Osnovni pojmovi

Miroslav Marić

Fon Nojmanova arhitektura

• Elementarni fizički objekat fon Nojmanove mašine (pa i savremenih elektronskih računara) je elektronska cev (tanzistor).

• Može da bude u 2 diskretna stanja – protiče struja/ne protiče struja, (”registruje” binarnu cifru 0 ili 1) i naziva se ćelija.

• Ćelije se u fon Nojmanovoj mašini organizuju u nizove fiksne dužine koji se nazivaju registar.

Procesor (Upravljačka jedinica, aritmetička jedinice i U/I jedinice. Aritmetička jedinica je sadržavala i dva specijalna registra, akumulator i registar podataka R)

Memorija (1024 registra od kojih je svaki imao svoju adresu (mesto, lokaciju) – broj od 1 do 1024, a svaki registar je imao po 40 bita. Sadržaj svakog registra mogao je da se interpretira kao jedan ceo broj u binarnom obliku, ili kao dve (20-bitne) instrukcije.

Program se sastojao od niza binarnih instrukcija (instrukcija zapisanih binarnom azbukom), tj. bio je na mašinskom jeziku.

Aritmetičke operacije (deset cifara operacija a deset cifara adresa operanda)

Dodela memorijskoj lokaciji/procesorskim registrima.

Tok upravljanja je bio jedna instrukcija za drugom, osim u slučaju ”goto” instrukcije koja je ukazivala na memorijsku lokaciju gde je trebalo naći instrukciju za izvršenje

Hardver Čine ga svi uređaji računarskog sistema:

Komponenta za obradu podataka (procesor), Skladište (memorija) za pamćenje programa i

podataka. Uključuje i komponente ulaznih i izlaznih

informacionih tehnologija i komponente komunikacione tehnologije koje omogućuju komunikaciju među pojedinim komponentama.

Podela

Hardver se globalno može podeliti na računar i periferne uređaje.

Računar čine procesor i operativna (unutrašnja) memorija,

Periferni uređaji uključuju ulazno/izlazne uređaje i spoljašnju memoriju.

Hardware i software je skoro nemoguće razgraničiti.

Sistemski software omogućava korisniku korišćenje računara.

Aplikativni software rešava probleme koje korisnik zadaje

Prirodna podela bi bila da su hardware i sistemski software jedna celina koju zovemo virtuelna mašina.

Virtuelna mašina predstavlja skup mogućnosti koje se korisniku prezentuju kao funkcije koje procesor može da obavi. (Uputsvo za rad sa mašinom)

OS je posrednik između računara i korisnika.

Operativni sistem je najniži deo softwera koji ide direktno na hardware u cilju da njime upravlja i učini ga upotrebljivim za korisnike.

Zadatak je da omogući: normalno izvršavanje korisničkih programa, kako bi omogućili udobnost i efikasnost upotrebe hardvera.

Definicija

Operativni sistem je program koji upravlja računarskim resursima.(Menadžer resursa)

Upravljanje se deli na: Upravljanje procesorom Upravljanje memorijom Upravljanje U/I uređajima (HDD, VM, miš...) Upravljanje podacima (File System) Upravljanje mrežama

Sistemski software je širi pojam od Operativnih sitema jer može da uključi i kompajlere, editore, programe za sortiranje, alate...

Funkcionisanje računarskog sitema

U prvoj generaciji računara, opsluživanje računarskog sistema bilo je potpuno prepušteno operateru, koji je morao da pripremi sve što je potrebno da se zadatak obrade može obaviti.

Sistem je bio spor i izvršavao se samo jedan program tako da je operater bio u mogućnosti da sve potrebne radnje obavi na vreme.

Najveći deo vremena trošio se na poslove operatera i ulazno-izlazne operacije, a mnogo manji deo na rad centralnog procesora.

