güvenilirlik: Sistem yönetimi üstünde kurulu olduğu donanım kadar güvenli olmalıdır. Donanım veya yazılım yönünden doğacak sorunları sezebilmeli ve bu sorunlardan doğacak zararları en aza indirmelidir 53

54 Bir Sistemin Performansını Belirleyen Kriterler (devam) Koruyuculuk: Yönetim bir kullanıcının veya bir programın, yapacağı hataların diğer kullanıcıları hiçbir şekilde etkilememesini sağlayabilmelidir Sezdiricilik: Genel olarak kullanıcıların sistemden isteklerinin neler olduğunu sezmek veya kestirmek kolay olmamaktadır. Ancak, kullanıcıların isteklerinin belirli süreler içinde büyük farklılıklar göstermediği de gözlenmiştir. Örneğin, kullanıcı sisteme bir iş girdiğinde, o işin kabaca ne zaman sonuçlanabileceğini kestirebilmelidir Elverişlilik: Kullanıcıların bir sistemin kaynaklarını paylaşımlı olarak kullanmaları, onların kendi istekleriyle değil de 54 sistemin onlardan istediği ekonomik bir zorunluluktur

55 Çekirdek 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.

56 Çekirdek (devam) Donanım üzerindeki denetim işlevleri ve fiziksel birimlerin yönetimi, çekirdek sistem tarafından gerçekleştirilmektedir Çekirdek sistemin yürüttüğü işlevler arasında kesme yönetimi, görev yaratma ve yok etme, G/Ç işlemlerinin sağlanması sayılabilir Çekirdek işletim sisteminde önemli yer tutar; bilgisayar açıldığında belleğe alınır ve bilgisayar çalıştığı sürece bellekte tutulur 56

57 Çekirdek Sistem (devam) Bir işletim sisteminde çekirdeğin işlevi çok geniştir Çekirdeğin görevleri: - işlemciye işleri atamak - kesmeleri yönetmek - işler arasındaki iletişimi sağlamak 57

58 Çekirdek Türleri Monolitik çekirdekler (monolithic kernel): arasında kullanılan ilk çekirdeklerdir. Burada tüm yazılımlar, sürücüler işletim sisteminin çekirdeğinde yer almaktadır. Boyutu büyüktür. Örn: Unix Mikro çekirdekler (microkernel): Modüler yapısı olan bu çekirdeklerde sadece en önemli işletim sistemi fonksiyonları bulunmakta ve oldukça küçük boyuttadır. Yeni bir donanım eklendiğinde onun sürücüsü de çekirdeğe tanıtılmaktadır. Örn: MS-DOS

59 Kabuk (Shell) - Komut yorumlayıcısı (Command Line Interpreter) Kabuk (shell) veya diğer adıyla komut yorumlayıcısı ise kullanıcının sisteme verdiği komutları anlayan ve çalıştıran bir programdır. Kabuğun genellikle bir arayüzü bulunmaktadır; örneğin DOS taki C:> nin göründüğü komut istemi arayüzü ve kullanıcının girdiği DIR komutu. Çekirdek ve kabuk bazı işletim sistemlerinde ayrı iken bazılarında da sadece kavramsal olarak ayrılmıştır.

60 Kabuk (Shell) - Komut yorumlayıcısı (Command Line Interpreter) Kullanıcı Kabuk programı Uygulama ve Sistem Yazılımları İşletim Sistemi Sistem Çağrı Arayüzü İşletim Sistemi

61 Kesmelerin Yönetimi Kesme, yazılım veya donanımdan kaynaklanan bir uyarı sonucunda işlemcinin yürütmekte olduğu görevi bırakıp, uyarıyı üreten yere hizmet verecek göreve anahtarlanmasına yol açan olaydır Çoğu bilgisayar sisteminde, kesmeyi işleyecek görevin anahtarlanması, donanım tarafından başlatılan, yazılım yoluyla tamamlanan bir süreçtir Kesme üreten uyarılar, bilgisayar sisteminin yapısı içinde tür ve sayıca dondurulmuş bulunduklarından, bunları işleyecek görevlerin sayısı da bellidir 61

62 Giriş/Çıkış Donanımı Yönetimi İşletim sistemlerinde çekirdeği oluşturan katmanın yürüttüğü en karmaşık görev, giriş/çıkış donanımı yönetimidir Giriş/Çıkış birimlerinin farklı yapılarda olmaları, bu birimleri ana sisteme bağlarken izlenen yolların çeşitliliği yönetim işlevini zorlayan başlıca unsurlardır 62

