سیستم عامل شبکه ای
Download
Report
Transcript سیستم عامل شبکه ای
انواع سیستم عامل
the differences between kind of operating
systems
استاد:
جوانمرد
شیوا همت فر-شوبو امامی-فاطمه عسعلی
دانشگاه فنی و حرفه ای دختران ارومیه
[email protected]
انواع سیستم عامل
رئوس مطالب
دالیل ایجاد سیستم عامل
وظایف سیستم عامل
سیستم عامل های فعلی
در آغاز
انواع سیستم عامل
انواع سیستم عامل
2
دالیل ایجاد سیستم عامل
یک سیستم کامپیوتری پیشرفته از یک یا چند پردازنده ،مقداری
حافظه اصلی ،دیسکها ،چاپگرها ،صفحهکلید ،صفحهنمایش،
واسطهای شبکهای و دیگر دستگاههای ورودی و خروجی تشکیل
شدهاست.
اگر سیستم یکپارچهای برای مدیریت این منابع وجود نداشته باشد،
هر برنامه باید به تنهایی این کار را انجام دهد .سیستمعامل یک
الیه نرمافزاری فراهم میکند که وظیفه مدیریت منابع سیستم را از
دوش برنامههای کاربردی رهانیده و کار برنامهنویسی را سادهتر
مینماید.
انواع سیستم عامل
3
دالیل ایجاد سیستم عامل
که با توجه به نسخههای جدید سیستم عاملها که به دلیل بهره مندی
از تکنولوژی گرافیک و امکان استفاده از ماوس ،امکان استفاده ساده
و آسان را برای کاربران مبتدی فراهم نمودهاست .در حقیقت
سیستمعامل واسط بین سختافزار رایانه و کاربر میباشد.
انواع سیستم عامل
4
وظایف سیستم عامل
به طور کلی وظایف سیستم عامل شامل موارد زیر است:
–
–
–
–
استفاده بهینه تر از منابع و جلوگیری از به هدر رفتن آن ها
تخصیص و آزاد سازی منابع
اداره صف ها و زمانبندی استفاده از منابع
ایجاد امنیت
انواع سیستم عامل
5
وظایف سیستم عامل:
–
–
–
–
ایجاد و حذف و اداره فرایندها
ایجاد مکانیسم های ارتباط بین فرایندها و همگام سازی آنها
مدیریت فایل ها و پوشه ها
مدیریت حافظه های اصلی و جانبی
انواع سیستم عامل
6
وظایف سیستم عامل:
― برقراری امکان دسترسی چندتایی()multi accessو اجرای
هم روند ( )concurrentفرایندها
― به اشتراک گذاری منابع( )resource sharing
― تعیین راهکارهایی برای تعیین بن بست
― جلوگیری از شرایط رقابتی( )race conditionو تداخل یا
درهم قفل شدن( )inter lockفرایندها
انواع سیستم عامل
7
سیستم عامل های فعلی:
از سیستمعاملهای مشهور کامپیوترهای شخصی میتوان به
اسامی زیر اشاره کرد:
یونیکس
گنو/لینوکس
مک اواس
ویندوز اکسپی
ویندوز ویستا
ویندوز انتی
ویندوز ۷
انواع سیستم عامل
8
سیستم عامل های فعلی:
ویندوز ۸
ویندوز سیای
سوالریس
بی اس دی
داس
ام وی اس
ویلز
پالم
انواع سیستم عامل
9
از اسامی سیستم عامل های موجود روی گوشی میتوان
به اسامی زیر اشاره کرد:
اندروید
IOS
ویندوز موبایل
ویندوز فون
سیمبین
یوآیکیو
بادا (سیستم عامل)
بلک بری
انواع سیستم عامل
10
آغاز کامپیوتر:
اولیییین کامپیوترهیییا فاقییید سیسیییتمعامل بودنییید .در اواییییل سیییال ۱۹۶۴
فروشیییندگان کامپیوترهیییای تجیییاری ابیییزار کیییامب گسیییتردهای را بیییرای
تسهیل توسعه ،زمانبندی ،و اجیرای کارهیا روی ییک سیسیتم پیردازش
دستهای فراهم میکردند .برای مثال کامپیوتر تولید شیده توسیط UNI
.VAC
ابتدا کامپیوترها به اندازه یک زمین فوتبال بودند
اما امروزه در
کف یک دست جا میگیرند.
