Μέρη Λειτουργικού Συστήματος

 

Ποια είναι η δομή ενός λειτουργικού συστήματος ;

Ένα ΛΣ αποτελείται από τα παρακάτω τμήματα:

α) Τον Πυρήνα (Kernel) : Είναι το κυριότερο τμήμα ενός ΛΣ. Το τμήμα αυτό φορτώνεται πρώτο στην κύρια μνήμη και εκτελείται συνεχώς σε όλη τη διάρκεια λειτουργίας του υπολογιστή. Τα προγράμματα εφαρμογών επικοινωνούν με αυτό μέσα από ένα καθορισμένο σύνολο κλήσεων. Ο πυρήνας είναι ο κύριος υπεύθυνος για τη συνεργασία του λογισμικού με το υλικό του υπολογιστή,

β) Τη διεπαφή χρήστη (user interface) : αναλαμβάνει να δέχεται και να δίνει στο σύστημα του υπολογιστή τα αιτήματα (εντολές) του χρήστη και επίσης να μεταφέρει στο χρήστη μηνύματα από το σύστημα. Το τμήμα αυτό δημιουργεί το περιβάλλον επικοινωνίας χρήστη – υπολογιστή και μπορεί να υλοποιηθεί με περιβάλλον γραμμής εντολών ή με γραφικό περιβάλλον ή και με τους δύο τρόπους.

γ) Το Σύστημα Αρχείων (File System) : διαχειρίζεται τα αρχεία (ονοματοδοσία, καταχώριση, ανάκτηση κ.λπ.) και φροντίζει επίσης για τη διάθεσή τους στους χρήστες,

δ)  Τα βοηθητικά προγράμματα (Utilities) : βοηθούν στη διαχείριση του συστήματος.

 

Τι είναι ο Πυρήνας (Kernel) του λειτουργικού συστήματος

είναι ένα σύνθετο πρόγραμμα το οποίο “χειρίζεται” τη “μηχανή” : διαχειρίζεται αιτήματα χρήσης συσκευών εισόδου/εξόδου από τις εφαρμογές και ελέγχει την κατανομή της μνήμης και της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας (ΚΜΕ) στα προγράμματα που εκτελούνται. Η επικοινωνία με το υλικό (άλλα και με τις εφαρμογές) πραγματοποιείται δια μέσου ενός συστήματος διακοπών που είναι ένας βασικός μηχανισμός του ΛΣ. Το υλικό δηλώνει τί α­κριβώς κάνει χρησιμοποιώντας κάποια ηλεκτρονικά σή­ματα που ονομάζονται “Διακοπές” (Interrupts). Όποτε αρχίζει ή τελειώνει κάποια εργασία της μηχανής ή συμ­βαίνει κάτι ιδιαίτερο, το υλικό δημιουργεί και στέλνει κά­ποια διακοπή. Από τη μεριά του λειτουργικού, ο πυρή­νας είναι ένα πρόγραμμα που λειτουργεί συνέχεια και αναγνωρίζει αυτές τις διακοπές. Για κάθε διακοπή που α­ναγνωρίζεται, ο πυρήνας εκτελεί και την αντίστοιχη ρου­τίνα χειρισμού ή αντιμετώπισης της διακοπής. Έτσι, κα­ταφέρνουμε να έχουμε ένα πρόγραμμα που αντιλαμβά­νεται και αντιδρά στα σήματα (signals) της μηχανής. Μόλις δημιουργείται μια διακοπή που αντιστοιχεί σε κάποιο αίτημα καλείται το αντίστοιχο πρόγραμμα για να διαχειριστεί το αίτημα αυτό.

Τι είναι η Διεπαφή χρήστη ή Περιβάλλον επικοινωνίας χρήστη (User Interface)

είναι ο μηχανισμός του ΛΣ που επιτρέπει στον χρήστη :

• να χρησιμοποιεί αποδοτικά το σύστημα αρχείων,
• να εκκινεί και να διαχειρίζεται τις εφαρμογές που εκτελούνται στον υπολογιστή
• να έχει πληροφορίες για τη λειτουργία των μονάδων του υπολογιστή με δυνατότητα να προβεί σε ρυθμίσεις.

Με ποιους τρόπους μπορεί να πραγματοποιηθεί η διεπαφή χρήστη ;

1. Μέσω ενός διερμηνευτή εντολών (Command Interpreter) ή Φλοιός (Shell).
2. Μέσω ενός γραφικού περιβάλλοντος επικοινωνίας (GraphicalUserInterface, GUI)

 

Το Λειτουργικό Σύστημα επικοινωνεί με τον ή τους χρήστες μέσα από ένα πρόγραμμα που λέγεται Διερμηνευτής Εντολών (Command Interpreter) ή Φλοιός (Shell). Το πρόγραμμα αυτό αναλαμβάνει την ερμηνεία των εντολών του χρήστη και την αποστολή τους στον πυρήνα του λειτουργικού συστήμα­τος για εκτέλεση. Παλιότερα, όλα τα λειτουργικά συστήματα χρησιμοποιούσαν τον παραπάνω μηχανισμό επικοινωνίας.

