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