Operatsion tizim nima? - Operatsion tizimlar

Kompyuteringizni yoqqaningizda, hech qanday dastur ishlamasidan oldin operatsion tizim ishga tushadi. U hamma narsani boshqaradi.

OT nima qiladi? #

Dasturlar temirga to'g'ridan-to'g'ri murojaat qila olmaydi

Uchta asosiy vazifa #

1. Resurslarni taqsimlash #

Kompyuterda bitta protsessor, cheklangan xotira va bitta disk bor. Lekin o'nlab dastur bir vaqtda ishlaydi. Kim qachon ishlaydi, qaysi dasturga qancha xotira beriladi - buni OT hal qiladi.

2. Himoya va ajratish #

Brauzeringiz matn muharriringizning xotirasini o'qiy olmaydi. Bir dastur qulasa, boshqalari ishlashda davom etadi. Bu ajratishni OT ta'minlaydi.

3. Murakkablikni yashirish #

Diskka yozish uchun sektorlar, boshlar va aylanish tezligini bilish shart emas. Siz shunchaki fopen va fprintf yozasiz - qolganini OT qiladi.

FILE *f = fopen("salom.txt", "w");
fprintf(f, "Salom\n");
fclose(f);

Bu uch qator ortida yuzlab amal turadi: disk drayveri, kesh, fayl tizimi, huquqlarni tekshirish, xotira ajratish.

OT bo'lmasa nima bo'ladi?

Mikrokontrollerda (masalan Arduino'da) OT yo'q. U yerda:

bir vaqtda faqat bitta dastur ishlaydi;
xotirani o'zingiz taqsimlaysiz;
har bir qurilma bilan to'g'ridan-to'g'ri ishlaysiz;
xato qilsangiz - butun tizim qotadi.

OT aynan shu muammolarni hal qilish uchun paydo bo'lgan.

Qisqacha tarix #

UNIX ellik yildan keyin ham zamonaviy tizimlar asosida yotadi

Linus Torvalds va Linux

1991-yilda Finlandiyalik talaba Linus Torvalds o'z kompyuteri uchun kichik yadro yozdi va uni internetga qo'ydi. U shunday yozgan edi: «Bu shunchaki qiziqish - katta va professional narsa emas».

Bugun Linux yadrosi dunyodagi serverlarning aksariyatida, barcha Android telefonlarida, superkompyuterlarda va kosmik apparatlarda ishlaydi.

Yadro (kernel) nima? #

Yadro - operatsion tizimning markaziy qismi. U doim xotirada turadi va eng muhim vazifalarni bajaradi.

Yadro bajaradi	Yadro bajarmaydi
Jarayonlarni boshqarish	Grafik interfeys
Xotira taqsimlash	Brauzer
Fayl tizimi	Matn muharriri
Tarmoq protokollari	Kalkulyator
Qurilma drayverlari	Terminal dasturi

Terminal

uname -a

Natija

Linux softromeda 6.8.0-51-generic #52-Ubuntu SMP x86_64 GNU/Linux

Bu buyruq yadro versiyasini ko'rsatadi. Ubuntu, Debian, Fedora - bular distributivlar, ularning hammasida bir xil Linux yadrosi ishlaydi.

Yadro turlari #

Amalda ko'p tizimlar ikkalasining aralashmasi

Zamonaviy OT lar #

OT	Yadro	Qayerda ishlatiladi
Linux	Monolit	Serverlar, Android, superkompyuterlar
Windows	Gibrid	Shaxsiy kompyuterlar, o'yin
macOS	Gibrid (XNU)	Apple kompyuterlari
Android	Linux yadrosi	Telefon, planshet
iOS	XNU (Darwin)	iPhone, iPad
FreeBSD	Monolit	Serverlar, Netflix, PlayStation
QNX	Mikroyadro	Avtomobil, tibbiy uskuna

OT turlari #

Vazifasiga qarab

Tur	Xususiyati	Misol
Umumiy maqsadli	Har xil ishga mos	Linux, Windows
Real vaqt (RTOS)	Javob vaqti kafolatlangan	QNX, FreeRTOS
O'rnatilgan	Kichik, maxsus qurilma uchun	Zephyr
Taqsimlangan	Ko'p kompyuter bitta tizim kabi	Plan 9

Real vaqt tizimida eng muhimi tezlik emas, oldindan aytish mumkinligi. Avtomobil havo yostig'i 30 millisekundda ochilishi kerak - har safar, kafolat bilan. Oddiy Linux buni kafolatlay olmaydi.