Έτσι στο MS-DOS ο διερμηνευτής εντολών εί­ναι το αρχείο COMMAND.COM, ενώ στο UNIX είναι το sh (ή csh ή bash κ.λπ.).

Στα νεότερα λειτουργικά συστήματα (για παράδειγ­μα: Windows) η επικοινωνία με το χρήστη γίνεται μέσα από μια Γραφική Διεπαφή Χρήστη (Graphical User Interface ή GUI) που επιτρέπει στο χρήστη να δίνει εντολές δείχνοντας με το ποντίκι τα εικονίδια και τα μενού που του εμφανί­ζονται και πιέζοντας τα πλήκτρα του ποντικιού (Point-and-Click). Για το UNIX αντίστοιχα υπάρχουν το X Window System, ενώ για το LINUX το X Window System, το KDE, το Gnome κ.ά

 

Ποιες είναι οι κατηγορίες των ΛΣ ανάλογα με τον αριθμό των χρηστών που υποστηρίζουν ;

1. Σύστημα Ενός Χρήστη (Single User System).

Χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων λειτουργι­κών συστημάτων είναι το MS-DOS τα Windows XP και το Λειτουργικό Σύστημα των Apple Macintosh.

2. Πολλών Χρηστών (Multiuser) : μπορεί να εξυπηρετεί ταυτόχρονα περισσότε­ρους από ένα χρήστες

Χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων λειτουρ­γικών συστημάτων είναι τα Windows Server , το UNIX, το LINUX, το NOVELL, και τα λειτουργικά συστήματα των main­frames.

 

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα ενός ΛΣ πολλών χρηστών ;

Από οι­κονομική σκοπιά με την αγορά ενός μηχανήματος εξυπηρετούνται πολλοί χρήστες και πολλές ανάγκες.

Από τη σκοπιά των δυνατοτήτων που παρέ­χει, οι χρήστες μοιράζονται τους πόρους και τις πληροφορίες του συστήματος.  Ακόμη το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως μέσο επικοινωνίας μεταξύ των χρηστών.

 

Τι ονομάζεται Χρόνο Από­κρισης (Response Time) ενός προγράμματος ;

ο χρόνος που παίρνει ένα πρόγραμμα για να εκτελεστεί και να δώσει απόκριση στο χρήστη. Χρησιμοποιείται ως μέτρο της παραγωγικότητας ενός ΛΣ.

 

Τι είναι ο Πολυπρογραμματισμός (Multiprogramming) ;

όταν το λειτουργικό σύστημα μπορεί να εκτελεί «ταυ­τόχρονα» περισσότερα από ένα προγράμματα, του ίδιου ή πολλών χρηστών.

 

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του πολυπρογραμματισμού ;

μειώνεται ο συνολικός χρόνος εκτέλεσης των προγραμ­μάτων, γιατί γίνεται καλύτερη αξιοποίηση των πόρων του συστήματος.

 

Ποια είναι τα μειονεκτήματα του πολυπρογραμματισμού ;

1. η ύπαρξη πολλών προγραμμάτων στη μνήμη δημιουργεί προβλήματα προστασίας του ενός από το άλλο
2. το λειτουργικό σύστημα γίνεται αρκετά περίπλοκο για να τον υποστηρίζει.

• ο Χρόνος Από­κρισης είναι γενικά μεγαλύτερος γιατί στο βασικό χρό­νο εκτέλεσης του προγράμματος προστίθενται και οι καθυστερήσεις λόγω των άλ­λων προγραμμάτων που εκτελούνται την ίδια στιγμή, καθώς και των λειτουργιών του λειτουργικού συστήματος που καταναλώνει και αυτό χρόνο υπολογιστή για να συντονίσει τα προγράμματα που εκτελούνται.

Τι είναι η Πολυδιεργασία (Multitasking) ;

όταν ένα λειτουργικό σύστημα μπορεί να εκτελεί «ταυτόχρονα» περισσότερες από μια εργασίες. Οι εργασίες αυτές μπορεί να είναι αυτοτελή προγράμματα ή κομμάτια του ίδιου προγράμματος, ακόμη και του ίδιου χρήστη.

Η πολυδιεργασία επιτυγχάνεται δίνοντας τη δυνατότητα στο Λειτουργικό Σύ­στημα ή / και στο χρήστη να χωρίζει τις απαιτήσεις σε προγράμματα ή εργασίες (processes ή tasks) που μπορούν να προχωρούν παράλληλα (εντελώς ή μερικώς). (πχ. μπορούν να γίνονται παράλληλα εκτυπώσεις και υπολογισμοί).

