Besturingssystemen Opdracht 1

Transcriptie

1 Opdracht door een scholier 2585 woorden 14 januari ,1 11 keer beoordeeld Vak Informatica Besturingssystemen Opdracht 1 Een besturingssysteem (in het Engels operating system of afgekort OS) is het programma (meestal een geheel van samenwerkende programma's) dat bij opstarten van de computer als eerste in het geheugen geladen wordt, en dat de functionaliteiten aanbiedt om andere programma's te laten uitvoeren. Het besturingssysteem wordt meestal van de harde schijf gelezen, doch soms ook wel vanuit ROMgeheugen of vanaf een verwisselbaar medium zoals een diskette, cd-rom, of (voor ingebedde systemen) een flashgeheugen. Een schijfloos systeem, d.w.z. een systeem zonder harde schijven, kan opstarten vanaf een netwerk. Het BootP-protocol en het nieuwere DHCP-protocol voorzien hierin. Het besturingssysteem zorgt voor het opstarten en beëindigen van andere programma's, het regelt de toegang tot de harde schijf, het scherm, de invoer van gegevens, enzovoort. De andere programma's die gestart kunnen worden heten applicaties. Zo'n applicatie maakt gebruikt van het besturingssysteem door middel van een Application Programming Interface (API). Deze API abstraheert de toegang tot de verschillende randapparatuur, zoals harde schijf, printer en beeldscherm. Gebruikers maken van het besturingssysteem gebruik door middel van een opdrachtregel, bijv. MS-DOS of de UNIX-terminal, of een grafische gebruikersinterface als Microsoft Windows of het X Windowsysteem. a) Hoofdtaken - Opstarten van de computer. Er wordt gezorgd dat alle bestanden die nodig zijn, worden geladen. - De gebruiker in staat stellen om een opdracht te geven. Er moet dus een gebruikersinterface aangeboden worden. - Programma's uitvoeren. Het programma dat uitgevoerd moet worden, wordt naar het interne geheugen geschreven. De processor voert de opdracht uit. - Communicatie met randapparatuur: - Invoer: invoer van randapparaten zoals het toetsenbord en de muis moet correct verwerkt worden. - Uitvoer: randapparaten voor uitvoer zoals de monitor en de printer moeten de juiste instructies krijgen. - Geheugenbeheer: - Intern geheugen: indeling en gebruik ervan door een of meerdere applicaties. - Extern geheugen: Organisatie voor opslag van gegevens en regeling voor het ophalen en wegschrijven van bestanden. Bijkomende taken in complexere systemen - Multitasking: bepalen welk programma op welk moment moet draaien (als het besturingssysteem het toelaat dat meerdere programma's tegelijkertijd draaien). Pagina 1 van 6

2 - Gebruikersbeheer bij servers en multi-useromgevingen. - Draaien van services bij servers. - Energiebeheer bij laptops en computers die op batterijen draaien. Opdracht 2 a) Multitasking is een methode om één processor toch meerdere taken (programma's of delen daarvan) schijnbaar tegelijkertijd te draaien (zie ook multiprogrammeren). Het besturingssysteem wisselt zeer snel tussen de verschillende actieve programma's. Deze omschakelingen, context switchen, kunnen geheel vrijwillig door het draaiende proces geïnitieerd worden of door een externe gebeurtenis zoals een hardware interrupt. b) Multi-user Besturingssystemen voor mainframes en minicomputers, zijn in staat honderden gebruikers gelijktijdig te laten werken: multi-user. In dat geval is het uiterst belangrijk dat onbevoegde gebruikers geen toegang krijgen en moet het OS ook de toegangsrechten en de beveiliging regelen. Dat geldt ook voor netwerkbesturingssystemen die voor servers in bedrijven en scholen gebruikt worden zoals Windows 2000, Novell Netware en Mac OS X Server. Met een van deze netwerkbesturingssystemen kan een server bijvoorbeeld gebruikt worden om gemeenschappelijk bestanden en printers te delen. Je kunt servers ook inzetten als mailserver, webserver of als proxyserver om één internetverbinding beschikbaar te stellen voor meerdere gebruikers van het netwerk. c) Multiprocessing Steunen lopend een programma op meer dan een CVE. In een computer zit meestal maar 1 processor. Als men meer rekenen kracht nodig heeft kan men ofwel een krachtigere processor ontwikkelen, verschillende computers laten samenwerken (Clusteren) ofwel meerdere processoren te samen gebruiken in een computer. Natuurlijk moeten deze processoren zinvol samenwerken. Hierbij moet het besturingssysteem helpen. Besturingssytemen die multi-processor ondersteunen zijn: - Macintosh (OS X of hoger) - Linux - UNIX-varianten - Windows Embedded - VMS Opdracht 3 A/B/C Onder Mac Os wordt aan een applicaties een maximale geheugenruimte toegewezen en die kun je binnen bepaalde grenzen verminderen om meer ruimte vrij te maken voor een andere applicatie die je tegelijkertijd zou willen gebruiken. Een interface is een intermediair waarmee twee systemen met elkaar communiceren. Je kunt servers ook inzetten als mailservers, webservers of als proxyserver om een internetverbinding beschikbaar te stellen voor meerdere gebruikers van het netwerk. Besturingssystemen die multiprocessing ondersteunen, zoals UNIX, stellen de gebruikers in staat meerdere CPU s te gebruiken voor hetzelfde programma. Bij een ingewikkelde bewerking van bijvoorbeeld een videofragment of een 3D afbeelding wordt de taak verdeeld over twee of meer CPU s. Dit wordt ook parallel processing genoemd. In de praktijk blijkt het erg moeilijk een programma zo te ontwerpen dat de CPU s verschillende delen van het Pagina 2 van 6

