عناوین فصل ها:
مباحث این فصل:
سیستم عامل چیست؟
سیستم عامل: رابط بین کاربر و کامپیوتر
لایه های یک سیستم کامپیوتری
خدمات سیستم عامل
سیستم عامل به عنوان مدیر منابع
سیستم عامل به عنوان مدیر منابع
هسته (Kernel) سیستم عامل
دلایل تغییر سیستم عامل در طول زمان
تکامل تدریجی سیستم عامل
تکامل تدریجی سیستم عامل:پردازش ردیفی
تکامل تدریجی سیستم عامل: پردازش دسته‌ای
وضعیت حافظه برای ناظر ماندگار
ویژگی های مطلوب سخت افزاری در سیستم پردازش دسته ای
حفاظت از حافظه اصلی
سیستم عامل چند برنامه ای دسته ای
سیستم عامل اشتراک زمانی(time sharing)
مقایسه چند برنامه ای و اشتراک زمانی
سیستم عامل بلادرنگ (Real time)
انواع سیستم های بلادرنگ
سیستم های بلادرنگ
دستاوردهای اصلی توسعه و ایجاد سیستم عامل
تعریف فرآیند
انواع فرآیندها
اجزای فرایند
سیستم عامل و مدیریت حافظه
حفاظت اطلاعات و ایمنی
زمانبندی و مدیریت منابع
اجزای اصلی سیستم عامل برای زمانبندی و تخصیص منابع
ساختار سیستم
برای رفع مشکل
سطوح سيستم عامل سلسله مراتبی
سطوح سيستم عامل سلسله مراتبی
ویژگی های سیستم عامل های جدید
معماری ریز هسته
چند نخی
چند پردازشی متقارن
امتیازات چند پردازشی متقارن نسبت به معماری تک‌پردازنده
امتیازات چند پردازشی متقارن نسبت به معماری تک پردازنده
سیستم عامل توزیع شده (Distributed)
طراحی شیء گرا
666.94K

نگاه کلی به سیستم عامل

1. عناوین فصل ها:

‫عناوین فصل ها‪:‬‬
‫فصل اول ‪ :‬نگاه کلی به سخت افزار‬
‫فصل دوم‪ :‬نگاه کلی به سیستم عامل‬
‫فصل سوم‪ :‬فرآیندها‬
‫فصل چهارم‪ :‬نخها‪ ،‬چند پردازشی متقارن و زیر‬
‫هسته ها‬
‫فصل پنجم‪ :‬همزمانی‪ ،‬انحصار متقابل و همگام‬
‫سازی‬
‫فصل ششم ‪ :‬بن بست و گرسنگی‬
‫فصل هفتم‪ :‬مدیریت حافظه‬
‫قصل هشتم‪ :‬حافظه مجازی‬
‫‪1‬‬
‫فصل نهم‪ :‬زمان بندی تک پردازنده ای‬

2. مباحث این فصل:

‫مباحث این فصل‪:‬‬
‫‪ ‬اهداف و وظایف سیستم عامل‬
‫‪ ‬سیستم عامل به عنوان رابط بین کاربر و کامپیوتر‬
‫‪ ‬سیستم عامل به عنوان مدیر منابع‬
‫‪ ‬سهولت تکامل تدریجی سیستم عامل ها‬
‫‪ ‬تکامل تدریجی سیستم عامل ها‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫پردازش ردیفی‬
‫سیستم عامل های دسته ای ساده‬
‫سیستمهای چند برنامه ای دسته ای‬
‫سیستم های اشتراک زمانی‬
‫‪ ‬دستاوردهای اصلی‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪2‬‬
‫فرایندها‬
‫مدیریت حافظه‬
‫حفاظت و ایمنی اطالعات‬
‫زمانبندی و مدیریت منابع‬
‫ساختار سیستم‬

3. سیستم عامل چیست؟

‫سیستم عامل چیست؟‬
‫‪ ‬سیستم عامل‪:‬‬
‫‪ ‬برنامهای است که اجرای برنامهههای کهاربردی‬
‫را کنترل میکند‪.‬‬
‫‪ ‬بصورت یک رابط میان سخت افزار و کهاربر عمهل‬
‫میکند‪.‬‬
‫‪ ‬مدیریت منابع کهامپیوتر را بهه عههده گرفتهه‬
‫است‪.‬‬
‫‪ ‬سه هدف سیستم عامل‪:‬‬
‫‪ ‬سهولت‪ :‬سیستم عامل اسهتفاده از کهامپیوتر را‬
‫آسان میکند‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ ‬کارآمدی‪ :‬سیستم عامل موجب استفاده کارامد تر‬