Nimalarni ko'ramiz? #

Bo'limlar	Mavzu
1-2	Asoslar: OT nima, yadro va foydalanuvchi rejimi
3-5	Jarayonlar va oqimlar
6-8	Rejalashtirish, sinxronizatsiya, deadlock
9-11	Xotira boshqaruvi va virtual xotira
12-14	Fayl tizimi va kiritish-chiqarish
15-16	Jarayonlararo aloqa va signallar
17-19	Huquqlar, yuklanish, konteynerlar
20	Amaliy loyiha - o'z qobig'ingiz

Amaliyot uchun Linux kerak

Bu darslikdagi misollar Linux uchun yozilgan. Agar Windows'da bo'lsangiz, uch yo'l bor:

WSL2 - Windows ichida haqiqiy Linux (eng oson yo'l):

Terminal

wsl --install

Virtual mashina - VirtualBox yoki VMware'da Ubuntu.
Ikki tizim - kompyuterga Linux'ni alohida o'rnatish.

macOS ham UNIX oilasidan, shuning uchun misollarning ko'pchiligi u yerda ham ishlaydi.

Birinchi kuzatuv #

Hozir kompyuteringizda nechta jarayon ishlayotganini ko'ring:

Terminal

ps aux | wc -l

Natija

Va ular qancha xotira ishlatayotganini:

Terminal

free -h

Natija

               total        used        free      shared  buff/cache
Mem:            15Gi       4.2Gi       6.8Gi       412Mi       4.5Gi
Swap:          2.0Gi          0B       2.0Gi

Bu raqamlar sizda boshqacha bo'ladi. Darslik davomida ularning har biri nimani anglatishini bilib olasiz.

Amaliy topshiriq

WSL, virtual mashina yoki haqiqiy Linux o'rnating.
uname -a bilan yadro versiyasini bilib oling.
ps aux | wc -l bilan jarayonlar sonini sanang.
free -h bilan xotira holatini ko'ring.
df -h bilan disk holatini ko'ring.
lscpu bilan protsessor haqida ma'lumot oling.
Linus Torvalds va UNIX tarixi haqida o'qing.
Monolit va mikroyadro farqini bir abzatsda yozing.
Telefoningizda qaysi OT ishlashini va uning yadrosini aniqlang.
Real vaqt tizimi qayerda kerakligiga uchta misol keltiring.

Xulosa #

Operatsion tizim - dasturlar bilan temir orasidagi vositachi.
Uch asosiy vazifasi: resurslarni taqsimlash, himoya qilish, murakkablikni yashirish.
Yadro - OT ning markaziy qismi, u doim xotirada turadi.
Monolit yadro tez, mikroyadro barqaror; ko'p tizimlar aralash yondashuvni tanlaydi.
Linux, Android, macOS va iOS - hammasi UNIX g'oyalari ustiga qurilgan.
Real vaqt tizimida eng muhimi tezlik emas, kafolatlangan javob vaqti.
Bu darslik uchun Linux kerak - WSL2 eng oson yo'l.

Keyingi bo'limda yadro va foydalanuvchi rejimi farqini ko'ramiz.

OT nima qiladi? #

Uchta asosiy vazifa #

1. Resurslarni taqsimlash #

2. Himoya va ajratish #

3. Murakkablikni yashirish #

Qisqacha tarix #

Yadro (kernel) nima? #

Yadro turlari #

Zamonaviy OT lar #

OT turlari #

Nimalarni ko'ramiz? #

Birinchi kuzatuv #

Xulosa #

Xatolik topdingizmi?