3 programma kunnen uitvoeren zonder elkaar te hinderen. Een webbrowser kan bijvoorbeeld op de achtergrond een webpagina laten afdrukken en tegelijkertijd een nieuwe pagina van het web halen en HTML- code daarvan omzetten in leesbare tekst. Het gelijktijdig actief zijn van verschillende onderdelen van het programma wordt multithreading genoemd. Het OS moet een paar belangrijke taken vervullen bij het beheer van het geheugen. Elk actief proces moet voldoende geheugen toegewezen krijgen om te kunnen functioneren en een proces mag de overige actieve processen die in een ander geheugengebied staan niet hinderen. Bovendien moet de beschikbare geheugenruimte zo efficiënt mogelijk verdeeld worden over de verschillende processen. Tegenwoordig kan je het geheugen binnen zekere grenzen uitbreiden. Bovendien kun je als je een foutmelding over te weinig geheugen krijgt, applicaties die op de achtergrond actief zijn sluiten. Onder Mac OS wordt aan een applicatie een maximale geheugenruimte toegewezen en die kun je binnen bepaalde grenzen verminderen om meer ruimte vrij te maken voor een andere applicatie die je tegelijkertijd zou willen gebruiken. Onder Windows krijgt elke proces zijn eigen beschermde geheugenruimte toegewezen, maar als daarvan niet genoeg beschikbaar is, wordt een deel van de harde schijf gebruikt als virtueel geheugen. Daarin wordt programmacode of data uit het werkgeheugen opgeslagen die al een tijdje niet gebruikt is. Zodra een proces programmacode of data uit een swap file nodig heeft, wordt daarvoor werkgeheugen vrijgemaakt en wordt de inhoud van een ander proces naar de swap file gekopieerd. Het nadeel van een swap file is dat de harde schijf veel langzamer is dan het werkgeheugen, zodat het proces langer moet wachten voor het verder kan gaan. Interface is een term die dankzij de opkomst van de computers haar bekendheid kreeg. Een voorbeeld van een digitale interface is dan ook niet moeilijk te bedenken. Het programma Windows van Microsoft bijvoorbeeld, zet de digitale data, die de computer rijk is, om in iets visueels wat voor de gebruiker begrijpelijk is. Dit wordt ook wel een graphical user interface, GUI, genoemd, vanwege het visuele karakter. Het tegenovergestelde van de GUI is de command line interface, of text-based interface, die gebaseerd is op het invoeren van tekstuele commando s. Communicatie met de computer gebeurt dan altijd met behulp van een toetsenbord. Een voorbeeld van een dergelijke interface is MS-DOS, de voorloper van Windows. Windows 95, Windows 98 en Windows ME alsook de versies daarvoor maken gebruik van MS-DOS om te starten, waarna de grafische schil het overneemt. MS-DOS is geen multitasking besturingssysteem, wat betekent dat er maar één programma tegelijkertijd kan werken. Door het gebruik van virtuele processoren (in praktijk de V86-modus van de processor en hoger) is het echter mogelijk verschillende MS-DOSprogramma's ieder in hun eigen virtuele computer te laten draaien. Op deze manier is toch multitasking mogelijk. Besturingssystemen die dit kunnen zijn Windows, OS/2 en Linux. Deze methode kan echter problematisch zijn omdat veel MS-DOS-programma's direct de hardware willen besturen. Een geavanceerd besturingssysteem kan dit toelaten, maar dan ten koste van de stabiliteit (het verkeerd instellen van de hardware kan de computer doen crashen), ofwel de hardware virtualiseren, waarbij het besturingssysteem in de gaten houdt wat het MS-DOS-programma met de hardware doet. Opdracht 4 A / B De API ( Application program Interface) en de COMMAND- line.het besturingssysteem zorgt voor het opstarten en beëindigen van andere programma's, het regelt de toegang tot de harde schijf, het scherm, Pagina 3 van 6