انواع سیستم عامل
11
آغاز کامپیوتر:
در ابتدا سیستمعامل روی مین فریمها مستقر میشد و کمی بعد
سیستمعامل میکروکامپیوترهای ابتدایی که فقط از یک برنامه در هر
زمان پشتیبانی میکردند و به یک زمانبند بسیار ابتدایی نیاز داشتند.
هر برنامه زمانی که در حال اجرا بود تحت کنترل کامل ماشین قرار
داشت .چند وظیفهای (اشتراک زمانی) اولین بار در مین فریمها و در
۱۹۶۰عرضه شد.
انواع سیستم عامل
12
انواع سیستم عامل:
تعریف سیستم توزیع شده:
هر سیستمی که بر روی مجموعیه ای از ماشیین هیا کیه دارای حافظیه
اشتراکی نیستند ،اجرا شده و برای کاربران به گونه ای اجرا شود کیه
گویا بر روی یک کامپیوتر می باشند ،یک سیسیتم توزییع شیده اسیت.
در یک سیستم توزیع شیده :ییک نیرم افیزار ییا مجموعیه نیرم افیزاری
واحید و متحید الشیکل بیر روی هیر گیره اجیرا میی شیود .همیه ماشیینها
یک کرنل مشابه را اجرا می کند .هر کرنل منابع خیود را کنتیرل میی
کند.
انواع سیستم عامل
13
انواع سیستم عامل:
مواردی که در طراحی سیستم توزیع شده باید در نظر گرفت
شفافیت
انعطاف پذیری
قابلیت اطمینان
کارایی خوب
انواع سیستم عامل
14
سیستم عامل توزیع شده:
قابلیت اطمینان:
در دسییترس بییودن یییک فییاکتور مهییم مییرتبط بییا اییین سیسییتم هییا اس یت.
طراحیییی نبایییید بیییه گونیییه ای باشییید کیییه نییییاز بیییه اجیییرای همزمیییان
کامپوننت های اساسی باشد .افزونگی بیشتر داده هاه باعث افزایش
در دسترس بودن شده اما ناسازگاری را بیشتر میکند .قدرت تحمل
نقییص( )Fault toleranceباعییث پوشییاندن خطاهییای ایجییاد شییده
توسط کاربر می شود.
انواع سیستم عامل
15
سیستم عامل توزیع شده:
کارآیی:
بدون کارآیی مناسب کلیه موارد استفاده نرم افزار بی فایده می باشد.
اندازه گیری کارایی در سیستم های توزیع شده کار آسانی نیست.
برای رسیدن به کارایی باید توازنی خاص در تعداد پیغامها و
اندازه کامپوننهای توزیع شده بر قرار باشد.
انواع سیستم عامل
16
● سیستم عامل توزیع شده:
سیستمهای توزیع شده متکی بر ارتباطات هستند و به طور کلی از دو
سرویس زیر استفاده می کنند:
─ انتقال پیام Message Passing
─ فراخوانی از راه دور رویه ها Remote Procedure Call
انواع سیستم عامل
17
سیستم عامل توزیع شده:
معماری سیستمهای توزیع شده
بر اساس استاندارد ISOدر مدل معماری Open Distributed
Computingموارد ذیل باید ( transparentشفاف) باشند :
کپی برداری داده ها ()Replication
دسترسی()Access
اشکاالت ()Failure
موقعیت ()Location
همزمانی( )Concurrencyتوسعه پذیری ()Scaling
کارآیی ()Performance
انواع سیستم عامل
18
سیستم عامل توزیع شده:
قانونهایی برای سیستمهای توزیع شده
قانون صفر :سیستمهای توزیع شده باید برای کاربر نهایی دقیقا
به صورت سیستمهای متمرکز باشند.
قانون :1استقبل محلی سایتها باید تا حد امکان(بیشترین حد
ممکن) مستقل باشند .داده های محلی باید در محل ذخیره و
مدیریت شوند(با توجه به در نظر گرفتن یکپارچگی و امنیت)
عملیات محلی باید حتما در خود محل اجرا شوند .تمام عملیات در
یک سایت باید توسط همان سایت کنترل شود.
