Informatika | Operációs rendszerek » Sümeginé Horváth Rita - Operációs rendszerek házidolgozat

HÁZI DOLGOZAT Operációs rendszerek Baja, 2011. január 26 Készítette: Sümeginé Horváth Rita Művelődésszervező szak Levelező tagozat I. évfolyam, I félév -1- Programkörnyezet a számítógépeken Egy mai átlagos munkahelyi, vagy otthoni számítógépen a következő programokat, illetve programcsomagokat találhatjuk meg:        Operációs rendszer, pl. Windows 98/NT/2000/XP, DOS, Linux, OS/2 Irodai szoftvercsomag (szövegszerkesztő, táblázatkezelő, adatbáziskezelő), pl. Microsoft Office, Open Office Ügyviteli rendszerek (bérszámfejtés, raktárnyilvántartás, könyvelői rendszerek), pl. MaxBer, COBRA stb Tervező rendszerek (CAD - Computer Aided Design), pl. PCAD, ArchiCAD, MathCAD . Programfejlesztést támogató rendszerek, pl. Turbo Pascal, C, Java Builder, Visual Basic, Negyedik generációs nyelvek Számítógép hálózattal kapcsolatos szoftverek, pl. Pegasus Mail, Netscape, Internet Explorer Segédprogramok

(tömörítő, víruskereső, stb.), pl PkZip, F-Prot A fenti felsorolásból látható, hogy a számítógép felhasználási területe nagyon sokrétű, és szerteágazó lehet még a legegyszerűbb esetekben is. A sokféle program lehetőleg egyidőben történő felhasználása ma már elengedhetetlen követelmény, és ezt a fajta működést kordinálni, és irányítani kell. Az operációs rendszerek elsődleges feladata ennek a kordinációnak az elvégzése, valamint a számítógép erőforrásainak hatékony és gyors kezelése, a versenyhelyzetek irányítása, és döntés az erőforrások felhasználását illetően. Nem megengedhető például, hogy egy-egy program minden időbeli, és egyéb korlátozás nélkül kisajátítsa a számítógép erőforrásait (pl.lemezegységet, memóriát, processzort), mivel így más programok, vagy maga az operációs rendszer se jutna „szóhoz” a szükséges egyéb feladatok elvégzésére, vagy egy esetleges hibás működés

(hardver, vagy a kérdéses program hibája) esetén. Ugyanakkor az sem lenne normális, ha egy bizonyos eseményre több program probálna reagálni (pl. egérmozgás, vagy billenytyűleütés). További fontos tényező még a sokféle hardver egység, és a hasonló módon sokféle felhaszálói program egységes kezelői felületének biztosítás. Az operációs rendszer szabványos, egyszerű módon elérhető felületet nyújt az alkalmazások felé, a különböző tipusú, és gyártmányú eszközök használati módját elég, ha az operációs rendszer tudja, és a hardver elemek által adott válaszokat, visszajelzéseket ugyanilyen egységes módon továbbítja az alkalmazásnak, vagy gondoskodik a megjelenítésről (képernyőn, vagy nyomtatón, stb). Ez az egységes számítógép kezelés lehetővé teszi a felhasználói programok készítői számára, hogy az azonos operációs rendszerek mindegyikén (számítógép generációkon belül) működőképesek lesznek

a megírt programjaik, függetlenül a kiépített számítógép konfigurációtól. 1.ábra A számítógép, és az irányítását végző programok közötti összefüggés -2- Operációs rendszerek fejlődése A kezdeti időkben, amikor a számítógépeket még nem az otthoni felhasználásra tervezték, az operációs rendszerek elsődleges feladata a központi nagygépeken történő feladatvégzés, és a hozzákapcsolódó lényegesen szerényebb kiépítettségű számítógépek, az úgynevezett terminálok kiszolgálása, és a terminálokon keresztül a felhasználókkal való kapcsolattartás volt. Az első nagytömegben elterjedt operációs rendszer a Unix volt, melyet az AT&T által ingyenesen biztosított forráskód alapján több vonalon is továbbfejlesztettek. Az egyik napjainkban is népszerű Unix alapú operációs rendszer a Linux, amely speciális jogi megfogalmazás alapján ingyenesen hozzáférhető, és tartalmaz mindent, amivel Unix-szerű