4 de invoer van gegevens, enzovoort. De andere programma's die gestart kunnen worden heten applicaties. Zo'n applicatie maakt gebruikt van het besturingssysteem door middel van een Application Programming Interface (API). Deze API abstraheert de toegang tot de verschillende randapparatuur, zoals harde schijf, printer en beeldscherm. Een applicatie (letterlijk: toepassing) is een computerprogramma dat is bedoeld om door de gebruiker direct te worden gebruikt. Dit in tegenstelling tot een server-taak of andere taken die door een besturingssysteem in de achtergrond worden uitgevoerd. - De voordelen van API zijn: Dankzij deze API hoeft de programmeur geen rekening te houden met allerlei merken van types harde schijven, diskettes, ZIP drivers of CD- recorders. Het OS neemt met behulp van de drivers voor deze apparaten die taak van hem over. - De voordelen van COMMAND- line zijn: Het is snel en direct, er zit geen processortijd en geheugen vragende grafische laag tussen. Application Programming Interface Een Application Programming Interface (API) is een verzameling definities op basis waarvan een computerprogramma kan communiceren met een ander programma of onderdeel (meestal in de vorm van bibliotheken). Vaak vormen API's de scheiding tussen verschillende lagen van abstractie, zodat applicaties op een hoog niveau van abstractie kunnen werken en het minder abstracte werk uitbesteden aan andere API's. Hierdoor hoeft bijvoorbeeld een tekenprogramma niet te weten hoe het de printer moet aansturen, maar roept het daarvoor een gespecialiseerd stuk software aan in een bibliotheek, via een afdruk-api. Een API verbergt vaak voor de gebruiker onbelangrijke details. Een API is ook vaak gestandaardiseerd: in Windows gebruiken applicaties altijd de Win32-API, terwijl de onderliggende implementatie veranderd (zonder dat de applicatie dit eigenlijk merkt): zowel Windows 98 als XP werkten met de Win32-API. Een API kan worden beschreven in IDL (Interface Definition Language). Dit wordt vooral gebruikt als meerdere programmeertalen van dezelfde API gebruik moeten kunnen maken of als er wordt gewerkt met een componenten-systeem, zoals COM of XPCOM. Soms wordt als synoniem voor API de benaming bibliotheek gebruikt, maar dit is niet helemaal juist: een API vormt de toegang tot de bibliotheek. De API is daarbij de definitie van functies en andere objecten die in de bibliotheek beschikbaar zijn voor de applicatie. Grafische gebruikersinterface Grafische gebruikersinterface komt van het Engelse Graphical User Interface (afgekort GUI, uitgesproken als "Goewie"). Een GUI is een type van interactie met een computer waarbij grafische beelden, widgets en tekst gebruikt worden. Een GUI zorgt voor een duidelijke en overzichtelijke structuur in de interactie tussen de gebruiker en het OS. Je moet je wel realiseren dat een GUI een soort schil is rond het besturingssysteem. De basisprincipes van een grafische gebruikersinterface werden uitgevonden door Xerox PARC. De meeste moderne GUI's stammen hiervan af. De grafische gebruikersinterface staat in fel contrast met de opdrachtregel-interface: CLI (command line interface). Omdat GUI's en TUI's het grootste deel van alle relevante opdrachten op één scherm weergeven, hebben ze een minder steile leercurve (in de zin dat ze makkelijker te leren zijn) dan CLI's, maar gebruikers met visuele of motorische handicaps hebben dikwijls problemen met de navigatie. De meeste GUI's verbruiken een pak meer processorkracht dan een CLI, waardoor ze weinig bruikbaar zijn op oudere apparatuur. Pagina 4 van 6