انواع سیستم عامل
19
سیستم عامل چند پردازنده ای:
کامپیوترها میتوانند به جای یک CPUچندین CPUداشته باشند
که در اینصورت به آنها سیستم multiprocessing
میگویند.جهت استفاده از این سیستمها نیاز به یک سیستم عامل
خاص میباشد که بتواند چندین برنامه یانخهای یک فرایند را به
صورت موازی واقعی روی آنها اجراء کند .
سیستم عامل multitaskingبرای اجراء چند نخ بر روی یک
CPUو سیستم عامل multiprocessingبرای اجرای چند
نخ بر روی چند CPUبه کار میروند.
انواع سیستم عامل
20
سیستم عامل چند پردازنده ای:
در سیستم چند پردازنده ای CPU ,ها باید بتواند ازحافظه ,
امکانات ورودی و خروجی وگذرگاه BUSسیستم به صورت
اشتراکی استفاده کنند .
مزایای این سیستمهای عبارتند از :
زیاد شدن توان عملیاتی ()throughput
(منظور از throughputتعداد کارهایی است که در یک واحد
زمانی تمام میشوند) .
اناع سیستم عامل
21
سیستم عامل چند پردازنده ای:
صرفه جویی در هزینهها
از آنجا که پردازندهها منابع تغذیه ,دیسکها ,حافظهها و ادوات
جانبی را به صورت مشترک استفاده میکنند در هزینههای سخت
افزاری صرفهجویی میشود .
تحمل پذیری در برابر خطا)(fault-tolerance
سیستم های مالتی پروسسور قابلیت اعتماد را افزایش میدهند چرا که
خرابی یک CPUسبب توقف سیستم نمیشود بلکه تنها سبب کند
شدن آن خواهدشد .
انواع سیستم عامل
22
سیستم عامل چند پردازنده ای:
استمرار عمل با وجود خرابی نیازمند مکانیزمی است که اجازه دهد
خرابی جستوجو شده ,تشخیص داده شده و در صورت امکان
اصبح شود (یا کنار گذاشته شود) .این توانایی به ادامه سرویس ,
gracefulمتناسب با سطح بقای سخت افزار ,تنزل مطبوع یا
degradationنامیده میشود.
انواع سیستم عامل
23
سیستم عامل چند پردازنده ای:
سیستم عامل های چند پردازنده ای به دو دسته
متقارن
و
نا متقارن
انواع سیستم عامل
24
سیستم عامل های چند پردازنده ای:
سیستم های چند پردازنده ای نا متقارن:
در سیستم چند پردازندهای نامتقارن (Asymmetric Multi
)Processing = ASMPیک پردازنده جهت اجراء سیستم عامل
و پردازندههای دیگر جهت اجرای برنامههای کاربران استفاده
میشود.
این نوع سیستم عاملها برای اجراء روی سخت افزارهای نامتقارن
مناسب هستند ,مانند کمک پردازنده وپردازندهای که به هم متصل
هستند یا دو پردازندهای که از تمام حافظهموجود مشترکا" استفاده
نمیکنند .
انواع سیستم عامل
25
سیستم عامل های چند پردازنده ای:
معایب:
یکی از معایب سیستم عامل نامتقارن غیر قابل حمل بودن(non-
)portableآن است .یعنی برای سخت افزارهای مختلف باید
سیستم عاملهای مختلفی نوشته شود چرا که نامتقارنی میتواند حاالت
مختلف داشته باشد.
انواع سیستم عامل
26
سیستم عامل چند پردازنده ای:
● سیستم های متقارن:
در سیستم چند پردازندهای متقارن (symmetric Multi
)Processing = SMPسیستم عامل میتواند روی هر یک
از پروسسورهای آزاد یا روی تمام پردازندهها همزمان اجراء
شود .در این حالت حافظه بین تمام آنها مشترک میباشد .تمام
پردازندهها اعمال یکسانی را میتوانند انجام دهند.