 

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της πολυδιεργασίας ;

1. αυξάνεται η παραγωγικότητα του συστήματος γιατί το σύστημα μπορεί να εκτελεί μέρη προγραμμάτων που κάνουν χρήση ορισμέ­νων συσκευών, όταν οι επιμέρους συσκευές δε χρησιμοποιούνται, ενώ εκτελούνται και άλλα προγράμματα σε άλλες συσκευές.
2. αυξάνεται η παραγωγικότητα του χρήστη, γιατί όταν έ­χει να κάνει διάφορες εργασίες που είναι λίγο ή και καθόλου εξαρτημένες μετα­ξύ τους, δεν τον αναγκάζει να περιμένει να τελειώσει η προηγούμενη για να αρ­χίσει την επόμενη.

 

 

Ποιες είναι οι κατηγορίες των ΛΣ ανάλογα με τον τύπο της επεξεργασίας πληροφοριών ;

Ανάλογα με τον τύπο επεξεργασίας διακρίνουμε τις κατηγορίες που θα αναφερθούν παρακάτω και οι οποίες διαφοροποιούνται βασικά στο χρόνο απόκρισης και στη γεωγραφική διασπορά των μονάδων :

• Κατά δέσμες (batch). Δεν υπάρχουν ιδιαίτερες χρονικές απαιτήσεις. Οι εργασίες υποβάλλονται από τους χρήστες και εκτελούνται όταν και όπως κρίνει το λειτουργικό σύστημα με κριτήριο την μεγιστοποίηση της απόδοσης του υπολογιστικού συστήματος.
• Μερισμού Χρόνου (Time Sharing).Το σύστημα πρέπει να μοιράζει και πιθανόν να χρεώνει τις υπηρεσίες του σε πολλούς χρήστες.
• Συναλλαγών (Transaction).Υπάρχει συνεχής επικοινωνία χρήστη – συστήματος, επειδή η απάντηση πρέ­πει να δίνεται όσο πιο γρήγορα γίνεται. Αυτό το χαρακτηριστικό συναντάται και στα διαλογικά. (πχ Συναλλαγές σε Τράπεζα όπου ο πελάτης περιμένει).
• Διαλογική ή Αλληλεπιδραστική (Interactive). Όχι μόνο πρέπει να υπάρχει συνεχής επικοινωνία, αλλά ο χρήστης υποβάλ­λει ερωτήματα ή δίνει εντολές, το σύστημα του απαντά και, ανάλογα, αυτός ελέγχει την πορεία της περαιτέρω επεξεργασίας. (πχ Χρήση Βάσης Δεδομένων)
• Πραγματικού Χρόνου (Real Time).Το πρόβλημα απαιτεί εξασφαλισμένη απάντηση σε συγκεκριμένο (και συνή­θως πολύ μικρό) χρονικό διάστημα. (πχ Έλεγχος Βιομηχανικών Διεργασιών)
• Με Ανοχή Σφαλμάτων ή Άνευ Παύσης (Fault Tolerant ή Non–Stop). Το σύστημα είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να μην σταματήσει να λειτουργεί, αν συμβεί κάποιο λάθος ή βλάβη.
• Κατανεμημένη (Distributed). Οι υπολογιστές είναι γεωγραφικά διασκορπισμένοι αλλά δίνουν στους χρήστες την εντύπωση ότι είναι ένα ενιαίο σύστημα. Αυτό προσφέρει γρήγορη εξυπηρέτηση στους κατά τόπους χρήστες. Επιπλέον, μπορούν να αντλούν πληροφορίες ή να ενημερώνουν τα άλλα τοπικά κέντρα επεξεργασίας.
• Πελάτη-Εξυπηρετητή (Client–Server).Τα συστήματα αυτά είναι η τελευταία εξέλιξη που φαίνεται συνεχώς να κερδίζει έδαφος. Αποτελούνται από ένα Τοπικό Δίκτυο όπου συνδέονται προσωπικοί υπολογιστές και σταθμοί εργασίας, πιθανώς με διαφορετικά λειτουργικά συστήματα και περιβάλλοντα, όπου δουλεύουν οι χρήστες (Πελάτες ή Clients) και ένα ή μερικά πιο ισχυρά μηχανήματα (Εξυπηρετητές ή Servers) που παρέχουν κάποιες υπηρεσίες όπως Βάσεις Δεδομένων, Εφαρμογές, Επικοινωνίες, Συσκευές Εισόδου/Εξόδου κ.λπ.). Οι χρήστες μπορούν να δουλεύουν και τοπικά, αλλά και να συνδέονται με την κεντρική Βάση Δεδομένων στον Εξυπηρετητή (Server).