4. سیستم عامل: رابط بین کاربر و کامپیوتر

‫سیستم عامل‪ :‬رابط بین کاربر و‬
‫کامپیوتر‬
‫هروکار‬
‫هزار سه‬
‫هخت افه‬
‫ها سه‬
‫اا ی به‬
‫ااربن نها‬
‫‪ ‬کا‬
‫ندارد‪.‬‬
‫‪ ‬یک کااربند (‪ )Application‬توسهط بنناماه‬
‫ساز ایجاد میشود‪.‬‬
‫‪ ‬بننامههای سودمند‪ ،‬برنامههایی هستند که‬
‫به دفعات استفاده میشهوند و بهه ایجهاد‬
‫برنامه‪ ،‬مدیریت پروندههها و کنتهرل ‪I/O‬‬
‫کمک میکنند‪.‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ ‬مهمترین بنناماه سیسات ی‪ ،‬سیسهتم عامهل‬
‫است‪.‬‬

5. لایه های یک سیستم کامپیوتری

‫الیه های یک سیستم کامپیوتری‬
‫‪5‬‬

6. خدمات سیستم عامل

‫خدمات سیستم عامل‬
‫‪ ‬توساا ه بننامااه‪ :‬برنامههه هههای سههودمندی م ههل‬
‫ویراستار‪ ،‬اشکال زدا که از طریه سیسهتم عامهل‬
‫قابل دسترسند‪.‬‬
‫‪ ‬اجنای بننامه‪ :‬سیستم عامهل تمهام مراحهل اجهرا‬
‫(بارکردن داده ها و دستورات در حافظهه‪ ،‬مقهدار‬
‫گذاری ‪ )I/O‬را زمان بندی میکند‪.‬‬
‫‪ ‬دستنسی به ‪ :I/O‬فراهم کردن واسطی یکنواخت برای‬
‫تمام دستگاه های ‪.I/O‬‬
‫‪ ‬کنتنل دستنسی به پنونده ها‪ :‬راهکارهای حفهاظتی‬
‫برای دسترسی به سیستم پرونده ها‪.‬‬
‫‪ ‬دستنسی به سیساتم‪ :‬در سیسهتم اشهتراکی‪ ،‬سیسهتم‬
‫عامل دسترسی به منابع را کنترل میکند‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ ‬کشف و پاسخ خطا ‪ :‬عکس العمهل مناسهب در برابهر‬

7. سیستم عامل به عنوان مدیر منابع

‫سیستم عامل به عنوان مدیر‬
‫منابع‬
‫‪ ‬کههامپیوتر‪ ،‬مجموعهههای از منههابع بههرای‬
‫هردازش داده‬
‫هازی‪ ،‬و په‬
‫هره سه‬
‫هال‪ ،‬یخیه‬
‫انتقه‬
‫هاست‪ .‬سیستم عامل مسئول مهدیریت منهابع‬
‫است‪.‬‬
‫‪ ‬سیستم عامل مانند سایر نرم افزارهاست و‬
‫مانند سایر نرم افزار ها اجرا میشود‪.‬‬
‫هده‬
‫هه پردازنه‬
‫هرل را به‬
‫هل کنته‬
‫هتم عامه‬
‫‪ ‬سیسه‬
‫واگذار میکند‪.‬‬
‫‪7‬‬

8. سیستم عامل به عنوان مدیر منابع

‫سیستم عامل به عنوان مدیر‬
‫منابع‬
‫‪8‬‬

9. هسته (Kernel) سیستم عامل

‫هسته )‪ (Kernel‬سیستم عامل‬
‫‪ ‬هسته سیستم عامل‪:‬‬
‫‪ ‬بخشی از سیستم عامل که در حافظه اصلی قهرار‬
‫دارد‪.‬‬
‫‪ ‬بیشترین تعداد دفعات استفاده را دارد‪.‬‬
‫‪ ‬سیستم عامل از طری هسته‪ ،‬با منابع سخت‬
‫افزاری و نرم افزاری ارتباط برقرار مهی‬
‫کند‪.‬‬
‫‪9‬‬