انواع سیستم عامل
27
سیستم عامل چند پردازنده ای:
سیستم متقارن از چند جنبه نسبت به نوع نامتقارن برتری دارد:
از آنجا که سیستم عامل خود یک پردازش سنگین است اگر فقطروی یک CPUها اجراء شود باعث میگردد که آن پردازنده
همواره بار سنگینی داشته باشد ,در حالیکه احتماالا پردازندههای
دیگر بی کار هستند لذا اجراء سیستم عامل روی چند پردازنده
باعث متعادل شدن ) (balancingبار سیستم میشود.
در سیستم نامتقارن اگر پردازنده اجراء کننده سیستم عامل خرابشود کل سیستم خراب میشود ولی در سیستم متقارن از این نظر
امینت بیشتر است چرا که اگر یک پردازنده از کار بیفتد سیستم
عامل میتواند روی پردازندههای دیگر اجراء شود .
انواع سیستم عامل
28
سیستم عامل چند پردازنده ای:
-
بر عکس سیستم عامل نامتقارن ,سیستم عامل قابل حمل (
)portableبر روی سیستم های سخت افزاری مختلف است .
سیستم عامل sun
نامتقارن
از نوع
ورژن 4
سیستم عامل solaris
ورژن 2
متقارن
از نوع
انواع سیستم عامل
29
سیستم عامل چند پردازنده ای:
وجود پردازندههای متعدد از دید کاربر مخفی است و زمانبندی
نخها ) (Threadیا فرآیندها ) (processروی هر یک از
پردازندهها به عهده سیستم عامل است.
گرچه multithreadingو multiprocessingامکانات
مستقلی هستند ولی معموالا با هم پیاده سازی میشوند .حتی در
یک ماشین تک پردازندهای ,چند نخی کارایی را افزایش
میدهد .همچنین ماشین چند پردازندهای حتی برای فرآیندهای
غیر نخی هم کارآمد است .
انواع سیستم عامل
30
سیستم عامل شبکه ای:
سیستم های عامل شبکه ای:
هسته یک شبکه ،سیستم عامل شبکه است .همانگونه که یک
کامپیوتر بدون استفاده از سیستم عامل ،قادر به انجام عملیات
خود نخواهد بود ،یک شبکه نیز بدون وجود یک سیستم عامل
شبکه ای ،قادر به انجام عملیات و ارائه سرویس های مربوطه
نخواهد بود .سیستم های عامل شبکه ای ،سرویس ها و خدمات
خاصی را در اختیار کامپیوترهای موجود در شبکه قرار خواهند
داد:
انواع سیستم عامل
31
سیستم عامل شبکه ای:
–
–
–
هماهنگی الزم در خصوص عملکرد دستگاه های متفاوت در
شبکه بمنظور حصول اطمینان از برقراری ارتباط در مواقع
ضروری
امکان دستیابی سرویس گیرندگان به منابع شبکه نظیر فایل
ها و دستگاه های جانبی نظیر چاپگرها و دستگاه های فاکس
اطمینان از ایمن بودن داده ها و دستگاههای موجود در شبکه
از طریق تمرکز ابزارهای مدیریتی
انواع سیستم عامل
32
سیستم عامل شبکه ای:
ویژگی سیستم عامل های شبکه ای:
یک سیستم عامل شبکه ای می بایست امکانات و خدمات اولیه
زیر را ارائه نماید:
– ارائه مکانیزم ها ی الزم به منظور برقراری ارتباط بین
چندین دستگاه کامپیوتر برای انجام یک فعالیت
– حمایت از چندین پردازنده
انواع سیستم عامل
33
سیستم عامل شبکه ای:
–
–
–
–
حمایت از مجموعه ای (کبستر) دیسک درایو
ارائه امکانات و سرویس های امنیتی در رابطه با حفاظت از
داده ها و سایر منابع موجود در شبکه
قابلیت اطمینان باال
تشخیص و برطرف نمودن خطاء با سرعت مناسب
انواع سیستم عامل
34
سیستم عامل شبکه ای:
بر اساس نوع سیستم عامل ،
یک نرم افزار شبکه ای می تواند به سیستم عامل ،
اضافه و یا بصورت یکپارچه با سیستم عامل همراه باشد
انواع سیستم عامل
35
سیستم عامل شبکه ای:
پیاده سازی شبکه در ویندوز 2000
ویندوز ، 2000با سازماندهی Domainوسرویس Active
، Directoryنیاز سازمان ها و موسسات بمنظور ارتباط
کاربران و شبکه ها با یکدیگر را فراهم می نماید .برپاسازی یک
شبکه مبتنی بر ویندوز ، 2000بهبود در اشتراک اطبعات ،
انجام موثرتر عملیات ،ایجاد زیرساخت مناسب ارتباطی ،ارائه
سرویس های ارتباطی مطلوب را برای سازمان ها بدنبال خواهد
داشت .