környezet létrehozható (fordítók, segédprogramok, grafikus felület, és rendszermag). A Linux alatt használható felhasználói programok legnagyobb része szintén az említett szoftver jogi feltételeknek felel meg, így az operációs rendszerhez hasonlóan ezek a programok is ingyen beszerezhetők. A Linux valódi többfeladatos operációs rendszer, a rendszerindítást kivéve nem használja a BIOS-t, mivel az nem alkalmas többfeladatos rendszer futtatására. A Linux fejlődése Linus Torvalds által megírt rendszermaggal, és az internetes társadalom által felvállalt fejlesztésekkel indult útjára. A kezdeti PC-re írt grafikus környezettel rendelkező rendszert, mára már több nagygépes PC-től eltérő architektúrájú számítógépre átírták, és a fejlesztése is folyamatos, az új eszközök megjelenésével a kernel és a rendszer programjai is állandó kiegészítéseket kapnak. Multimédiás, és egyéb támogatással is bőven el van látva

Linux rendszerrel felszerelt gép komoly teljesítménnyel rendelkezik a valódi időosztásos multitask üzemmódnak, és az operációs rendszer moduláris felépítésének köszönhetően. Az 1980-as években az IBM cég egy másik vonalon indított az otthoni felhasználásra szánt Intel alapú személyi számítógépeivel (Personal Computer – PC). A céljuk egy olyan egyszerű, és állandó fejlesztéssel támogatott operációs rendszerrel felszerelt gép forgalmazása volt, amely maximális biztonsággal működik, és a későbbi fejlesztésekhez is biztosítva lesz a programellátás. Nem kívántak abba a konkurens forgalmazó által elkövetett hibába esni, hogy a programok hibás működése miatt tömegével vonják vissza az összeállított számítógépeket. Így indult fejlődésnek az MS-DOS és a Windows operációs rendszer. Az MS-DOS egy egyfeladatos, egyfelhasználós operációs rendszer volt. A Microsoft cég első grafikus operációs rendszere szerény

szolgáltatásokkal, de az említett megbízható működésnek köszönhetően terjedt el igen nagymennyiségű számítógépen, ami a korábbi szöveges MS-DOS-ra írt nagyszámú programnak is köszönhető. Az évek folytán az MS Windows több jelentős változáson is keresztül ment, és az igazi sikert a multimédiás kiegészítést is tartalmazó MS Windows 3.0 hozta, melyből az első két hónapban 1 millió példányt adtak el, és 1 év alatt 24 országban 4 millió példányt adtak el. 1993-ra a regisztrált felhasználók száma elérte a 25 milliót, ami a játékipar gyors reagálásának is köszönhető. A több program egyidejű futtatását lehetővé tevő rendszer még az alkalmazásokra bízta a processzoridő elosztását, ami néha nemkívánatos várakozásokat okozott. Az első valódi többfeladatos rendszerük a Windows 95 volt, bár ez még a korábbi DOS rendszerre épült, így a teljes visszamenőleges kompatibilitás megtartásával biztosította a

multitask üzemmódot, ami tűrhetően működött a rendszer felügyelete alatt futó programoknál, a korábbi verziók programjai viszont az előd reakcióit válthatták ki. Újdonságnak számító összetevőkkel bővült, tartalmazta a Plug & Play lehetőséget, aminek a segítségével automatikusan felismerte, és rendszerbe illesztette az új hardvereszközöket, az eszközkezelők egy része már a gyorsabb működést biztosító 32 bites kóddal íródott, és egyéb multimédiás kiegészítéseket kapott (jobb egérgomb használata, CD automatikus indítása, stb.) A korábbi rendszerek népszerűségének köszönhetően az egymillió eladott példányt 4 nap alatt éri el. -3A Win98/Me rendszerek igazi újdonságokat nem tartalmaztak, csak a technika fejlődésével szükségessé vált kiegészítéseket (DVD, MMX, AGP, USB támogatás), és új fájlrendszer támogatást, hibajavításokat, valamint a Plug & Play eszközök támogatását fejlesztették,

