OPERÁCIÓS RENDSZEREK

A számítógép felépítése

Hardver megközelítése
Az elmúlt évekbena számítógépek kapacitása és sebessége nagymértékben változott, azonban működési elvük a neumanni elveket továbbra is követték:
- A tárolt program: Az utasításokat az adatokkal azonos módon, közös, nagy kapacitású memóriában kell tárolni numerikus kódok formájában.
- Kettes számrendszer: Az adatok- és a programkódok ábrázolására a kettes számrendszert kell alkalmazni.
- Vezérlőegység: Szükség van egy olyan vezérlőegységre, amely különbséget tud tenni adat és utasítás között, majd önműködően végrehajtja sz utasításokat.
- Aritmetikai és logikai egység (ALU): A számítógép tartalmazzon egy olyan egységet, amely az aritmetikai műveletek mellett alapvető logikai műveleteket is képes elvégezni.
- Perifériák: Szükség van olyan ki-bemeneti egységekre, amelyek biztosítják a kapcsolatot ember és számítógép között.
A CPU (central processing unit- központi vezérlőegység) tölti be a vezérlőegység és az aritmetikai- logikai egység feladatát; Értelmezi és végrehajtja az utasításokban kódolt aritmetikai éslogikai műveleteket, vezérli az adatforgalmat a memória és a perifériák között.
A memória szavanként címezhető tárolóegység, melynek rekeszei tárolják az adatokat és az utasításolat egyaránt. Az, hogy a rekesz tartalma adat vagy utasítás, csak értlmezés kérdése. A memóriának gyorsan írhatónak és olvashatónak kell lennie, hiszen nagyban meghatározza az utasítássorozatok végrehajtásának sebességét.
A perifériák alapvető feladata a kapcsolattartás a külvilággal, a felhyználóval. z operációs rendszerek szempontjából a háttértárolóknak van vezető szerepük, mint az adatok és utasitások tárolóinak.
A busz (sín) biztosítja a funkcionális eszközök közötti kapcsolatot. A rajta keresztül kommunikáló aszközöknek meghatározott jelszinte, sebességet és kódolást kell használniuk.
Az utasítások és az adatok tehát a memóriában találhatók, ezekkel kll a CPU-nak műveleteket végeznie. Egy feladat elvégzésére szolgáló utasítások sorozata a program. Egy program futása során a processzor az utasításszámláló(program counter) regiszterében található cím alapján a memóriából utasítást hív le (Fetch), értelmezi (decode), majd végrehajtja azt Execute), és az utasításszámlálót a következő értékre állítja.
A külvilággal való kapcsolattartás a perifériák feladata. A velük való kommunikáció háromféleképpen történhet:
1.Lekérdezéses átvitel(polling): A processzor folyamatosan foglalt, a periféria átvitel alatt semmi mást nem képes csinálni.
2. Megszakításos átvitel(interrupt request:IRQ): A periféria a számára kijelölt megszakításkérő vonalon értesíti a processzort, ha adatátvitelt igényel. A Kérés elfogadása esetén A CPU félreteszi az éppen végzett munkát, s majd később fojtatja. A processzor nincs teljesen kiszolgáltatva a perifériáknak, viszont a programállapot rögzítése adminisztrációt igényel, azaz időt vesz el.
3. Közvetlen meória-átvitel : (Direct Memory Acces-DMA): A memória és a periféria közötti átvitel a processzortól független vezérlőegység segítségével történik. A processzor egy pillanatra sem foglalt, mindössze az átvitel megkezdése előtt kell közölnie az önálló vezérlővel a kezdő memóriacímet és az átadandó blokk méretét.

Funkcionális meközelítés

A számítógépek felépítésének és az operációs rendszer elhelyezésének egymásik megközelítésében azt vizsgáljuk, hogy mi szükséges ahhoz, hogy egy alkalmazás, pl. egy táblázatkezelő program futhasson. Legelőször is szükségünk van az ALU-ra, a vezérlőegységre, a regiszterekre, valamint a mikroprogram tárra. A mikroprocesszorhoz memóriát és perifériákat illesztve építhető fel a számítógép, a "lelketlen vas". A negyedik lépés a hardverhez legközelebb álló program, az operációs rendszer, amely többek között a hardver vezérlésének nehézségeit hivatott elfeni. Az ötödik és htodik szint a programozók birodalma: a gépi kódú, Assembly, valamint a magasszintű nyelvek tartoánya. A programozási nyelvek segítségével végre elkészülhetnek az alkalmazások a hetedik szinten.
Az operációs rendszer nem zárható be egy a logikai sémában félúton levő dobozba, részei a legalacsonyabbtól a legmagasabb szintig nyúlnak.

Operációs rendszerek típusai:

SAGE-Első ún. real-time
ATLAS- Első virtuális tárkereső
CTSS- Első időosztásos
MULTIX- UNIX őse- Majdnem kommersz rendszer
MCP- Első magas szintű nyelven íródott
A számítógépek megjelenésekor a programfuttatás a következőképpen zajlott:
1. A felhysználó a lefoglalt gépidő kezdetén megérkezett a lyukkártsacsomaggal.
2. Begépelte a jelszavát, ezzel betöltötte a számítógép memóriáját.
3. Beletette a FORTRAN fordító kártyacsomagot, majd a fordítandó programját.
4. Ha minden jól ment, az üres kártyákon megjelent a lefordított program.
5. Ekkor újra törölte a tárat, majd betöltötte a lefordított programot.
6. Ha ekkor is minden rendben ment, megszületett az eredmény.
A hatékonyság növelése érdekében a kezelők profizmusát növelni kellett, így egy operátor rendszerezte a munkákat, azaz a sok felhasználó proramját egymás után lefordította, majd utánna egyesével futtatta azokat. A felhasználók előtt így bezárult az ajtó, ők csak az operátoron keresztül érintkeztek a számítógéppel.
Az egyes feladatokat leíró kártyakötegek utasításait egymás után hajtotta végre a gép, ezért e feldolgozási módot kötegelt feldolgozásnak nevezzük.
Az 1960-as évekre az adatok közvetlen fttatásának folyamatából kiestek az operátorok, a felhasználók és a lassú, mechanikus perifériák. A processzor egyre gyorsabb lett, s gyakran kénytelen volt várakozni az egykor gyorsnak tartott mágnesszalagos egységekre.
A CPU és a perifériák közötti sebességkülönbség áthidalására egy olyan gyor átmeneti tároló szolgálhat, amely a futó program által felolvasandó adatokból annyit tárol, amennyit csak lehetséges.. Ez a kimenő adatok gyors rögzítésére és megőrzésére is alkalmas egészen addig, amíg a lassú, mechanikus kemeneti eszközök azok feldolgozására készennem állnak.
Az intelligens periféria a processzor használata nélkül is képes az adatátvitelre. A művelet befejezését megszakításkérelemmel jelezhette a központi egységnek.