63 Giriş/Çıkış Donanımı Yönetimi (devam) İşletim sistemindeki çekirdek yazılım katmanı, bir yandan bellek ile çevre birimleri arasındaki fiziksel veri akışını yönetirken diğer yandan da, bu birimlerin fiziksel farklılıklarını daha üst düzeyde yer alan yazılıma yansıtmayan, tekdüze bir erişim mekanizması sağlamakla yükümlüdür Bilgisayarlar çevre ile olan bağlantılarını G/Ç birimleriyle sağlarlar İşlenecek veriler ve kullanılacak programlar giriş birimlerinden işlemciye iletilir; işlem sonuçları çıkış birimleri aracılığıyla kullanıcıya yansıtılır 63

64 Dosya Yönetim Sistemi Dosya yönetim sistemi daha üst düzeydeki yazılım katmanlarının simgesel olarak tanımlanan dosyalar ile, sistemdeki fiziksel G/Ç birimleri arasındaki eşlemeyi yapan, bu birimlerin etkin ve verimli biçimde kullanılmalarını sağlayan işlevlerin toplandığı kesimdir 64

65 Dosya Yönetim Sistemi (devam) Programlama dillerinde kullanılan dosya işlemleri kullanıcılara, gerek yapı gerekse adlandırma yönlerinden gerçek sistemden bağımsız dosyalar oluşturma olanağını sağlar. Örneğin; üst düzey bir programlama dilinde, ardışık erişimli bir dosya ard arda kesintisiz olarak gelen verilerden oluşan bir yapıdadır. Oysa, bu dosya ard arda gelmeyen konumlara yazılacaktır. Bu yapıyı kullanıcıya, programlama dili düzeyinde algıladığı gibi yansıtmak dosya yönetim sisteminin birinci görevidir 65

66 Dosya Yönetim Sistemi (devam) Dosya yönetim sistemi, bir dosya için gerekli alanın atanmasını, atamaların G/Ç başarımı arttıracak biçimde yapılmasını, bu katmanın çevre birimlerinin etkin biçimde kullanılmasını sağlar 66

67 İş (Process) Yönetimi Process, kendi şablonu ve kendi başına bütünlüğü olan kod parçasına verilen isimlendirmedir Process kavramı işletim sistemlerinde oldukça önemlidir, çünkü bilgisayarın ana işlemcisine verilecek/yaptırılacak işler processler düzeyinde yapılır 67

68 İş (Process) Yönetimi (devam) İşlemci aynı anda bir «process» yürütür, o iş bittiğinde veya herhangi bir nedenle o iş askıya alındığında bir başka işe geçer Dolayısı ile işletim sistemlerinde yürütülmeye hazır işlerin tutulduğu bir liste vardır Yürütülmesi için hazır işler hemen işlemciyi kullanamazlar; hazır process ler listesine(kuyruğa) öncelik bilgisine göre eklenirler; işlemci o anda yürüttüğü işi bıraktıktan sonra listedeki bir sonraki işi alır ve yürütmeye başlar İşlemci yönetimindeki temel amaç, sistemdeki çalışma verimini en yüksek tutacak şekilde işlemciyi işlere paylaştırmaktır 68

69 Genel olarak bir iş şu 3 durumdan birinde bulunabilir: 1. Çalışıyor (Running): O anda işlemciyi kullanan iştir 2. Askıda (Blocked): Herhangi bir nedenle işlemciyi bırakmış, bir ihityacının sağlanmasını bekleyen iş; örneğin, bir veriye ihtiyacı vardır ve henüz o veride hazır değildir 3. Hazır (Ready): Yürütülmeye hazır olan işlerdir; hazır olan işler, işletilme önceliğine göre «hazır işler» kuyruğuna eklenirler 69

70 Bellek Yönetimi Ana belleği belirli bir düzen içinde kullandıran işlevlerin hepsine bellek yönetimi denilir. İhtiyaç duyulduğu kadar bellekten yer vermek ve bununla ilgili bilgileri tutmak, kullanılmayan bellek alanını serbest bırakmak, sanal bellek yönetimi mekanizması oluşturmak ve belleğin verimli kullanılmasını sağlamak gibi birçok işlevi vardır 70

71 Sorular 1. İşletim sistemi nedir? 2. Bir bilgisayar sisteminin bileşenleri nelerdir? Bunların işletim sistemi ile ne ilişkisi vardır? 3. En çok bilinen üç işletim sistemi hakkında bilgi veriniz (Aynı işletim sisteminin değişik uyarlamaları farklı işletim sistemi olarak sayılmaz) 4. İşletim sistemlerinin görevleri nelerdir? 5. Tekli-programlama ile çoklu-programlama arasındaki fark nedir? 6. Bir işletim sistemindeki çekirdek yapının temel işlevi nedir? 7. Bir işletim sisteminde dosya yönetim sisteminin görevi nedir? 8. «Process» ne demektir? 9. Bir işletim sistemi için en önemli unsurlardan olan bellek yönetimi amacına yönelik hangi yöntemler belleğin düzenlenmesinde kullanılır? 71