10. دلایل تغییر سیستم عامل در طول زمان

‫دالیل تغییر سیستم عامل در طول‬
‫زمان‬
‫‪ ‬یک سیستم عامل ممکن است به دالیل زیر در‬
‫طول زمان تغییر کند‪:‬‬
‫‪ ‬ارتقاء و انواع جد د سخت افزار‬
‫‪ ‬ارائه خدمات جد د‬
‫‪ ‬رفع خطاهای کشف شده در سیستم عامل‬
‫‪10‬‬

11. تکامل تدریجی سیستم عامل

‫تکامل تدریجی سیستم عامل‬
‫‪ .1‬پردازش ردیفی‪.‬‬
‫‪ .2‬سیستم های دستهای ساده‪.‬‬
‫‪ .3‬سیستم های چند برنامهای دستهای‪.‬‬
‫‪ .4‬سیستم های اشتراک زمانی‪.‬‬
‫‪ .5‬سیستمهای مدرن‪.‬‬
‫‪11‬‬

12. تکامل تدریجی سیستم عامل:پردازش ردیفی

‫تکامل تدریجی سیستم‬
‫عامل‪:‬پردازش ردیفی‬
‫‪ ‬سیستم عاملی وجود نداشت و کهاربر مسهتقیما‬
‫با سخت افزار در ارتباط بود‪.‬‬
‫‪ ‬برنامهها به زبان ماشین بر روی کارت نوشته‬
‫می شد و به دستگاه ورودی (نوار خوان) بهار‬
‫می شد‪.‬‬
‫‪ ‬در صورت ایجاد خطا‪ ،‬کاربر ثبات ها و حافظه‬
‫اصلی را بررسی می کرد‪.‬‬
‫‪ ‬دومساله اصلی ‪:‬‬
‫‪12‬‬
‫‪ ‬زمانبندی‪ :‬هر کاربر باید از برگه های نوبت‬
‫گیری استفاده کند (معموالً نهیم سهاعته)‪ .‬در‬
‫صورت کامل نشدن در موقع مقرر برنامه خاتمه‬
‫ً دوبهاره از ابتهدا اجهرا‬
‫می یافت تا بعهدا‬
‫شود‪.‬‬

13. تکامل تدریجی سیستم عامل: پردازش دسته‌ای

‫تکامل تدریجی سیستم عامل‪:‬‬
‫پردازش دستهای‬
‫‪ ‬از برنامه ای به نام ناظن استفاده میشد‪.‬‬
‫‪ ‬کاربر دسترسی مستقیم به ماشین ندارد‪.‬‬
‫‪ ‬کاربر برنامهها را بهر روی کهارت نوشهته و‬
‫متصدی کارتها را به طور ردیفهی در دسهتگاه‬
‫نوارخوان قرار داده تا مورد استفاده نهاظر‬
‫قرار بگیرد‪.‬‬
‫‪ ‬ناظر به طور خودکار بار کردن برنامه بعهدی‬
‫را به عهده دارد‪.‬‬
‫‪ ‬چون ناظر اک ر عملیات را انجام میدهد‪ ،‬بخش‬
‫زیادی از آن در حافظه است که بهه آن نااظن‬
‫ماندگار می گویند‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫‪ ‬بقیه ناظر شامل برنامههای سودمند و توابهع‬

14. وضعیت حافظه برای ناظر ماندگار

‫وضعیت حافظه برای ناظر ماندگار‬
‫‪14‬‬

15. ویژگی های مطلوب سخت افزاری در سیستم پردازش دسته ای

‫ویژگی های مطلوب سخت افزاری در‬
‫سیستم پردازش دسته ای‬
‫‪ ‬حفاظت از حافظاه اصالی‪ :‬نهاظر مانهدگار‬
‫نباید در حافظهه تغییهر کنهد‪ ،‬در صهورت‬
‫چنین تالشی‪ ،‬پردازنده باید خطا را کشف و‬
‫کنترل را به ناظر برگرداند‪.‬‬
‫‪ ‬زمانسنج‪ :‬سیستم نباید در انحصار اجهرای‬
‫یک برنامه باشد‪ ،‬با زمهانسهن مهیتهوان‬
‫کارها را زمانبندی کرد‪.‬‬
‫‪ ‬دستورال لهای م تاز‪ :‬دسهتورالعملههایی‬
‫که تنها توسط ناظر اجرا می شهوند (م هل‬
‫‪.)I/O‬‬
‫‪15‬‬
‫‪ ‬وقفهها‪ :‬ایهن خصوصهیت بهه سیسهتم عامهل‬
‫انعطاف بیشتری میدهد‪.‬‬