5 Opdracht 5 Windows 98 is een besturingssysteem van Microsoft. Het werd ontwikkeld onder de codenaam Memphis, en werd op 25 juni 1998 uitgebracht. Windows 98 is een geactualiseerde versie van Windows 95; de grafische gebruikersinterface lijkt dan ook op die versie. Windows 98 heeft een geïntegreerde AGP ondersteuning en functionele USB drivers. Ook bevat het ondersteuning voor het gebruik van meerdere beeldschermen, en WebTV ondersteuning. Internet Explorer was ook geïntegreerd in de Windows code, evenals GUI (beter bekend als Active Desktop). De integratie van Internet Explorer in Windows 98 was een omstreden zet van Microsoft en was aanleiding voor de Amerikaanse justitie een jarenslepende mededingingsrechtszaak te beginnen. Ondanks hardnekkig ontkennen van Microsoft bleek het prima mogelijk Internet Explorer zonder grote gevolgen te deïnstalleren uit Windows 98. Dit gecombineerd met bewijs dat het bedrijf haar browser inzette om concurrenten weg te drukken leidde aanvankelijk tot een veroordeling. In hoger beroep werd uiteindelijk een schikking bereikt. Op 10 juni 1999 werd een verbeterde versie uitgebracht: Windows 98 SE, waarbij de letters SE staan voor Second Edition. Deze versie heeft dezelfde functies als het origineel, er zijn veel fouten verwijderd en Internet Explorer 4 is vervangen door Internet Explorer 5. Ook Netmeeting 3 is toegevoegd, plus ondersteuning voor DVD-ROM. Windows 98 SE werd gevolgd door Windows ME wat de laatste op MS-DOS gebaseerde Windows versie is. De nieuwste versie voor thuisgebruikers werd daarna Windows XP Home Edition, die gebaseerd is op de Windows NT/2000 kernel. Windows ME Windows ME (ook wel Windows Millennium Edition of Windows Millennium) is een besturingssysteem van Microsoft voor de pc. Ten opzichte van Windows 98 heeft het meerdere uitbreidingen, zoals systeemherstel, internetspelletjes, een andere manier om de versies van systeembestanden bij te houden, enzovoorts. Toch wordt het over het algemeen afgeraden om Windows ME te gebruiken, omdat het besturingssysteem vrij instabiel is. Zelfs de vorige versie, Windows 98, is een stuk stabieler. Windows 2000 en Windows XP zijn een heel stuk stabieler door een betere kernel. Microsoft was aanvankelijk van plan een servicepack uit te brengen van Windows ME, maar dat is uiteindelijk niet doorgegaan. Tijdens het installeren kan aan het installatieprogramma de optie /nr meegegeven worden, waardoor systeemherstel wel wordt geïnstalleerd maar niet gebruikt kan worden. Windows 2000 Windows 2000 (afgekort Win2K of W2K) is een 32 bitsbesturingssysteem gemaakt door Microsoft Corporation voor het Intel-platform. Windows 2000 is de opvolger van Windows NT 4.0 en draagt intern dan ook het versienummer 5.0. Uiterlijk is de gebruikersinterface het grootste verschil. Windows 2000 heeft dezelfde interface als Windows 95, dus met de Start-knop en taakbalk. Net als Windows NT4.0. Oudere versies van Windows NT hadden nog de interface van Windows 2.0, dus met de Progman-interface (Programmabeheer). Windows 2000 is vooral op de bedrijfswereld gericht. Dit is duidelijk te merken doordat er geen Homeversie is van het besturingssysteem en door het ontbreken van een brede waaier multimediafuncties. Wel weer een opvallende wijziging ten opzichte van Windows NT is dat een deel van de grafische modules in de kernel zijn ondergebracht, onder meer om hogere grafische prestaties te kunnen bereiken. Toch is het Pagina 5 van 6

6 spelen van games geen succes op deze Windows-versie. Windows 98 was daarentegen gericht op de consumentenmarkt. Opdracht 6 Opstarten Wintel -pc 6) Bij het opstarten van een wintel pc wordt allereerst een elektrisch signaal gestuurd langs een vooraf gingeprogrammeerde weg naar de CPU. Dat signaal verwijdert de eventueel aanwezige resten van een vorige sessie uit de registers. Daarna moet de CPU het boot programma verwerken. De instructies in het boot programma zorgen ervoor dat de CPU signalen over de bus verzendt om te controleren of alle componenten correct functioneren. Daarna zorgen de instructies in de ROM (Read-Only Memory; chip op het moederbord) ervoor dat de harde schijf wordt geactiveerd. Het besturingssystemen laadt de benodigde drivers voor de randapparatuur en pas alles geladen is, kun je met de computer werken en applicaties starten. Zodra een Macintosh computer wordt opgestart, wordt als eerste de BootRom Firmware geactiveerd. Deze heeft twee taken; het initialiseren van de hardware en het kiezen van het OS dat geladen moet worden. Tijdens de POST wordt een deel van de hardware geïnitialiseerd en wordt gecontroleerd of er voldoende RAM geheugen beschikbaar is en of dit goed functioneert. Daarna wordt de rest van de hardware geïnitialiseerd en wordt het OS geladen vanaf disk. Het besturingssysteem laadt de benodigde drivers voor de randapparatuur en pas als alles geladen is, kun je met de computer werken en applicaties starten. Pagina 6 van 6