3.1 Az operációs rendszer és főbb feladatai

Az operációs rendszer fogalma, feladata, fajtái

  • Operációs rendszer: programrendszer, amely a számítógépes rendszerben a programok végrehajtását vezérli: így például ütemezi a programok végrehajtását, elosztja az erőforrásokat, biztosítja a felhasználó és a számítógépes rendszer közötti kommunikációt.

  • Feladatai: ütemezés, megszakításkezelés, folyamatvezérlés, tárkezelés, memóriakezelés, naplózás, perifériakezelés

  • Csoportosítások:

    • Felhasználói felület szerint:

      • Karakteres: különböző szolgáltatásait parancsok begépelésével tudjuk megvalósítani. Például UNIX, LINUX, MS.DOS.

      • Grafikus: a képernyő minden egyes pontját külön-külön lehet használni, képesek vagyunk nem csupán karaktereket, hanem grafikát is kezelni. Felhasználóbarát. Például Windows operációs rendszerek

    • Felhasználók száma szerint:

      • Egyfelhasználós

      • Többfelhasználós

    • Egyszerre futó feladatok szerint:

      • Egyfeladatos

      • Többfeladatos

    • Gépek száma szerint:

      • Egyedi

      • Szerver

Az operációs rendszer működési struktúrája

  • Az operációs rendszer két fő részből áll, az egyik a rendszermag, vagy más néven a kernel, a másik a burok, vagy a shell.

  • Kernel: felelős a hardver irányításáért, párhuzamosan futtatja a programokat, és meghatározza a futó programok, és egyéb folyamatok processzoridejét, védelmet nyújt a hardver közvetlen elérése, a felhasználók, és az operációs rendszer biztonsága érdekében.

  • Shell: felelős kapcsolattartásért a felhasználóval (felhasználói felület), kezeli az alkalmazások futását (indítás, futási feltételek biztosítása, leállítás)

  • Belső parancsok: a memóriába töltődnek indításkor, mindig rendelkezésre állnak.

  • Külső parancsok: a háttértárolón helyezkednek el, egy adott mappában találhatók

Az operációs rendszer feladatából következő jellemző működési területek

  • Memóriakezelés: az operációs rendszer minden egyes folyamatnak ad a központi memóriából egy akkora részt, amelyben a folyamat tud működni, és a folyamatnak csak azt a részét tartja a központi memóriában, amely éppen működik.

  • 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.

  • Megszakításkezelés: A megszakítás a számítási rendszernek küldött jelzés, mely valamilyen esemény felléptéről értesíti. A megszakításoknak eredetük szerint több típusát különböztetjük meg:

    • Megszakítás (Interrupt): egy periféria, mely jelezheti így egy régen várt adat megérkezését, de megszakítást okoz a rendszer órája is

    • Kivétel (Exception): a processzor generálja, ha valamilyen hibát, pl. nullával való osztást kellene végeznie

    • Nem maszkolható megszakítás (Non Maskable Interrupt): súlyos hardver hiba, pl. a memória hibája, vagy a tápfeszültség kimaradás esetén keletkezik

    • Csapda (Trap): olyan szoftver eredetű megszakítás, amely akkor keletkezik, ha egy felhasználói folyamat közvetlenül az operációs rendszerhez fordul (rendszerhívás), vagy olyan utasítást próbál végrehajtani, amihez nem lenne joga

  • Kommunikáció perifériákkal

Több feladat párhuzamos végzésének szervezése

  • A különböző folyamatok, alkalmazások a multitasking megjelenése óta nem csak egymás után, hanem egymással párhuzamosan is futhatnak.

  • Időosztásos többszálúság: bizonyos időközönként vált a feladatok között

  • Több párhuzamos processzormag

Az operációs rendszer betöltődésének folyamata

  • Az operációs rendszer feladatai közé tartozik, hogy felkészítse a számítógépet az alkalmazások futtatására. Az indítási folyamat:

    • eszközök inicializálása

    • szolgáltatások elindítása

    • felhasználói interakció megkezdése

    • bejelentkeztetés(opcionális)

    • automatikusan induló programok indítása

A számítógép kikapcsolásának módjai, az operációs rendszer feladatai a kikapcsolás során

  • Opcionális kijelentkezés után a leállításra kattintva a rendszer leállítja a futó programokat, szolgáltatásokat, folyamatokat, végül a vírusirtót, és a rendszerfolyamatokat. Ezek után megszünteti az áramellátást.