ami az otthoni felhasználást szolgálta a kevésbé fontos stabilitás háttérbeszorulása mellett. Javították a rendszer működését az eszközmeghajtókkal (itt már az összes eszközkezelő 32 bites lett), automatikus regisztrációs adatbázis mentésével. Mindkét rendszert lehetett már önálló operációs rendszerként telepíteni, de még a korábbi DOS operációs rendszer, és a BIOS programjaira épült, és a rendszerprogramok, valamint a rendszerállományok védelme még nem volt biztosított, vírusfertőzés vagy hibás programműködés könnyen felülírhatta a rendszerfájlokat, vagy a rendszer által használt memóriát, ami rendszerösszeomlást okozott. Az igazi stabil, és szolgáltatásaiban gazdag működést az üzleti több felhasználós Windows NT 4.0 biztosította, amely a folyamatos javítócsomagokkal annyira jól sikerült, hogy a vállalatok többsége az utolsó javítócsomag, és az új Windows 2000 megjelenése után is sokáig még az

NT4-et használta. Az NT üzleti sikereit köszönheti a teljesen kidolgozott többfeladatos környezetnek, a rendkívül jó kiterjedt biztonsági rendszernek, és a UNIX, Novell Netware és az OS/2 vetélytársaként a nagyteljesítményű számítógéprendszereken is elérhető volt. Használható volt több processzoros gépeken, és komoly hálózati támogatást tartalmazott, ami a többi Windows rendszerre még nem volt jellemző. A Microsoft jelenlegi Windows 2000, és Windows XP operációs rendszerei már mind az üzleti, és mind az otthoni felhasználást nagymértékben támogatják a hajdani DOS alatt működő programok felhasználásának biztosításával. Az utóbbi rendszerekben az NT4 hagyományaira építve nagy hangsúlyt fektettek a rendszer biztonságára, a visszamenőleges kompatibilitásra (továbbfejlesztett virtuális gépek segítségével is), és a beépített hálózati támogatásra. A Windows 2000/XP jelentős multimédiatámogatást kapott A Linux,

valamint az NT működéséhez hasonlóan a BIOS-t csak boot-olásra használja, így a valódi multitask üzemmód révén a futó folyamatok egymástól védettek, így a stabil működés biztosított. A Microsoft rendszereinek népszerűsége a fellelhető programoknak, a megvásárolt rendszerek támogatottságának, és a könnyű üzembe helyezésnek köszönhető. Sokat számít még, hogy az üzleti felhasználok a könnyű (rendszergazda nélküli) üzemeltetés lehetősége miatt szívesebben választották a drágább, és támogatott (telefonos, stb.) programokat, mint az ingyenes, de komoly szaktudással üzembe helyezhető Linux rendszert. Az így kialakult szokások (az alkalmazott a cég rendszerét ismeri csak) döntő mértékben meghatározzák a további keresletet, és szokásokat is. Az alkatrész gyártók üzleti megfontolásai, és háttér megállapodásai is döntő tényezők, nem ritka az olyan neves gyártó, amely csak a Microsoft féle rendszerekhez ad

