chapter 3 : 3 ةدحϰϡا operating systems (os) / Ϡـــ ... systems.pdf · 06/07/1437 5...

06/07/1437

1

2 Introduction to Computer Science - 3 مقدمة في علم الحاسب. Operating Systems - انظم التشغيل

Computer Science: An Overview Eleventh Edition

by J. Glenn Brookshear

Chapter 3 : 3الوحدة

Operating Systems (OS) / نـظــم الـتـشـغـيـــل

2015\1436 -محمد دالي . أ: الترجمة وتعديالت وإضافات

3 Introduction to Computer Science - 3 مقدمة في علم الحاسب. Operating Systems - 3 .نظم التشغيل

Chapter 3: Operating Systems

نـظــم الـتـشـغـيـــل: 3الوحدة

• The History of Operating

Systems

• Operating System

Architecture

• Coordinating the Machine’s

Activities

• Handling Competition Among

Processes

• Security

تاريخ نـظــم الـتـشـغـيـــل•

هيكلة نـظــم الـتـشـغـيـــل•

تنسيق أعمال المكينة أو •

الحاسب

معالجة التنافس بين العمليات•

األمن•

06/07/1437

2


Functions of Operating Systems

وظائف نـظــم الـتـشـغـيـــل

• Oversee operation of

computer

• Store and retrieve files

• Schedule programs for

execution

• Coordinate the execution of

programs

يشرف على عمليات الحاسب•

يخزن ويسترجع الملفات•

يجدول البرامج للتنفيذ•

ينسق تنفيذ البرامج•


Evolution of Shared Computing

تطور المعالجة المشتركة

• Batch processing

• Interactive processing

• Time-sharing/Multitasking

• Multiprocessor machines

المعالجة بالدفعات•

المعالجة التفاعلية•

تعدد المهام \مشاركة الوقت •

الحاسبات متعددة المعالجات•

− Requires real-time processing

− Implemented by

Multiprogramming

الوقت ”يتطلب المعالجة من نوع ‒

“الحقيقي

تتم من خالل البرمجة المتعدد‒

06/07/1437

3


Fig. 3.1 Batch processing

مجال المستخدم

مجال اآللة أو الحاسب

البرامج، البيانات و االتجاه: األعمال النتائج

تنفيذ األعمال طابور األعمال

المعالجة بالدفعات 3.1. ص

“Batch processing” - “المعالجة بالدفعات”


Fig. 3.2 Interactive processing

المعالجة التفاعلية 3.2. ص

مجال المستخدم

تنفيذ البرامج مجال اآللة أو الحاسب

البرامج، البيانات، االتجاه و النتائج

“Interactive processing” - “المعالجة التفاعلية”

06/07/1437

4


Types of Software أنواع البرمجيات

• Application software

– Performs specific tasks for

users

البرمجيات التطبيقية•

ينفذ مهام محددة للمستخدمين‒

– Examples:

›Text Processor: “WORD”

› Picture Processor: “Paint”

› Academic Program: “ODUS”

› Calculator

:أمثلة‒

“وورد”: معلج النصوص ›

“الرسام”: معلج الرسومات ›

برنامج الشؤون األكاديمية ›

“أوديس”

اآللة الحاسبة ›

› ... ‹ ...


• System software

– Provides infrastructure for

application software

– Consists of operating system

and utility software

برمجيات النظام•يوفر البنية التحتية للبرمجيات ‒

التطبيقية

يتكون من نظام تشغيل وبرمجيات ‒ مساعدة للمستخدم

– Examples:

› “Windows”

› “Android” for smart phone

› “Windows Explorer” for file

management

:أمثلة‒

”ويندوز“النظام ›

للهواتف الذكية” أندرويد“النظام ›

”Control Panel“ ‹ “لوحة التحكم ”›

إلدارة “مستكشف ويندوز ”› الملفات

› ... ‹ ...


06/07/1437

5


• System software •برمجيات النظام المساعدة

Control Panel ‹ لوحة التحكم ›

“Control Panel” Window - لوحة التحكم” نافذة“



• System software •برمجيات النظام المساعدة

› “Windows Explorer” for file

management الملفات مستكشف ويندوز إلدارة ›

“Windows Explorer” - مستكشف ويندوز“واجهة البرنامج”


06/07/1437

6


Fig. 3.3 Software classification

البرمجيات

النظام التطبيقية

نظام التشغيل البرمجيات المساعدة

النوات واجهة المستخدم

تصنيف البرمجيات 3.3. ص

Software classification - تصنيف البرمجيات


Operating System Components مكونات نظام التشغيل

• User Interface: Communicates

with users

– Text based (Shell)

: واجهة المستخدم •

للتواصل مع المستخدمين

واجهة نصية‒

User Text interface in the old “DOS” OS - القديم” دوس“واجهة مستخدم نصية في نظام

06/07/1437

7

14 Introduction to Computer Science - 3 مقدمة في علم الحاسب. Operating Systems - 3 . التشغيلنظم

• User Interface:

– Graphical user interface (GUI)

: واجهة المستخدم •

واجهة رسومية‒

User interface in “Windows” OS - ويندوز“واجهة المستخدم في نظام”



• Kernel: Performs basic

required functions

– File manager

– Device drivers

– Memory manager

– Scheduler and dispatcher

ينفذ الوظائف :نوات النظام •

األساسية المطلوبة

إدارة الملفات‒

برامج تشغيل األجهزة المتصلة‒

إدارة الذاكرة‒

مجدول وموزع البرامج للمعالج‒


06/07/1437

8


Fig. 3.4 The user interface act as

an intermediary between users

and the operating system kernel

واجهة المستخدم تلعب 4.3. ص

دور الوسيط بين المستخدمين

ونوات نظام التشغيل

المستخدم

المستخدم المستخدم

المستخدم المستخدم

النوات

واجهة المستخدم

تعامل المستخدمين مع نظام التشغيل عن طريق واجهة النظام

The interaction of the users with the operating system through the user interface


File Manager إدارة الملفات

• Directory (or Folder): A user-

created bundle of files and other

directories (subdirectories)

مجموعة من الملفات : مجلد •

من ( مجلدات فرعية)ومجلدات أخرى

إنشاء المستخدم

مسلسلة من مجلدات : مسار مجلد •

داخل مجلدات

• Directory Path: A sequence of

directories within directories

“Windows Explorer” Program for file management - مستكشف ويندوز“البرنامج الدارة الملفات”

Directory or Folder

مجلد

Path - مسار

Selected Folder Content

محتوى المجلد المحدد في العمود على اليمين

06/07/1437

9


File Manager إدارة الملفات

• Windows explorer: file

manager utility in Windows OS برنامج :“مستكشف ويندوز” •

مساعد الدارة الملفات في نظلم

“ويندوز”

“Windows Explorer” for file management - مستكشف ويندوز“ الدارة الملفات”


• Allocates space in main memory

Memory Manager إدارة الذاكرة المركزية

• May create the illusion that the

machine has more memory than it

actually does (virtual memory) by

playing a “shell game” in which blocks

of data (pages) are shifted back and

forth between main memory and mass

storage

يحجز المساحات في الذاكرة •

المركزية للبرامج تحت التنفيذ

يمكن أن يلمح إلى أن الذاكرة •

المركزية لها مساحة أكبر من

بنقل ( ”الذاكرة االفتراضية“)الحقيقة

من ( ”صفحات“)مجموعات بيانات

الذاكرة المركزية الى الذاكرة

الثانيوية والعكس

06/07/1437

10


Getting it Started (Bootstrapping)

• Boot loader: Program in ROM

(example of firmware)

– Run by the CPU when power is

turned on

– Executes jump to operating

system

– Transfers operating system from

mass storage to main memory

(االقالع بااللتفاف)بدأ التشغيل

برنامج : حامل بداية التشغيل •

الذاكرة ذات القراءة “مثبت على

...( مثال لي برنامج دقيق ثابت)” فقط

يتم تنفيذه من قبل المعالج عند ‒

تشغيل الحاسب

ينقل نوات نظام التشغيل من ‒

( القرص الصلب)الذاكرة الثانوية

الى الذاكرة المركزية

ينفذ التحول الى نظام التشغيل ‒


Fig. 3.5 The booting process

عملية االقالع أو بدأ التشغيل بطريقة االلتفاف 5.3. ص

التخزين على القرص

نظام التشغيل

التخزين على القرص



الحامل بااللتفاف

الحامل بااللتفاف

الذاكرة المركزيةالذاكرة ذات

القرءة فقط

الذاكرة الغير دائمة

الذاكرة ذات القرءة فقط

الذاكرة الغير دائمة

الحاسب يبدأ بتنفيذ برنامج اإلقالع بااللتفاف : 1الخطوة نظام . الموجود بشكل دائم في الذاكرة ذات القراءة فقط

(القرص الصلب)التشغيل يكون مخزن في الذاكرة الثانوية

البرنامج حامل بااللتفاف يوجه نقل نظام التشغيل : 2الخطوة .من الذاكرة الثانوية الى الذاكرة المركزية ثم يحول التحكم اليه

الذاكرة المركزية

The booting process - تسلسل أعمال االقالع أو بدأ التشغيل للحاسب

القرص الصلب هو ذاكرة من نوع دائم: مالحظة

06/07/1437

11


Processes

• Process: The activity of executing

a program

العمليات

• Process State: Current status of the

activity

– Program counter

– General purpose registers

– Related portion of main

memory

عبارة عن نشاط تنفيذ : العملية • برنامج

هو الحالة الجارية : حال العملية • للعملية

عداد البرنامج ‒

السجالت ذات األغراض العامة ‒

جزء الذاكرة المركزية المعنية ‒


Process Administration إدارة العمليات

• Scheduler: Adds new processes

to the process table and removes

completed processes from the

process table

يضيف عمليات : المجدول •

جديدة الى طابور العمليات و

يزيل العمليات المنتهية

عند انتهاء الجزء من الوقت ‒

المخصص للعمليات يتم إصدار

إشارة إلكترونية خاصة تسمى

”قاطعة العملية“

• Dispatcher: Controls the

allocation of time slices to the

processes in the process table

– The end of a time slice is

signaled by an interrupt.