انواع سیستم عامل
36
سیستم عامل شبکه ای:
: Single logon
با استفاده از ، Domainفرآیند ورود به شبکه صرفا" یک
مرتبه انجام و کاربران قادر به استفاده از منابع متفاوت موجود
درشبکه شامل :فایل ها ،چاپگرها و برنامه ها ،خواهند بود.
Accountمربوط به تمامی کاربران در یک مکان متمرکز
،ذخیره می گردد.
انواع سیستم عامل
37
سیستم عامل شبکه ای:
: Single User Account
کاربران یک ، Domainصرفا" از یک Accountبمنظور
دستیابی به منابع موجود بر روی کامپیوترها ،استفاده خواهند
کرد ( بر خبف workgroupکه نیازمند یک account
مجزاء بمنظور دستیابی به هر یک از کامپیوترها است ) .
انواع سیستم عامل
38
سیستم عامل شبکه ای:
مدیریت متمرکز :
با استفاده از ، Domainامکان مدیریت متمرکز فراهم خواهد
شد Account .مربوط به کاربران و منابع اطبعاتی
موجود ،از طریق یک نقطه متمرکز ،مدیریت خواهد شد.
: Scalability
استفاده از ، Domainامکان گسترش و توسعه در شبکه را
افزایش خواهد داد .روش دستیابی کاربران به منابع و نحوه
مدیریت منابع در یک شبکه بسیار بزرگ مشابه یک شبکه
کوچک خواهد بود .
انواع سیستم عامل
39
سیستمهای بالدرنگ
به سیستمی ببدرنگ گفته می شود که صحت درستی یک فرایند تنها
وابسته به صحت منطقی نباشد ،بلکه به زمانی که در آن اجرا می شود
نیز وابسته باشد
انواع سیستم عامل
40
سیستمهای بالدرنگ
نیاز نرم افزارهای ببدرنگ معموالَ آدرس دهی در فضای سیستم است و زبان
های برنامه نویسی ،هم زمانی را که
.چارچوب نرم افزارهای ببدرنگ را می سازد ،فراهم می کند
سیستم ضد قفل در ترمز ماشین نمونه ساده ای از سیستم های ببدرنگ است.
محدودیت زمانی در این سیستم ،زمان کوتاهی است که ترمز باید گرفته شود ،تا
از قفل شدن چرخ ها جلوگیری شود .محاسبات ببدرنگ اگر قبل از محدودیت
زمانی ،جایی که این محدودیت مربوط به یک رویداد است ،کامل نشده باشد؛ با
شکست مواجه می شود.