Prvi ulazno izlazni uređaji su bili prekidači i sijalice Podaci, adrese i kontrole

Uočeno je da se: Neke procedure se često ponavljaju Javlja potreba da se neke stvari automatizuju

(kontrola računara, čišćenje memorije, rad sa periferijama)

To je bio prvi korak u razvoju: Programiskih jezika Operativnih sistema

Operativni sistemi se dalje razvijaju zbog potrebe za dodatnim U/I uređajima

Holeritove katrice – 25 X 80

Batch obrada – automatizacija rada računara (jedan posao se nadovezuje na drugi)

Automatizovano punjenje i pražnjenje memorije predstavlja začetak operativnih sistema

Računar paket (program, podaci ili kompajler) po paket čita i izvršava bez intervencije čoveka

Danas? Skriptovi i .bat file-ovi

50-tih godina je procesor kao najskuplji deo računara bio slabo iskorišćen jer su drugi delovi bili dosta sporiji

Svaki program: Čita Obrađuje Daje rezultate Čita Obrađuje Daje rezultate

Multiprogramiranje

Istovremeno izvršavanje više programa na istom procesoru

Problemi Kao upravljati procesima Ko koristi procesor Koliko dugo neko koristi procesor Koliko memorije koristi koji proces Kako sinhronizovati U/I uređaje

Time sharing

Mnogo korisnika koji nisu zahtevni a računari su skupi, jaki ali ih ima malo

Računar se vremenski deli korisnicima – na veliki računar se poveže više terminala i svaki dobije procesor na trenutak

Neophodan uslov za time-sharing je multiprogramiranje (koje je starije!)

Virtuelna memorija

Virtuelna memorija je razdvajanje programerskog modela memorije od stvarne memorije. Operativni sistem razrešava korespodenciju između njih

Posledica: Virtuelna memorija je korišćenje Hard diska kao proširenja radne memorije

Istorija operativnih sistema

Multics

Unix

Dos

Windows

Linux

PL/1 unija (sistemska standardizacija) Cobola i Algola

Sličan pokušaj i sa Mulitics-om

Multiplexed Information and Computing Service - MULTICS je ideja kompanija MIT, Bell Labs i General Electric da se napravi moćan računar i operativni sistem koji će biti u stanju da radi sa velikim brojem terminala.

Ideja je da u jednom gradu postoji moćan centralni računar, a da građani kod kuće imaju terminale kojima preko modema pristupaju glavnom računaru. Ovaj model se može smatrati pretečom računarskih mreža i Interneta

Na razvoju MULTICS sistema bili su zaposleni veliki timovi stručnjaka – problem birokratija pa se kasnilo.

Sva dostignuća do tada su ugrađena u ovaj OS

Sve je bilo dobro urađeno ali se u praksi pokazalo da MULTICS troši puno procesorskog vremena na sebe a malo ostavlja korisnicima – Projekat je propao!

UNIX je uprošćena je varijanta MULTICS sistema, koja je dživela praktičnu realizaciju i ekspanziju do današnjih dana.

Ken Thompson, jedan od naučnika i programera kompanije Bell Labs, koji je radio na razvoju projekta MULTICS, napisao je za računar PDP-7 mini verziju MULTICS sistema.

Posle toga je nastao UNIX (UNI= jedan, X = CS = Computing Service).

Na osnovu programskog jezika B napravljenj je C da bi na njemu bio dopisan operativni sistem – kritični delovi na asembleru a ostalo na C-u

U drugoj iteraciji je kompletan UNIX napisan na C-u

Pripadao je Bell laboratorijama koje su imale monopol nad telefonijom i nisu smele da ga razvijaju – davale su ga univerzitetima

Verzije Sun – Solaris BSD – Berkeley Software Distribution (Networking,

TCP protokol, socket-i, internet ...) AT&T – SVR4

Unix nije mogao da prođe na PC računarima (90-tih) pa ga AT&T prodaje Novell-u koji želi da ga skloni od konkurencije.

Novell prodaje UNIX kompaniji SCO...