ki támogatásul kezelőprogramot, és a szabadon felhasználható (ingyenes) programok készítőinek nem teszi lehetővé a kezelőprogram fejlesztést (eltitkolt specifikációk, stb.) Mindez mellett fontos árszempont egy komplett számítógép konfiguráció esetében az operációs rendszer, és a felhasználói program, ami nem ritkán megegyezik a gép árával, ezért az összeállítási, és telepítési költséggel (gép árának kb.1/10-e, 1/20-a) megvásárolható Linux is állandó mértékkel terjed. Az összeállítások között már többféle minimális beavatkozással üzembe helyezhető, és karbantartható Linux rendszer van, nem ritkán a megszokott Windows rendszerek felületével. A felhasználói programok terén pedig létezik 2000 alkalmazást is tartalmazó összeállítás (SuSe Linux). A Windows rendszerek népszerűsége a játék ipar reakciója, a leginkább terjedő rendszerhez készítenek programokat. -4- Az operációs rendszer főbb

részei Az operációs rendszer két fő részből áll, az egyik a rendszermag, vagy más néven a kernel, a másik a burok, vagy a shell. A kerner végzi a hardver irányítását, párhuzamosan futtatja a programokat, és meghatározza a futó programok, és egyéb folyamatok processzoridejét, védelmet nyújt a hardver közvetlen elérése, a felhasználók, és az operációs rendszer biztonsága érdekében. A kernel rendszerhívások segítségével érhető el, ilyen módon utasíthatják a felhasználói programok a kernel-t egy-egy művelet elvégzésére (pl. lemezre írás). A kernel további fontos részekből épül fel, ilyenek a processzkezelés, memóriakezelés programjai, eszközkezelők (device drivers), fájlrendszer vezérlők, hálózatkezelés, stb. programjai. Az operációs rendszer másik része a parancsértelmező, vagy shell, feladata kapcsolattartás a felhasználóval, a felhasználó által adott parancsok kernel által értelmezhető módon

rendszerhívásokká alakítása, és a végeredmény megjelenítése képernyőn, vagy más egyéb módon. A shell végzi a rendszer indítása után a felhasználói bejelentkezés biztosítását A Windows NT/2000/XP kernelje meghatározott összetevőket tartalmaz, optimalizálási, vagy egyéb célból megváltoztatni nem lehet. A Linux kerneljét telepítéskor meghatározott összetevőkkel lehet összeállítani, így az esetleg felesleges modulok, és összetevők nem rontják a rendszer teljesítményét, vagy az így befordított modulok kiválthatják a külső eszközmeghajtókat. Az ilyen módon optimalizált operációs rendszer sebesség, és stabilitás tekintetében is hatékonyabb lehet. 2.ábra Az operációs rendszer részei Merevlemez partíciók, fájlrendszerek, állománykezelés Egy IBM PC- kompatibilis számítógép merevlemezét partícionálás után lehet igénybe venni, amit a legtöbb operációs rendszer telepítéskor fel is ajánl. A

partícionálás a merevlemez több egységre történő felosztása, a felosztás után az operációs rendszer több lemezmeghajtóként értelmezi a partíciókat, amennyiben az általa ismert fájlrendszert tartalmazza. A partíciók létrehozásával lehetőség van egy PC egyetlen merevlemezén elkülönítve több operációs rendszer használatára úgy, hogy egymás állományait, és lemezterületeit függetlenül, akár hozzá nem férhető módon kezeljék, és vegyék figyelembe. PC- k merevlemezén négy elsődleges (Primary) /MS-DOS esetében legfeljebb 1 elsődleges és 1 kiterjesztett/, vagy három elsődleges és egy kiterjesztett (extended) partíció hozható létre maximálisan. Bizonyos esetekben kevésnek bizonyulhat a 4 partíció, a hatékony, gyors működéshez célszerű külön (pl. Linux alatt swap) partíciót létrehozni, illetve egy rendszer alatt is felmerülhet az igény több fájlrendszer használatára (több operációs -5rendszer által