16. حفاظت از حافظه اصلی

‫حفاظت از حافظه اصلی‬
‫‪ ‬اک ر پردازنهده هها حهداقل از دو حالهت‬
‫اجرا حمایت میکنند‪ :‬حالت کاربن و حالات‬
‫سیستم‪.‬‬
‫‪ ‬برنامه های کاربر در حالت کهاربر اجهرا‬
‫می شوند‪.‬‬
‫‪ ‬بعضی دستورالعملها نمیتوانند اجرا شوند‪.‬‬
‫‪ ‬ناظر در حالت سیستم اجرا میشود‪.‬‬
‫‪ ‬به حالت سیستم‪ ،‬حالت هسته‬
‫میشود‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫ا م تاز نیز گفته‬
‫‪ ‬دستورالعملهای ممتاز در حالت ممتاز اجرا مهی‬
‫شوند‪.‬‬

17. سیستم عامل چند برنامه ای دسته ای

‫سیستم عامل چند برنامه ای دسته‬
‫ای‬
‫‪ ‬به علت اینکه اک هر زمهان یهک برنامهه بهه‬
‫اجرای دستورالعملههای ‪ I/O‬مربهوط میشهود و‬
‫بههدلیل عههدم تطههاب سههرعت ‪ I/O‬و ‪ ،CPU‬در‬
‫پردازش دستهای‪ ،‬پردازنده اک ر وقت خهود را‬
‫بیکار است‪.‬‬
‫‪ ‬اگر ناحیه کهاربر‪ ،‬چنهدین برنامهه در حهال‬
‫اجرا را در خود داشهته باشهد سیسهتم عامهل‬
‫میتواند در حین اجهرای عمهل ‪ I/O‬بهرای یهک‬
‫برنامه‪ ،‬برنامه دیگری را اجرا کند‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫‪ ‬نکته‪ :‬چون سیستم عامل چند بنناماهای نیهاز‬
‫به مدیریت حافظه و همچنهین الگهوریتم ههای‬

18. سیستم عامل اشتراک زمانی(time sharing)

‫سیستم عامل اشتراک زمانی( ‪time‬‬
‫‪)sharing‬‬
‫‪ ‬در بعضی مواقع‪ ،‬تناکنش محاورهای ضهروری‬
‫است‪ .‬لذا سیستم های اشتراک زمانی بوجود‬
‫آمدند‪.‬‬
‫‪ ‬چند برنامگی امکان رسهیدگی بهه کارههای‬
‫محاورهای را میدهد و وقت پردازنده بهین‬
‫کارها تقسیم میشود‪.‬‬
‫‪ ‬در صهورت وجهود ‪ n‬کهاربر بهه ههر یهک از‬
‫کاربران ‪ 1/n‬وقت پردازنده میرسد‪.‬‬
‫‪18‬‬

19. مقایسه چند برنامه ای و اشتراک زمانی

‫مقایسه چند برنامه ای و اشتراک‬
‫زمانی‬
‫‪ ‬هدف‪:‬‬
‫‪ ‬چند برنامهای دسهتهای‪ :‬اسهتفاده حهداک ر از‬
‫پردازنده‪.‬‬
‫‪ ‬اشتراک زمانی‪ :‬حداقل زمان پاسخ‪.‬‬
‫‪ ‬منبع دستورات به سیستم عامل‪:‬‬
‫هان‬
‫هتورات زبه‬
‫هتهای‪ :‬دسه‬
‫هه ای دسه‬
‫هد برنامه‬
‫‪ ‬در چنه‬
‫کنترل کار‪.‬‬
‫‪ ‬در اشتراک زمانی‪ :‬فرمان هایی کهه از پایانهه‬
‫وارد می شوند‪.‬‬
‫‪19‬‬

20. سیستم عامل بلادرنگ (Real time)

‫سیستم عامل بالدرنگ (‪)Real time‬‬
‫‪ ‬نوعی سیستم عامل ه ه منظوره است‪.‬‬
‫‪ ‬هدف یک سیستم بالدرنهگ ایهن اسهت کهه در‬
‫محدودیت زمانی مشخص‪ ،‬نتای مورد انتظار‬
‫را تولید کند‪.‬‬
‫‪ ‬در این سیستم ها‪ ،‬معمهوال وسهایل یخیهره‬
‫سازی ثانویه وجود ندارد و به جای آن از‬
‫‪ ROM‬استفاده می شود‪.‬‬
‫‪20‬‬

