متفرقه‌سیستم‌عامل سیستم عامل چیست؟ انواع آن

[✵BlackShadow✵]

سیستم‌عامل چیست؟
در ساده‌ترین تعریف می‌توان گفت «سیستم‌عامل برنامه‌ای واسط میان نرم‌افزار و سخت‌افزار است که موجب می‌شود تا کاربر به‌جای ارتباط با یک محیط سخت‌افزاری با یک محیط نرم‌افزاری ارتباط برقرار کند.»
در تعریفی دیگر می‌توان گفت «سیستم‌عامل اختصاص‌دهنده منابع است. در هر سیستم کامپیوتری سخت‌افزارهای زیادی وجود دارند که در حین اجرای فرآیندها، به وجود آن‌ها (سخت‌افزارهای مختلف مانند CPU ،RAM، هارد دیسک و...) نیاز است. وظیفه سیستم‌عامل اختصاص‌دادن این سخت‌افزارها با منابع موجود است. همچنین اگر تعداد زیادی فرآیند به‌طور همزمان درخواست اجراشدن داشته باشند، سیستم‌عامل باید تصمیم بگیرد که کدام فرآیند اجرا شود و کدام یک اجرا نشود.»

مزایای استفاده از سیستم‌عامل چیست؟
1- آسان‌ترشدن کار با سیستم کامپیوتری: سیستم‌عامل یک سطح ارتباطی بالاتر ایجاد می‌کند که موجب می‌شود تا کاربران به‌جای ارتباط با یک محیط سخت‌افزاری، با یک محیط نرم‌افزاری ارتباط داشته باشند. هدف اصلی تولید سیستم‌عامل نیز همین آسان‌تر شدن کارِ کاربر است
2- افزایش کارایی: دومین هدف ساخت سیستم‌عامل، افزایش درصد استفاده بهینه از منابع (سخت‌افزار و نرم‌افزار) در یک سیستم کامپیوتری است.
3- آسان‌تر شدن ساخت نرم‌افزارها: سیستم‌عامل موجب می‌شود تا نرم‌افزارها ساده‌تر ساخته شده و قوی‌تر باشند.

سلسله مراتب اجزای یک سیستم‌عامل

Please, ورود or عضویت to view URLs content!

روند توسعه سیستم‌عامل
1- سیستم‌های دسته‌ای (Batch Systems)
این سیستم تشکیل شده بود از دستگاه کارت‌خوان، پردازنده، RAM و چاپگر. هر برنامه به صورت یک دسته از کارت‌های سوراخ‌شده به دستگاه کارت‌خوان داده می‌شد سپس پردازش صورت می‌گرفت و خروجی به چاپگر فرستاده می‌شد. همین عمل برای همه دسته کارت‌ها صورت می‌گرفت.

ویژگی‌ها:
1- مهم‌ترین ویژگی این سیستم‌عامل‌ها، انتقال اتوماتیک پس از اتمام یک کار به کار بعدی است.
2- ارتباط به صورت offline بوده و ابزاری مانند صفحه‌کلید یا نمایشگر وجود نداشت.
3- به دلیل اینکه حداقل یکی از دستگاه‌های کارت‌خوان، پردازنده و چاپگر در لحظه بی‌کار است، کارایی پایین است.
4- به دلیل موازی‌نبودن کارت‌خوان، پردازنده و چاپگر، امکان اجرای همزمان I/O و کار در لحظه وجود نداشت.

 

[✵BlackShadow✵]

1-1 تکنیک spooling
به‌کارگیری حافظه‌جانبی به عنوان واسطه‌ای میان ابزار ورودی/خروجی و پردازنده کامپیوتر به spooling معروف است و دو نوع دارد. این تکنیک موجب می‌شد عملیات I/O و پردازش در سیستم‌های دسته‌ای به صورت همزمان صورت بگیرد.

الف) Offline Spooling
در این تکنیک، ابتدا اطلاعات کارت‌ها بر روی یک نوار منتقل شده سپس اطلاعات از روی آن نوار پردازش شده و نتیجه پردازش بر روی یک نوار دیگر منتقل می‌شد و در آخر از روی نوار (نواری که اطلاعات پردازش‌شده بر روی آن وجود دارد.) به چاپگر منتقل می‌شد.