közösen használandó adatok), így a különböző fájlrendszereket külön partíción kell létrehozni. Az ilyen problémák megoldására lehet használni a kiterjesztett partíció típust, amit további logikai egységekre (legfeljebb 32) lehet felosztani. Rendszerindítás a merevlemez fizikailag első szektora, az MBR (Master Boot Record) segítségével történik. Ezt a programot indítja el a számítógép bekapcsolása után az alaplapon található BIOS programja. Ez egy 512 byte-os szektor, ami egy gépi kódú programot, és egy 4-szer 16 byte-os táblázatot (partíciós tábla) tartalmaz. A 16 byte-os bejegyzések tartalmazzák a megfelelő partíció adatait (méret, fizikai elhelyezkedés a lemezen, típus, boot-olható-e). Az elsődleges partíciók közül egynek aktívnak (boot-olhatónak) kell lenni, erről az aktív partícióról történik az operációs rendszer indítása. Ha csak egy partíció van, akkor az mindig aktív. A legtöbb operációs

rendszer rendelkezik boot manager programmal, amely a kívánt partíciót aktívvá teszi, így a megfelelő rendszer indul. A partícionálás után a merevlemez partícióit formázni kell, elő kell készíteni a megfelelő fájlrendszer számára. A kiválasztott fájlrendszer nagy mértékben befolyásolni fogja az operációs rendszer működését, és szolgáltatásait. A korábbi Windows verziók, és az MSDOS FAT típusú fájlrendszerei nem alkalmasak hozzáférési jogosultságok nyilvántartására, így az ilyen fájlrendszerrel működő operációs rendszer kevésbé biztonságos, a rendszer nélkülözhetetlen fájljait bármilyen program, vagy beavatkozás (vírus, jogosulatlan felhasználó, hibás alkalmazás, stb.) felülírhatja, vagy törölheti, ami rendszerösszeomláshoz, vagy az operációs rendszer visszaállíthatatlan sérüléséhez vezethet. Ugyanígy ki vannak szolgáltatva a felhasználói adat- és dokumentumfájlok. Windows NT/2000/XP esetén

célszerű az NTFS fájlrendszert választani, Linux esetében a leggyakrabban használt fájlrendszer az EXT2FS, EXT3FS, ReiserFS fájlrendszer. A Linux alap fájlrendszere a Minix, a többi fájlrendszert erre alapozva hozták létre. Az említett Linux, és a Windows NTFS (az NTFS a különböző verziókon –NT/2000/XP- változott, de alapjaiban azonos) fájlrendszerek alkalmasak jogosultságok felhasználó színtű nyilvántartására, és a megfelelő biztonsági szintek használata mellett az így létrehozott rendszerek stabil, megbízható módon működnek. A Linux EXT3FS, ReiserFS fájlrendszerei naplózott fájlrendszerek, ami a biztonságos működést tovább fokozza, mivel a fájlműveletek naplófájlok segítségével vannak nyilvántartva, rendszerösszeomlás, vagy egyéb hiba miatt félbeszakadt műveletek esetén sincs szükség a fájlrendszer javítására, mivel a naplóban szereplő legutolsó műveletet megelőzően minden hibátlan. Az említett Linux

fájlrendszereken a felhasználói jogosultságok nagymértékben skálázhatók, külön jogosultság állítható be keresés, olvasás, írás, és futtatás eseteire. Felhasznált irodalom: [1] Kis Balázs: Windows NT 4.0 Kezdőkönyv haladó szoftverhez, 1999 [2] Dr. Kovács Magda – Knapp Gábor – Ágoston György – Budai Attila: Bevezetés a számítástechnikába, 2002 [3] Horváth András – Murzsa Norbert fordítása (Lars Wirzenius): Linux rendszeradminisztrátorok kézikönyve http://www.szifhu/~ahorvath/Sag/sag-hu/sag-huhtml tiv@vma.bmehu [4] Szemethy Tivadar: Unix ismertető http://www.schbmehu/~marosi/particiohtml , 1997 [5] Partíciós Tábla [6] Ablakok a (játék)világra – PC .GAMES újságcikk, 2001 december Egyéb forrás: [1] Urbán János (Linux fájlrendszerek, fájlrendszerek közötti különbségek)