21. انواع سیستم های بلادرنگ

‫انواع سیستم های بالدرنگ‬
‫‪ ‬ننم‬
‫‪ ‬سخت‬
‫‪ ‬سیستمهایی کهه در آن مهلهت زمهانی بایهد‬
‫پاسخ داده شود را بالدرنا ساخت و سیسهتم‬
‫هایی که مهلت زمانی را پشتیبانی نمیکنند‬
‫بالدرن ننم مینامند‪.‬‬
‫هکن‬
‫انم‪ :‬اسه‬
‫اتمهای بالدرن ا نا‬
‫ااربند سیسا‬
‫‪ ‬کا‬
‫بارکد در پایانهه فروشهگاه‪ .‬بها اینکهه‬
‫سرعت پاسخ دهی باید سریع باشد امها بهه‬
‫شدت سیستم های سخت نمی باشد‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫‪ ‬کاربند سیساتمهای بالدرنا ساخت‪ :‬کنتهرل‬
‫موتور خودرو که در آن پاسخ بها تهیخیر‬

22. سیستم های بلادرنگ

‫سیستم های بالدرنگ‬
‫‪ ‬هدف اشهتراک زمهانی و سیسهتم تهراکنش‬
‫بالدرنگ‪ :‬حداقل زمان پاسخ گویی‬
‫‪ ‬تفاوت اشتراک زمانی و سیسهتم تهراکنش‬
‫بالدرنگ‪ :‬سیستم تراکنش بالدرنهگ محهدود‬
‫به دو یا سه کاربرد ولی اشتراک زمانی‬
‫کاربرد های مختلف دارد‪.‬‬
‫‪22‬‬

23. دستاوردهای اصلی توسعه و ایجاد سیستم عامل

‫دستاوردهای اصلی توسعه و ایجاد‬
‫سیستم عامل‬
‫‪ ‬فنآ ندها‬
‫‪ ‬مد ن ت حافظه‬
‫‪ ‬حفاظت اطالعات و ا‬
‫نی‬
‫‪ ‬زمانبندی و مد ن ت منابع‬
‫‪ ‬ساختار سیستم‬
‫‪23‬‬

24. تعریف فرآیند

‫تعریف فرآیند‬
‫هی‬
‫هرا مه‬
‫هال اجه‬
‫هه در حه‬
‫هه برنامه‬
‫اد به‬
‫‪ ‬فنآ نا‬
‫گویند‪.‬‬
‫‪ ‬هر فرآینهد واحهدی از فعالیهت اسهت کهه‬
‫بوسیله دنبالهای از اجرا‪ ،‬حالت موجود و‬
‫هه آن‬
‫هه به‬
‫هتم که‬
‫هابع سیسه‬
‫ههای از منه‬
‫مجموعه‬
‫تخصیص یافته‪ ،‬مشخص میشود‪.‬‬
‫‪24‬‬

25. انواع فرآیندها

‫انواع فرآیندها‬
‫‪ ‬محدود به ‪(CPU Limited) CPU‬‬
‫‪ ‬بیشتر زمان کامپیوتر صهرف محاسهبات‬
‫شود‪.‬‬
‫‪ CPU‬مهی‬
‫‪ ‬محدود به ورودی‪ /‬خنوجی ) ‪(I/O Limited‬‬
‫‪ ‬بیشتر زمهان کهامپیوتر صهرف ورود داده هها و‬
‫خروج اطالعات می شود‪.‬‬
‫‪25‬‬

26. اجزای فرایند

‫اجزای فرایند‬
‫‪ ‬هر فرایند سه جزء دارد‪:‬‬
‫‪ ‬ک بننامه قابل اجنا‪،‬‬
‫‪ ‬داده های مورد نیاز فنا ند‪،‬‬
‫‪ ‬متن ا وض یت اجنای بننامه‪ :‬این جزء از همهه‬
‫مهمتر است و شامل تمام اطالعاتی است که سیستم‬
‫عامل برای مدیریت فرآیندها احتیاج دارد‪.‬‬
‫‪ ‬در حافظههه اصههلی یههک بلههوک از حافظههه بههرای‬
‫نگهداری برنامه‪ ،‬دادهها و متن برنامه تخصهیص‬
‫داده میشود‪.‬‬
‫‪26‬‬

