HU powerpoint

ICT Techniek - les 7 - onderwerpen
 Osiris
Operating Systems

Waarom een OS?

Soorten

Taken

Opbouw

Processen / threads

Time management

Memory management

Communicatie en synchronisatie
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
1
Waarom een OS?
Applicatie 1:
Applicatie 2:
Applicatie 3:
spelletje print
browser
word
PC 1
PC 2
print
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
print
PC 3
2
Generiek en specifiek
Generieke systemen
Informatie verwerking
• Kantoor automatisering
• Wetenschap
• ……
Gebruik van
computersystemen
Elektronische bouwsteen
• industriële automatisering
• data communicatie
Specifieke systemen
• apparaten
(vaak real time, vaak embedded) • …..
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
3
Soorten OS naar multi-user / multi-taking
eigenschappen
•
•
•
•
single user / single tasking
single user / multi tasking
multi user / multi tasking
real time (multi tasking)
(CP/M, DOS)
(Windows)
(UNIX)
(RTOS)
Wanneer gebruikt men real time operating systemen ?
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
4
Soorten O.S. naar taken
{
•
•
•
•
•
Desk top
Workstation
Server
Proces besturing
Embedded
(tekstverwerking, spreadsheet, database .. )
(ontwerpsysteem)
(bestand beheer)
(fabrieken)
(elektronische apparaten)
Onderscheid vervaagt
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
5
Taken van een operating systeem


Systeem initialisatie (Boot, SysInit, etc.)
Resource management en coordinatie:






Geheugenbeheer (space management)
CPU-beheer (time management)
Communicatie en synchronisatie (transpute
management)
Abstractie
Isolatie
Algemene functies
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
6
Bevoorrechte instructies
De CPU kent t.b.v. OS meestal minimaal twee
toestanden, te weten:
 supervisor-mode(kernel mode)
 gebruikers-mode (protected mode)
Met de system call roep je het OS aan en wordt
er naar supervisor mode geschakeld.
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
7
Opbouw van het O.S.
• Monolithisch
• Gelaagd
• Modulair
(spaghetti)
(lasagne)
(ravioli)
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
8
Monolithic
Application
Application
User mode
Kernel mode
System services (API)
Hardware
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
9
Layered
Application program
Resident system program
ROM BIOS device drivers
Hardware
MS-DOS system architecture
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
10
Client/server (Modulair, microkernel)
Client
application
User mode
Memory
server
Process
server
Network
server
Fileserver
Display
server
Kernel mode
Microkernel
HAL & device drivers
Hardware
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
11
Proces
• Een proces is een unieke uitvoering van een
programma (incarnatie).
• Een proces heeft zijn eigen context:
– registers;
– Memory;
– Proces administratie t.b.v. OS.
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
12
Wat is de context
memory
Programma teller
programma
registers
files
data
CPU
I/O
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
13
Thread
Thread = lichtgewicht proces:
 Het deelt geheugenruimte met
andere threads
Het is parallel of simultaan
uitgevoerde code van een programma.
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
14
Proces toestanden




Running (Current): het proces heeft de processor
Ready to Run (Active): het proces wacht op de processor
Waiting (Suspended): het proces wordt opgehouden
Dormant: potentieel proces
De toestand van de processen staat in de proces table
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
15
Process states
terminate
Run
Dormant
Context
switch
incarnate
Suspended
Ready
scheduler
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
16
Time management
– Co-operative scheduling
• proces loopt door totdat het klaar is
• Gevaar van een eindeloze lus => systeem hangt
• Bijvoorbeeld :Windows 3.x
– Pre-emptive scheduling
• Onderbreekbaar doormiddel van prioriteiten
• tijdverdeling (time-slicing).
• Voordeel : een fout proces kan niet het hele systeem
“ophangen”
• Bijvoorbeeld : Windows NT and higher
95, 98? : gedeeltelijk…
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
17
Real-Time Klok
• vooraf ingestelde teller die het systeem
interrumpeert (10 msec)
• bijhouden van de tijd, datum etc.
• communicatie en synchronisatie
• starten van de scheduler
• administratieve taken
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
18
Timeslicing
timeslice
proces 1
timeslice
proces 2
timeslice
proces 3
timeslice
proces 4
$FFFFFF
Context
switch
Proces 4
Proces 3
Proces 2
Proces 1
$000000
O.S.
O.S.
O.S.
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
O.S.
O.S.
19
Virtueel geheugen


het geheugen heeft een lineaire adresruimte
(van 0 tot n)
voor de programmeur lijkt het of de ruimte
vanaf 0 geheel of gedeeltelijk lineair
beschikbaar is
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
20
MMU (logisch <-> fysiek)
adresbus
vertaalde adressen
MMU
werkgeheugen
adressen
CPU
databus
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
21
Geheugenbeheer





Locatie van code en data (statisch)
Toewijzing data (dynamisch)
Protectie
Gemeenschappelijk gebruik
Logische organisatie <-> fysieke organisatie
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
22
Geheugenbeheer
Drie typen namelijk :

Partionering (vaste afmeting)

Segmentering (lengte is variabel)

Paginering (vaste relatief kleine afmeting)
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
23
Partitionering



een proces krijgt een vastgesteld deel van het
geheugen ter beschikking
de inhoud van een basisregister wordt opgeteld
bij het adres
het totaal wordt vergeleken met een
limietregister
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
24
Segmentering




code-, data-, deelbare segmenten
geen vaste lengte
segment register + adres = fysiek adres
vergelijk het fysiek adres met limietwaarde
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
25
Paginering



het geheugen wordt verdeeld in pagina’s;
dit zijn delen met een gelijke grootte
een deel van het adres wijst naar een tabel
waarin de verwijzing naar de pagina staat
een pagina hoeft niet in het geheugen
aanwezig te zijn
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
26
Geheugenprotectie



processen mogen elkaar niet hinderen
processen moeten data-geheugen kunnen delen
programma-codes moet kunnen worden gedeeld
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
27
Doen

bestudeer …
Security Technology 2007-2007-PICT les 1
28