انواع سیستم عامل
41
سیستمهای بالدرنگ
شبکه ببدرنگ
افزایش تعداد کاربردهای توزیعی ببدرنگ در فراهم کردن سرویس های
ارتباطی قابل پیش بینی ،منفعت زیادی داشته است .با توجه به طراحی شبکه
های بی سیم امکان مکان یابی در نواحی حادثه دیده را می دهد .یا یک شبکه
کاربردی اجازه می دهد که یک جراح از راه دور ابزارآالت پزشکی را کنترل
کند .بسیاری از محققین ،پروتکل شبکه های ببدرنگ و هم چنین مکانیزم سیستم
.عاملی توزیع داده ها را برای هر کاربردی پیش بینی می کند ،توسعه داده اند
انواع سیستم عامل
42
سیستمهای بالدرنگ
کاربردهای استاندارد سیستم ببدرنگ
:از مثال های ساده ای از این نوع سیستم می توان به موارد زیر اشاره کرد
سیستم کنترل دیجیتال ·
سیستم فرمان و کنترل ·
پردازش سیگنال ·
سیستم ارتباطات راه دور ·
از کاربردهای جدید سیستمهای ببدرنگ میتوان به شبکهها اشاره کرد که در
:زیر مختصراَ توضیح داده شده است
انواع سیستم عامل
43
سیستمهای بالدرنگ
در هنگام رانندگی ،این سیستم ها کنترل موتور و ترمز و همچنین
کنترل چراغ های راهنمایی رانندگی منظم را بعهده دارند
در هنگام پرواز ،این سیستم ها کنترل برنامه هواپیما و آگاهی از
زمان فرود و بلند شدن هواپیما ،نگهداری مسیر پرواز را بعهده دارد
در هنگام سرماخوردگی ،این سیستمها کنترل آگاهی و تنظیم وضعیت
فشار خون و ضربان قلب را بعهده دارد
انواع سیستم عامل
44
سیستمهای بالدرنگ
سیستم های ببدرنگ سخت ونرم
یک رده بندی کبسیک ،سیستم های سخت یا فوری است؛ اتمام یک
فرایند بعد از محدودیت زمانی مضر است که باعث ایجاد خطا در
منطقه بحرانی می شود .از طرف دیگر سیستم های ببدرنگ نرم با
.این دیرکرد مقابله کرده و ممکن است با کیفیت بهتر پاسخ دهد
انواع سیستم عامل
45
سیستمهای بالدرنگ
برای مثال سیستم کنترل موتور ماشین یک سیستم ببدرنگ سخت
است چون ممکن است سیگنال های تاخیر به موتور آسیب برسانند.
مثال دیگر از سیستم ببدرنگ سخت ،سیستم های جاسازی شده در
دستگاه های پزشکی مثل دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب
وپردازشگر های کنترل صنعتی
انواع سیستم عامل
46
سیستمهای بالدرنگ
مهم است که به خاطر بسپاریم سیستم های ببدرنگ سخت در برابر
نرم لزوما ارتباطی به طول زمان موجود ندارند .یک ماشین ممکن
است اگر پردازشگر در طول ۱۵دقیقه روشن شود زیاد گرم شود.
از طرف دیگر کارت رابط شبکه اگر در کسری از ثانیه خوانده
نشود ممکن است میان گیر داده را گم کند ،اما داده می تواند بدون پی
.آمد مضر دوباره به شبکه فرستاده شود
سیستم ببدرنگ یکی از حالت خاص سیستم ببدرنگ سخت نیست،
پس یک حالت کلی است .ترتیب عوامل بهبود یافته مناسب هر کاری
ممکن است باشد –
انواع سیستم عامل
47
سیستمهای بالدرنگ
سیستم عاملهای ببدرنگ
سیستم عامل های ببدرنگ ،سیستم عامل هایی چند منظوره هستند که
برای کاربردهای ببدرنگ از جمله سیستم های جاسازی شده (سیستم
تنظیم حرارت قابل برنامه ریزی،کنترل اسباب های خانگی،تلفنهای
موبایل)،روباتهای صنعتی ،سفینه های فضایی،وسایل تحقیقات علمی
،.طراحی شده اند
انواع سیستم عامل
48
سیستمهای بالدرنگ
سیستم عامل های ببدرنگ کمک شایانی در سهولت ساخت سیستم
های ببدرنگ کردند اما ضمانت قطعی در ببدرنگ بودن جواب
نهایی آنها نداشتند :بلکه این نیاز باید در نرم افزارهای مربوط
رعایت شود.سیستم عامل های ببدرنگ نیازی ضروری به داشتن
توان عملیاتی باالیی ندارند بلکه بیشتر،امکاناتی را فراهم می سازند،
که در صورت استفاده به جا و درست از آنها ،ضمانت کننده مهلت
زمانی است که عموما َ در ببدرنگ های نرم افزاری و قطعا َ در
ببدرنگ های سخت افزاری یافت می شود.
انواع سیستم عامل
49
سیستمهای بالدرنگ
مشخصات سیستم عامل های بالدرنگ
سیستم عامل های بالدرنگ را می توان با داشتن
ملزومات یگانه در پنج حوزه عمومی زیر،مشخص نمود
قطعی بودن
پاسخدهی
کنترل کاربر
قابلیت اطمینان
نرمش با خطا
انواع سیستم عامل
50