27. سیستم عامل و مدیریت حافظه

‫سیستم عامل و مدیریت حافظه‬
‫‪ ‬جداسازی فنا ندها‪ :‬سیستم عامل بایهد از‬
‫هدیگر‬
‫های یکه‬
‫هدها در دادههه‬
‫هه فراینه‬
‫مداخله‬
‫جلوگیری کند‪.‬‬
‫‪ ‬تخصیص و مد ن ت خودکار‪ :‬در صهورت نیهاز‬
‫باید به طور پویا به برنامه جا اختصها‬
‫داده شود‪.‬‬
‫‪ ‬ح ا ااات از بنناماااهساااازی مهلفاااهای‪:‬‬
‫برنامهنویس باید قادر به ایجاد‪ ،‬حهذف و‬
‫تغییر اندازه مؤلفهها باشد‪.‬‬
‫‪27‬‬
‫‪ ‬حفاظت و کنتنل دستنسی‪ :‬سیستم عامل باید‬
‫اشتراک فرایندها به دادهها و حافظهه را‬
‫کنترل کند‪.‬‬

28. حفاظت اطلاعات و ایمنی

‫حفاظت اطالعات و‬
‫ایمنی‬
‫‪ ‬با رشد سیستمهای اشتراک زمانی و شهبکه‪،‬‬
‫نیاز به حفاظت اطالعات بیشتر شد‪.‬‬
‫‪ ‬بخش اعظم حفاظت اطالعات توسط سیستم عامل‬
‫انجام میشود و به سه گهروه زیهر تقسهیم‬
‫میشود‪.‬‬
‫‪ ‬کنتنل دستنسی‪ :‬تنظیم کنترل دسترسهی کهاربران‬
‫به دادهها و منابع‬
‫‪ ‬کنتنل جن ان اطالعات‪ :‬تنظیم جریان دادههها در‬
‫داخل سیستم و تحویل آن به کاربر‬
‫‪ ‬گواهی‪ :‬اثبات اینکهه مراحهل بهاال بهه درسهتی‬
‫انجام شده‪.‬‬
‫‪28‬‬

29. زمانبندی و مدیریت منابع

‫زمانبندی و مدیریت منابع‬
‫‪ ‬یکی از وظایف سیستم عامل‪ ،‬مدیریت منابع‬
‫و زمانبنههدی اسههتفاده از آنههها توسههط‬
‫فرایندهاست‪.‬‬
‫‪ ‬سیاست تخصیص منابع به فرایندها باید سه‬
‫شرط زیر را برآورده سازد‪:‬‬
‫‪ ‬انصاف‪ :‬همه فرایندهای خواستار یک منبع بایهد‬
‫ح دستیابی یکسان داشته باشند‪.‬‬
‫‪ ‬حساسیت در مقابل تفاوتهاا‪ :‬ممکهن اسهت نیهاز‬
‫باشد‪ ،‬سیستم عامل بهین کارههای بها کهال ههای‬
‫مختلف تفاوت بگذارد‪.‬‬
‫‪29‬‬
‫‪ ‬کارا ی‪ :‬باید به گونهای باشد که حداک ر توان‬
‫عملیاتی‪ ،‬حداقل زمان پاسخ و در مهورد سیسهتم‬
‫های اشتراکی حداک ر کاربران را حمایت کند‪.‬‬

30. اجزای اصلی سیستم عامل برای زمانبندی و تخصیص منابع

‫اجزای اصلی سیستم عامل برای‬
‫زمانبندی و تخصیص منابع‬
‫‪ ‬صف کوتاه مدت‪ :‬شامل فراینهدهایی کهه در‬
‫حافظه اصهلی قهرار دارنهد و در انتظهار‬
‫توزیع وقت پردازنده برای اجرا هستند‪.‬‬
‫‪ ‬صف درازمدت‪ :‬فهرستی از کارهای جدید کهه‬
‫برای اجرا باید توسط پردازنهده بهه صهف‬
‫کوتاه مدت منتقل شوند‪.‬‬
‫‪30‬‬
‫‪ ‬صف دساتگاه ‪ :I/O‬شهامل فراینهدهایی کهه‬
‫متقاضههی اسههتفاده از یههک دسههتگاه ‪I/O‬‬
‫هستند‪.‬‬

31. ساختار سیستم

‫ساختار سیستم‬
‫‪ ‬اندازه یک سیستم سه مولفهه نهامطلوب را‬
‫در بر دارد‪:‬‬
‫‪ ‬سیستم عامل از نظن زمان تحو ال‪ ،‬تهاخیر‬
‫دارد‪.‬‬
‫‪ ‬سیستم ها اشکالهای پنهانی دارند کهه در‬
‫هنگام کار‪ ،‬اشکال خود را نشان می دهند‪.‬‬
‫‪31‬‬
‫‪ ‬کارا ی آن از حد انتظار کم تر است‪.‬‬