Evolucija operativnih sistema

29

55

60

65

70

75

80

85

90

95

00

03

IOCS

DOS/360

DOS/VDSE

VS

VS/ESA

OS/360

MVS/370

MVS/XA

MVS/ES

TSO

IBSYS

CTSS

CP/CM5

VM/370

VM/XA

VM/ESA

SYSTEM III

SYSTEM V

SYSTEM V.4

MULTICS

UNIX

UNIXV.7

AIX/370

AIXSUN OS

POSIX

SOLARIS 2

4.1BSD

4.2BSD

4.3BSD

4.4BSD

MACH

OSF/1

AIX/ESA

XENIX MS-DOS 1.0

CP/M

DR/DOS

OS/2WIN 3.0

WIN NT

WIN 2000

WIN 9X

WIN XP

LINUX

RSX-11M

VMS 1.0

VMS 5.4

VMS 7.3

WIN 3.1

SOLARIS 10

RT-11

LINUX 2.6

WIN Server 2003

Andrew S. Tanenbaum je 1987. godine razvio MINIX u nastavne svrhe - "Operating Systems: Design and Implementation“

12 000 linija izvornog koda

Richard M. Stallman je 1983. godine pokrenuo projekat GNU koji je imao za cilj stvaranje slobodnog operativnog sistema sličnog UNIX-u, koji je opet sve samo ne slobodan (otuda i naziv koji je rekurzivni akronim „GNU’s Not Unix”).

FSF — Free Software Foundation

Unixoliki GNU kernel GNU/HURD se sporo razvijao, a prvo javno testiranje se dogodilo tek 1996. godine. Zato je postojala potreba da se iskoristi kernel koji je funkcionalan. 

Linus Benedikt Torvalds je kao student informatike na univerzitetu u rodnom gradu, inspirisan pokretom FSF (Free Software Foundation) Ričarda Stolmena, započeo razvoj sistema sličnog Minix-u

Linux Linus je verziju kernela 0.01 objavio je u septembru 1991,

a mesec dana kasnije verziju 0.02 učinio je dostupnom u obliku izvornog kôda i pozvao programere širom sveta da se pridruže projektu. 

Posle nekog vremena i nekoliko zanimljivih predloga Linusov kernel je dobio ime Linux. Spajanjem Linux kernela i GNU programa formiran je kompletan operativni sistem – danas širom sveta poznati GNU/Linux. 

Postoji veliki broj nezavisnih distribucija GNU/Linux sistema kao što su Slackware, Debian, Ubuntu, Fedora, SuSE i druge.

Ono što je zajedničko za sve distribucije jeste optimizovanost, stabilnost, brzina i visok stepen bezbednosti. 

CP/M je operativni sistem koji je nastao 1975. godine i bio je namenjen računarima zasnovanim na mikroprocesoru Intel 8080 i Zilog Z80 (osmobitnim računarima).

Napisao ga je Gary Kildall iz firme Digital Research

1981. se pojavio Intelov mikroprocesor 8088 sa 16 bitnom arhitekturom.

Bio mu je potreban novi operativni sitem

Programeri su smatrali da je 1 MB, više nego što će ikome ikad zatrebati.

Digital research odbija da odustane od 8-bitnih rešenja pa IBM pronalazi Bill Gates-a koji im “prodaje” 16-bitni operativni sistem ...

Gates ga nije isprogramirao već ga je otkupio

MS-DOS Microsoft Disk Operating System

1.0 – kasetni interface, ne podržava Hard disc a ni dvoslojne diskete

2.0 – bolje sređen file system i podržava dvoslojne diskete

3.0 – podržava Hard disc (1984)

Digital research – DR DOS (malo bolji ali MS je već osvojio tržište...)

Grafički korisnički interfejs

Ideja je razvijena na Stanford univerzitetu (tekstualni linkovi)

Xerox – Alto računar

Apple – Mac-ovi bez tastature

Windows

Windows

Na Dos je nadograđen grafički korisnički interfejs 1.0 – 1986. 2.0 – 1988.

Loši pokušaji jer je bio potreban bolji operativni sitem – koji pordžava veću memoriju, multitasking...

IBM želi ozbiljan operativni sitem a Microsoft brzi prelazni korak kako ne bi izgubio tržište – tu počinje raskol

IBM pravi OS/2 a Microsoft Windows-e

1991. – Windows 3.0 – revolucija Radi na Dos-u, 50$ ali ima i karte ...

Windows NT je prvi Windows koji nije nadogradnja DOS-a

Slede 95, 98, 98 SE, WIN ME – paralelno se razvija NT grana do Win 2000

XP(2001.), Vista(2006.), Windows 7

Zašto je Microsoft pobedio?