يتحكم في أجزاء من : الموزع •

الوقت للعمليات الموجودة في

الطابور

06/07/1437

12


Fig. 3.6 Time-sharing between process A and process B

Time sharing between 2 processes - بين عمليتين( وقت المعالج)تقاسم الوقت

”ب“وعملية ” أ“تقاسم الوقت بين عملية 6.3. ص

قاطعة العمليات قاطعة العمليات قاطعة العمليات قاطعة العمليات قاطعة العمليات

”ب“عملية

”أ“عملية

”ب“عملية

”أ“عملية ”أ“عملية

”ب“عملية

خط تقدم الوقت

تحول بين العمليات





جزء زمني جزء زمني جزء زمني جزء زمني جزء زمني


Handling Competition for Resources

• Critical Region: A group of

instructions that should be

executed by only one process at

a time

يات للموارد المشتركةعملات البإدارة طل

• Semaphore: A “control flag”

• Mutual exclusion: Requirement

for proper implementation of a

critical region

علم تحكم: الملوحة •

مجموعة أوامر : المنطقة الحرجة •

التي يجب تنفيذها من قبل عملية

واحدة فقط في نفس الوقت

هو المتطلب : االستبعاد المتبادل •

لتشغيل المنطقة الحرجة بشكل سليم

06/07/1437

13


Deadlock التوقف القاتل

• Processes block each other from

continuing

• Conditions required for deadlock

1. Competition for non-sharable

resources

2. Resources requested on a

partial basis

3. An allocated resource can not

be forcibly retrieved

العمليات تمنع بعضها البعض • عن المواصلة في التنفيذ

الظروف التي تؤدي الى التوقف • القاتل

الطلب في نفس الوقت لموارد ال 1. تقبل المشاركة

طلب موارد بشكل جزئي2.

عندما ال يمكن استرداد مورد قد 3. تم حجزه


Fig. 3.7 A deadlock resulting

from competition for non-

shareable railroad intersections

“Deadlock” - “التوقف القاتل”

توقف قاتل بسبب طلب 7.3. ص

لموارد غير قابلة للمشاركة في

نفس الوقت وهي التقاطعات

06/07/1437

14


Example of a deadlock in a Computer

مثال لتوقف قاتل في الحاسب

يطلب النسخ من ” أ“وبرنامج 2و DVD 1جهاز حاسب له قرصين •

يطلب نسخ من ” ب“القرص األول الى الثاني وفي نفس الوقت برنامج آخر

وفي نفس اللحظة يحجز ” أ“للبرنامج 1يحجز القرص . 1الى 2القرص

يوضع في حالة انتظار الى أن ” أ“البرنامج . ”ب“للبرنامج 2القرص

يوضع كذلك في ” ب“والبرنامج 2ويحرر القرص ” ب“ينتهي البرنامج

وكل واحد ينتظر 1ويحرر القرص ” أ“حالة إنتظار الى أن ينتهي البرنامج

. توقف قاتل للبرنماجين: الثاني وال يمكن للبرنامجين أن يواصال العمل

وهو عبارة عن متغير ( semaphore)الحل هو استخدام ما يسمى بالملوحة •

لم يطلب “: مع كل برنامج ومع كل مورد يبين حالة البرنامج من المورب مثل

” المورد تحت تصرفه“، ”في انتظار المورد“، ”المورد


• Attacks from outside

– Problems

• Insecure passwords

• Sniffing software

– Counter measures

• Auditing software

Security األمــــن

الهجمات الخارجية •

المشاكل –

كلمات السر غير آمنة •

برامج االستنشاق •

االجراءات المضادة –

برامج التدقيق •

06/07/1437

15


• Attacks from within

– Problem: Unruly processes

– Counter measures: Control

process activities via

privileged modes and

privileged instructions

Security (continued) (تابع)األمـــن

الهجمات من الداخل •

عمليات بدون قواعد : المشكل –

التحكم في : االجراءات المضادة –

أنشطة العمليات من خالل إجاد

أوضاع وأوامر مميزة

31 Introduction to Computer Science - 3 مقدمة في علم الحاسب. Operating Systems - انظم التشغيل

Chapter 3 : 3الوحدة

Operating Systems (OS) / نـظــم الـتـشـغـيـــل

End of Chapter 3

3نــهــايـــــة الــوحــــدة

chapter 3 : 3 ةدحϰϡا operating systems (os) / Ϡـــ ... systems.pdf · 06/07/1437 5...

Documents