32. برای رفع مشکل

‫برای رفع مشکل‬
‫‪ ‬سیستم های کوچک با ساختار مولفه ای‪.‬‬
‫هزر‬
‫های به‬
‫هتم هه‬
‫‪ ‬سیسه‬
‫مناتبی‪.‬‬
‫اله‬
‫ااختار سلسا‬
‫ها سا‬
‫به‬
‫‪ ‬ساختار سلسله مراتبی‪ ،‬عملکرد سیستم را‬
‫بر اسا پیچیدگی و ویژگی زمهانی و سهط‬
‫تجرید آنها تفکیک میکند‪.‬‬
‫‪ ‬دارای چند سط است که هر سط زیهر مجموعههای‬
‫از اعمال را نشان میدهد‪ .‬سطوح به هم وابستگی‬
‫دارنههد و جزایههات را از سههط بههاالتر پنهههان‬
‫میکنند‪.‬‬
‫‪32‬‬
‫‪ ‬سطوح پایین با اندازه کوتاه تر زمان سر کار‬
‫دارند‪.‬‬

33. سطوح سيستم عامل سلسله مراتبی

‫سطوح سیستم عامل‬
‫سلسله مراتبی‬
‫‪ ‬سط‬
‫‪ :1‬شامل مدارات الکتریکی‪.‬‬
‫‪ ‬سط‬
‫‪ :2‬مجموعه دستورالعملهای پردازنده‪.‬‬
‫‪ ‬سط‬
‫‪ :3‬مفهوم رویه یا زیر برنامه‪.‬‬
‫‪ ‬سط ‪ :4‬وقفه ها‪.‬‬
‫‪ ‬سههط ‪ :5‬فرآینههد (یههک برنامههه در حههال‬
‫اجرا)‪.‬‬
‫‪ ‬سط‬
‫‪ :6‬حافظه ثانویه کامپیوتر‪.‬‬
‫‪ ‬سط ‪ :7‬یک فضای آدر منطقی برای فرآیند‪.‬‬
‫(حافظه مجازی‪ ،‬قطعه بندی و صفحهبندی)‬
‫‪33‬‬

34. سطوح سيستم عامل سلسله مراتبی

‫سطوح سیستم عامل‬
‫سلسله مراتبی‬
‫‪ ‬سط ‪ :8‬مبادلهه اطالعهات و پیامهها بهین‬
‫فرآیند‪.‬‬
‫‪ ‬سط‬
‫‪ :9‬یخیره سازی دراز مدت پرونده ها‪.‬‬
‫‪ ‬سط‬
‫‪ :10‬دسترسی به دستگاه های خارجی‪.‬‬
‫‪ ‬سط ‪ :11‬نگهداری رابط بهین شناسهه ههای‬
‫خارجی و داخلی‪.‬‬
‫‪ ‬سههط ‪ :12‬اطالعههات الزم بههرای مههدیریت‬
‫فرآیندها مانند فهرست راهنماها‬
‫‪ ‬سهههط ‪ :13‬واسهههط کهههاربر و سیسهههتم‬
‫عامل(پوسته)‪.‬‬
‫‪34‬‬

35. ویژگی های سیستم عامل های جدید

‫ویژگی های سیستم عامل های جدید‬
‫‪ ‬م‬
‫اری ر ز هسته‪.‬‬
‫‪ ‬چند نخی‪.‬‬
‫‪ ‬چند پندازشی متقارن‪.‬‬
‫‪ ‬سیستم های عامل توز‬
‫‪ ‬طناحی شیء گنا‪.‬‬
‫‪35‬‬
‫ی‪.‬‬

36. معماری ریز هسته

‫معماری ریز هسته‬
‫‪ ‬ریزهسته برای رفع مشکالت بزر شدن بیش از حد‬
‫هستهها طراحهی شهد و فقهط ساازوکارهای الزم‬
‫برای پیادهسازی سیستمعامل را فراهم میکند‪.‬‬
‫‪ ‬موارد واگذاری به هسته‪:‬‬
‫‪ ‬دسترسی به فضای آدر ‪.‬‬
‫‪ ‬ارتباط بین فرآیندها‪.‬‬
‫‪ ‬زمانبندی پایه ای‪.‬‬
‫‪ ‬رو کند ر ز هسته‪:‬‬
‫‪ ‬پیاده سازی را ساده می کند‪.‬‬
‫‪ ‬موجب گسترش و انعطاف میگردد‪.‬‬
‫‪36‬‬
‫‪ ‬با محیط توزیعی کامال سازگار است‪.‬‬