ویژگی‌ها:
1- به دلیل موازی بودن پردازنده، چاپگر و نوارخوان، امکان همزمانی پردازش و عملیات I/O وجود دارد در نتیجه کارایی افزایش می‌یابد.فته و
2- به لطف استفاده از نوارهای مغناطیسی، امکان جابه‌جایی نوارها بدون دغدغه به‌هم‌ریختن کارت‌ها وجود دارد.
3- به دستگاه‌های نوارخوان، نوار نویس و نوارهای مغناطیسی نیاز است.
4- زمان اجرای یک کار بسیار طولانی است.
5- امکان اجرای خارج از نوبت برنامه‌ها وجود ندارد.

ب) Online spooling
در این تکنیک ابتدا اطلاعات کارت‌ها به یک دیسک منتقل شده، سپس عملیات پردازش صورت گرفته و نتیجه پردازش نیز بر روی همان دیسک ذخیره می‌شد و در آخر نیز نتیجه به چاپگر فرستاده می‌شد.

ویژگی‌ها:
1- به‌ دلیل همزمانی عملیات I/O و پردازش، کارایی افزایش می‌یابد.
2- امکان اجرای خارج از نوبت برنامه‌ها وجود دارد.
3- امکان جابه‌جایی ندارد.
4- به دلیل استفاده از دیسک مغناطیسی به جای نوار مغناطیسی، گران‌تر و پیچیده‌تر است.

 

[✵BlackShadow✵]

طراحی یک سیستم ساده Online Spooling​

1- سیستم ورودی: وظیفه این قسمت، مدیریت دستگاه کارت‌خوان است و کرکترهایی که توسط کارت‌خوان خوانده می‌شوند، توسط سیستم ورودی بلاک‌بندی شده و به مدیر دیسک فرستاده می‌شود. پس از ورود هر کار جدید، اطلاعاتی از جمله؛ اسم کار، اسم کاربر، اولویت را به زمان‌بند کار می‌فرستد.

2- زمان‌بند کار: وظیفه این قسمت، انتخاب کار بعدی جهت اجراست. زمان‌بند کار از میان کارهای موجود در صف انتظار، یکی را انتخاب کرده و به پردازنده کار می‌گوید که آن را انجام دهد. زمان‌بند کار به یک لیست از کارهای موجود در ماشین و اطلاعات لازم در مورد مدارک ورودی را نیاز دارد.

3- پردازنده کار: وظیفه این قسمت فراهم‌سازی مقدمات اجرای کار انتخاب‌شده توسط زمان‌بند کار است. برای مثال کامپایلرهای مورد نیاز را از دیسک به حافظه اصلی منتقل می‌کند. پردازنده کار برای خواندن یا نوشتن از دیسک، از مدیر دیسک کمک می‌گیرد. پردازنده کار اطلاعات مربوط به مدارک خروجی موجود در دیسک را به زمان‌بند کار می‌دهد.

4- زمان‌بند خروجی: این قسمت از سیستم‌عامل، لیستی از خروجی‌های آماده چاپ را دارد. هرگاه دستگاه چاپگر آماده شود، زمان‌بند خروجی مدرک بعدی را برای چاپ انتخاب کرده و اطلاعات مربوط به آن را به سیستم خروجی می‌دهد.

5- سیستم خروجی: این قسمت از سیستم‌عامل، بلاک‌های اطلاعات را از دیسک بازیابی کرده و به دستگاه چاپگر ارسال می‌کند. سیستم خروجی برای بازیابی اطلاعات از مدیر دیسک کمک می‌گیرد.

6- مدیر دیسک: ارتباط بین مدیر دیسک و پردازش‌های دیگر، در سطح نسبتاً ساده‌ای است. چهار وظیفه اصلی مدیر دیسک عبارتند از:
1- خواندن یک بلاک از دیسک
2- نوشتن یک بلاک بر روی دیسک
3- تخصیص یک بلاک خالی برروی دیسک
4- برگرداندن یک بلاک به مجموعه فضای آزاد بر روی دیسک

7- هماهنگ‌کننده: وظیفه این قسمت زمان‌بندی پردازش‌های سیستم و فراهم‌آوردن عملیاتی جهت همگام‌کردن است. این عملیات توسط دو روال زیر انجام می‌شود:
1- wait: پردازش جاری را متوقف کرده و دوباره وارد زمان‌بند می‌شود.
2- free: یک پردازش را جهت زمان‌بندی‌شدن آماده می‌سازد.

شکل زیر نشان‌دهنده یک سیستم Online Spooling و ارتباط اجزاء آن است.