Az operációs rendszerek fő jellemzői

MEMÓRIAKEZELÉS

A memória az egyik legfontosabb (és gyakran a legszűkösebb) erőforrás, amivel egy operációsrendszernek gazdálkodnia kell; főleg a többfelhasználós rendszerekben, ahol gyakran olyan sok és nagy folyamat fut, hogy együtt nem férnek be egyszerre a memóriába. A többfeladatos feldolgozás megjelenésével azonban szükségessé vált a memóriának a

futó folyamatok közötti valamilyen „igazságos” elosztására. A megoldást a virtuálismemória kezelés jelentette. Ilyenkor az operációs rendszer ad a központi memóriából egy akkora részt, amelyben a folyamat a legfontosabb részeit el tudja tárolni. A többit kirakja a háttértárra (az ún. lapozófájlba, Unix-ban ezt swap-nek hívják). Ez a megoldás azért működik, mert a programok legtöbbször egy eljáráson belül ciklusban dolgoznak, nem csinálnak gyakran nagyugrásokat a program egyik végéről a másikra (ez a lokalitás elve). A központi egység fel van szerelve egy úgynevezett memóriakezelő egységgel (MMU), amely figyeli, hogy olyan kódrészre kerül-e a vezérlés, amely nincs benn a központi memóriában (mert például a háttértárra van kirakva). Memóriahasználat szerint a programokat 2 részre oszthatjuk:

• rezidens (állandóan a memóriában van, gyorsabb, pl. tűzfal, vírusirtó)
• tranziens (csak meghíváskor töltődik be, helytakarékosabb)

FOLYAMATVEZÉRLÉS

A folyamatok az elindított futó programok (process-ek). A folyamatvezérlés biztosítja a folyamatok erőforrásokhoz való hozzáférését. Ennek megoldása gyakran lehetetlenség, mert nem ismert a folyamatok jövőbeli erőforrás-szükséglete. Vannak olyan „megoszthatatlan” erőforrások (mint például egy DVD lejátszó), amelyet egyszerre csak egy folyamat használhat, és abból adódhatnak a gondok, ha mégis két folyamat próbálja egyszerre használni őket. Például épp másolás folyik a DVD-ről, és közben párhuzamosan ugyanarról a DVD-ről akarok egy filmet megnézni. Az ilyen helyzet a deadlock, azaz holtpont. Általában ilyenkor a DVD-olvasó „kattog” ugrál a másolandó fájl, és a film között.

KOMMUNIKÁCIÓ A PERIFÉRIÁKKAL

Az operációs rendszer feladatai közé tartozik a perifériákkal való kommunikáció is. A perifériák a felhasználó és a gép interakcióját teszik lehetővé, de ez a kapcsolat nem közvetlen. A hardverelemekkel és erőforrásokkal az operációs rendszer kommunikál, ennek a hasznos részét közvetíti a felhasználó felé.

Több feladat párhuzamos végzésének szervezése

A különböző folyamatok, alkalmazások a multitasking megjelenése óta nem csak egymás után, hanem egymással párhuzamosan is futhatnak. Így munka közben tetszés szerint váltogathatunk közöttük. Például böngészés közben zenét hallgathatunk. A különálló folyamatok elválasztása és párhuzamos futtatásának irányítása az operációs rendszer feladata. A szálak lehetnek azonos vagy különböző alkalmazás szálai, és az operációs rendszer szintjén végrehajtandó szálak is. Az egyik megoldási technológia az időosztásos többszálúság (TSM – Time-Slice Multithreading), amikor is egy szálon dolgozik a CPU, majd fix idő múlva vagy eseményvezérelten vált egy másik szálra. Ez persze több kihasználatlan ciklust is eredményez a váltások közti „üresjáratokban”, azonban elég jól „újrahasznosíthatók” a RAM késleltetési idők (amikor egy szálnak várnia kell a memória hozzáférésre), mivel közben lehetőség nyílik más szálak végrehajtására.

Természetesen ennél jobb a valódi többszálúság, azaz amikor egy végrehajtó egység megszakítás nélkül tud egy thread-del „foglalkozni”, és párhuzamosan különböző processzorokban (processzormagokban) futnak a szálak.

Az operációs rendszer telepítése

Az adott operációs rendszert egy adathordozón (DVD, pendrive, régen: floppy, CD) kapjuk meg. A legtöbb nyílt forráskódú rendszer esetén a legegyszerűbb, ha magunk letöltjük (a kiadó oldaláról, torrentszerveréről; ált .iso fájl), és kiírjuk egy lemezre, pendrive-ra. Ha a számítógépen még nincs operációs rendszer csak behelyezzük az adathordozót és elindul a telepítés. Ha van már valami telepítve, akkor először át kell állítani a BIOS-ban (bootloader) az ún. boot-sorrendet. Ha elindult a telepítés, először a partíciókat kell meghatároznunk (esetleg formázni, felosztani). Ezek után csak követni kell a telepítő által adott lépéseket, beállítani a WiFi kapcsolatot (ethernet esetén nem szükséges), a felhasználónevet, jelszót, számítógép nevét.

Amennyiben hálózati telepítést alkalmazunk, bizonyos beállítási lépéseket (esetleg az összeset) kihagyhatjuk. Például adathordozóra kiírás, felcsatolás, partícionálás, felhasználói beállítások.

Az operációs rendszer betöltődésének folyamata

Az operációs rendszer feladatai közé tartozik, hogy felkészítse a számítógépet az alkalmazások futtatására. Az indítási folyamat során pontosan ez történik. Miután a számítógép öntesztje lefutott, a BIOS keresni kezdi az operációs rendszer indítófájlját a rendszerbetöltő szektorokban (ált. boot mappa), és az elsőt elindítja. Ezután az indított rendszer, (ha érzékel más rendszert is) felajánlja a választási lehetőséget (ezt hívják dual-boot-nak). Először a kernel töltődik be és indul el. Innentől rendszerfüggő a folytatás, de nagy vonalakban általánosítható.

• eszközök inicializálása: A rendszer keresi az új hardvereszközöket, a meglévőkhöz pedig betölti és elindítja az
• illesztő programot. (DOS-ban pl. config.sys)
• szolgáltatások elindítása – pl. GUI (Graphical User Interface – grafikus kezelőfelület)
• felhasználói interakció megkezdése
• bejelentkeztetés: több felhasználós rendszerek esetén (opcionális)
• automatikusan induló programok indítása – pl. antivirus

A lemezkezelés és a leggyakrabban használt operációs rendszerek fájlrendszerei, tulajdonsága

• FAT (File Allocation Table, állományallokációs tábla) a MS-DOS-hoz lett kifejlesztve; egyszerű, és robosztus; elsősorban a Windows rendszerekkel való kompatibilitást szolgála.
• FAT32 a FAT továbbfejlesztett verziója (32bit); még ma is használjuk; max. partíció méret: 32GB; max. fájlméret: 4GB (ez manapság már hátrány lehet, mert egy DVD film sem fér el rajta)
• exFAT (Extended File Allocation Table) a FAT legújabb verziója (1996 – és még manapság is a FAT32 a használatos…); max. fájlméret: 512TB
• NTFS (New Technology File System); a Windows NT és utódainak szabványos fájlrendszere; lehetővé teszi hozzáférési jogok adását, a működés közbeni állománytömörítést és hibatűrő partíciók létrehozását; max. fájl-, és partícióméret: 16EB
• EXT (Extended File System); legújabb verziója az ext4 (2008); Linux rendszerek fájlrendszere; max. partíció méret: 1EB; max. fájlméret: 16GB