37. چند نخی

‫چند نخی‬
‫‪ ‬فرآیند ها به نخ ها ی تقسیم میشوند کهه‬
‫میتوانند به طور هم زمان اجرا شوند‬
‫‪ ‬در فرآیندهایی که چند وظیفه اصلی مستقل‬
‫را انجام میدهند‪ ،‬مفید است‪.‬‬
‫‪ ‬در این سیستمها‪ ،‬فنا ناد مجموعهه ای از‬
‫یك یا چند نهخ و منهابع سیسهتمخ تخصهیص‬
‫داده شده میباشد‪.‬‬
‫‪37‬‬

38. چند پردازشی متقارن

‫چند پردازشی متقارن‬
‫‪ .1‬پردازندههای متعددی وجود دارند که هر‬
‫پردازنده واحد کنترل‪ ،‬حساب و منطه و‬
‫ثبات های خا خود را دارند‪.‬‬
‫‪ .2‬تمههام پردازنههدهها اعمههال یکسههانی را‬
‫میتوانند انجام دهند‪.‬‬
‫‪ .3‬هسههته میتوانههد روی هههر پردازنههده ای‬
‫اجرا شود‪.‬‬
‫‪38‬‬
‫‪ .4‬از امکانههات ورود ‪/‬خروجههخ‬
‫و حافظههه‬

39. امتیازات چند پردازشی متقارن نسبت به معماری تک‌پردازنده

‫امتیازات چند پردازشی متقارن نسبت به‬
‫معماری تکپردازنده‬
‫‪ ‬کارا ی‪:‬‬
‫‪ ‬قرار دادن ترتیب کارها به نحوی که بهه‬
‫موازات هم انجام شوند‪.‬‬
‫‪ ‬دستنسی پذ نی و تح ل خطا‪:‬‬
‫‪ ‬از آنجا که تمام پردازنده ها یهک عمهل‬
‫هی از‬
‫هی در یکه‬
‫هد‪ ،‬خرابه‬
‫هام میدهنه‬
‫را انجه‬
‫آنها موجب توقف ماشین نمی شود‪.‬‬
‫‪39‬‬

40. امتیازات چند پردازشی متقارن نسبت به معماری تک پردازنده

‫امتیازات چند پردازشی متقارن نسبت به‬
‫معماری تک پردازنده‬
‫‪ ‬رشد‪:‬‬
‫‪ ‬اضهههافه کهههردن پردازنهههده براحتهههی‬
‫امکانپذیر است‬
‫‪ ‬مقیاس پذ نی‪:‬‬
‫‪ ‬هزینهها متناسب با تعداد پردازنهدهها‬
‫است‪.‬‬
‫‪40‬‬

41. سیستم عامل توزیع شده (Distributed)

‫سیستم عامل توزیع شده (‪)Distributed‬‬
‫‪ ‬تصور یک فضای حافظه اصلی واحد و یهک فضهای‬
‫حافظه ثهانوی واحهد و دیگهر امکانهاتی کهه‬
‫دسترسی به آنها یکنواخت شده است را ارااهه‬
‫میکند‪.‬‬
‫‪ ‬در سیستم عاملههای توزیهع شهده‪ ،‬سیسهتمهای‬
‫موجههود در شههبکههای مختلههف و بهها راههههای‬
‫ارتباطی مختلف مجتمع میشوند‪.‬‬
‫‪ ‬هر پردازنده‪ ،‬حافظه و ساعت مخصو‬
‫را دارد‪.‬‬
‫بهه خهود‬
‫‪ ‬پردازندهها از نظهر انهدازه و عملکهرد بها‬
‫یکدیگر فرق دارند‪.‬‬
‫‪41‬‬
‫‪ ‬دال ل ساخت سیستم های توز‬
‫ی‬

42. طراحی شیء گرا

‫طراحی شیء گرا‬
‫‪ ‬افزودن مولفهها به یک هسته كوچك‪.‬‬
‫‪ ‬بستر ابزارهای توزیعی و سیستم عاملههای‬
‫توزیعی را فراهم میکند‪.‬‬
‫‪42‬‬
English     Русский Правила