1. prednáška, 22. 9. 2014

Operačné systémy a počítačové siete

Prednášajúci

●RNDr. Jaroslav Janáček, PhD.⧫ M-253⧫ janacek@dcs.fmph.uniba.sk

Organizačné info

● Prednáška● pondelok, 8:10 – 9:40

Web: http://www.dcs.fmph.uniba.sk/osps/

●Hodnotenie● 100% zo skúšky● písomná, možnosť ústnej

Cieľ predmetu●všeobecný prehľad●dôraz na základné koncepty bez detailov

●Dozviete sa:● ako vyzerá bežný život počítača?● prečo občas počítač pracuje pomalšie než inokedy?● prečo má 200GB disk iba 190GB?● čo sa deje pri zapnutí počítača?● ako OS rozhodne, ktorá úloha má prednosť?●

● aký je rozdiel medzi http:// a https:// ?● môže niekto čítať vaše emaily?● čo robiť, keď vám nefunguje sieť?

Obsah – počítače, operačné systémy

●stavba počítača●vykonávanie inštrukcií●typy pamätí a ich využitie●vstupno-výstupné zariadenia

●úloha OS●správa procesov●správa pamäte●súborové systémy●bootovanie

Obsah – počítačové siete

● čo je to počítačová sieť● hardwarové aspekty● softwarové aspekty● ako fungujú siete (ISO OSI, TCP/IP)● ako funguje Internet● základné služby Internetu

● elektronická pošta● WWW

Prečo hovoriť o hardvéri počítača?

● software vs. hardware● užívateľ chce, aby fungovali aplikačné

programy● tie využívajú OS na prístup k HW● ak máme rozumieť úlohám OS,

potrebujeme vedieť niečo o HW

Zjednodušený model HWJohn von Neuman (40. roky 20. storočia)

● procesor● pamäť● vstupno-výstupné zariadenia● prepojenie: zbernice

CPU Pamäť I/O

zbernica

Procesor

● CPU (central processing unit)● obsahuje:

– riadiacu jednotku

– ALU (aritmeticko-logická jednotka)

– registre

Operačná pamäť

● RAM (random access memory)● uchováva:

– dáta

– inštrukcie

● zvyčajne stráca obsah bez elektrického napájania

Vstupno-výstupné moduly

● I/O modules● slúžia na pripojenie V/V zariadení● vstupné: klávesnica, myš, ...● výstupné: monitor, tlačiareň, ...● V/V: disk, sieť, ...

Registre● pamäťové bunky v procesore● rýchlejší prístup ako operačná pamäť● malá kapacita● uchovávajú práve spracúvané údaje

Registre (2)● user-visible registers (registre prístupné

používateľovi)– viditeľné pre programátora

● control and status registers (riadiace a stavové registre)

– neviditeľné, používa ich procesor

Registre prístupné používateľovi

● prístupné programátorovi● typicky v ASM, občas v C, ...● efektívnejšia práca● vyššie jazyky: stará sa kompilátor● typy:

– dátové registre

– adresové registre

– podmienkové kódy

Registre prístupné používateľovi (2)

● dátové registre– slúžia na prácu s dátami

– môžu mať daný typ alebo sú univerzálne

– prípustné inštrukcie

Registre prístupné používateľovi (3)

● adresové registre– určené pre uchovávanie pamäťových

adries

– prípustné spôsoby adresácie

– napr:● indexový register ● smerník segmentu● smerník zásobníka (stack pointer)

Registre prístupné používateľovi (4)

● podmienkové kódy– nastavuje ich procesor podľa výsledku

poslednej operácie

– užívateľ ich smie iba čítať

– dajú sa zaradiť aj medzi riadiace a stavové registre

– vetvenie, ...

Riadiace a stavové registre

● pre načítavanie z pamäte– MAR (Memory address register)

● hovorí, odkiaľ načítať/kam zapísať

– MBR (Memory buffer register)● obsahuje načítanú/zapisovanú hodnotu

Riadiace a stavové registre (2)

● analogicky: komunikácia s V/V zariadeniami

– I/OAR (I/O address register)● hovorí, s ktorým zariadením komunikovať

– I/OBR (I/O buffer register)● obsahuje komunikované dáta

Riadiace a stavové registre (3)

● riadenie vykonávania inštrukcií– PC (program counter)

● ukazuje na najbližšiu inštrukciu, ktorá má byť vykonaná

– IR (instruction register)● obsahuje poslednú vyvolanú inštrukciu

Riadiace a stavové registre (4)

● PSW (program status word, stavové slovo)– obsahuje informácie o súčasnom stave

procesoru a výpočtu

– napríklad:● podmienkové kódy● povolenie/zákaz prerušenia● privilegovaný/používateľský režim

Počítač z nadhľadu

Vykonávanie inštrukcií

● cieľ počítača: vykonať program● program: postupnosť inštrukcií uložených

v pamäti● počítač ich postupne vykonáva● inštrukcia: dostatočne jednoduchý príkaz,

aby procesor vedel ako ho vykonať

Vykonávanie inštrukcií (2)

● typy inštrukcií:– prenos údajov medzi pamäťou a

procesorom

– prenos údajov medzi procesorom a V/V zariadením

– aritmetická alebo logická operácia

– zmena toku riadenia (skoky)

alebo ich kombinácia

Vykonávanie inštrukcií (3)

Zjednodušene:

● instruction cycle

1. fetch cycle (načítanie inštrukcie)

2. execute cycle (vykonanie inštrukcie)

Vykonávanie inštrukcií (4)

● fetch cycle– pozrie sa kam ukazuje PC

– inštrukcia sa odtiaľ skopíruje do IR

– zvýši sa PC

Vykonávanie inštrukcií (5)

● execute cycle– vykoná sa inštrukcia zapísaná v IR

– tá už je dostatočne jednoduchá, CPU vie čo s ňou

● ak execute cycle nezmenil PC, pokračuje sa ďalšou inštrukciou

Nabudúce...

● prerušenia– prečo by to takto jednoducho

nefungovalo

● pamäte– typy pamätí

– akú pamäť si mám kúpiť do svojho počítača?