Az operációs rendszerek tipikus hibaüzenetei, hibajelenségei, ezek elhárítási módja

  • Leghíresebb: kékhalál, végzetes kivételhiba, amikor a számítógép nem tudja tovább működtetni még az alapvető rend-szerfolyamatokat sem. Kevés információt ad magáról

  • védelmi hibák: illesztőprogram-hiba, sérült fájlok

  • érvénytelen laphibák: szabálytalan művelet

  • eszközkezelő hibák

  • hiányzó rendszerfájlok

  • rendszermag hibák (kernel)

  • Teendő: ellenőrizni a hibaüzenetet dokumentációban vagy interneten, eltávolítani vagy kijavítani a hiba forrását. Pl.: újonnan csatlakoztatott hardver eltávolítása, visszaállítás, legrosszabb esetben újratelepítés

A szoftverek telepítése, beállítása, eltávolítása

  • A szoftvereket általában egy futtatható állomány segítségével telepíthetjük a gépünkre, amiben a telepítési varázsló lépéseit kell követnünk.

  • Opcionálisan beállíthatjuk telepítés közben, hogy hova szeretnénk telepíteni az adott szoftvert, hogy telepítse-e az összes komponenst, vagy egyénileg választjuk ki, vagy hogy akarunk-e ikont az asztalon, tálcán stb.

  • El kell olvasnunk, és el kell fogadnunk a licencszerződést hogy a program feltelepüljön

  • A szoftverek eltávolítása Windowsban történhet a Vezérlőpulton keresztül, vagy közvetlenül az uninstaller (eltávolító) futtatásával.

Szoftverek futtatása és leállítása, memória felszabadításának kérdései

  • A programoknak futásukhoz memóriára van szükségük. Ezt az op. rendszeren keresztül igényelhetik és szabadíthatják fel, ha már nincs rá szükségük.

  • A szoftvereket a hozzájuk kapcsolódó futtatható állománnyal futtatjuk, majd, ha nincs rájuk szükség, vagy a beépített leállítás opcióval állítjuk le, vagy megszüntetjük a feladatkezelőben.

Az operációs rendszerek által használt állományszervezési, -nyilvántartási módszerek

  • A fájlok különféle klaszterekben helyezkednek el a merevlemezen, és hogy meg tudjuk őket találni, ismernünk kell az elérési útvonalat. Erre szolgálnak a fájlrendszerek.

Fájlrendszerek

  • FAT (állományallokációs tábla): elsősorban a Windows rendszerekkel való kompatibilitást szolgálta.

  • FAT32: a FAT továbbfejlesztett verziója még ma is használjuk

  • exFAT: a FAT legújabb verziója

  • NTFS: a Windows NT és utódainak szabványos fájlrendszere; lehetővé teszi hozzáférési jogok adását, a működés közbeni állománytömörítést és hibatűrő partíciók létrehozását

  • EXT: legújabb verziója az ext4, Linux rendszerek fájlrendszere

A könyvtárszerkezet

  • Gyökérkönyvtár: a könyvtárszerkezet alapja

  • Elérési út: a szerkezetben egyes fájlokra a gyökértől elkezdve jutunk el, egy-egy tag között '/' elválasztással(abszolút), vagy rövidítve az adott könyvtár tartalmára közvetlenül hivatkozhatunk(relatív)

  • Könyvtárműveletek, ahogy Windows grafikus felületen megszokott:

    • létrehozás

    • másolás

    • áthelyezés

    • listázás

    • átnevezés

    • könyvtárváltás

Állományok

  • Állomány (file, fájl): nem más, mint egy azonosítóval ellátott, összetartozó adathalmaz. Megkülönböztethető egy névvel és az utána következő kiterjesztéssel, ami jelöli a típusát:

    • Futtatható állományok: programfájl, vagy parancsfájl

    • Adatállományok

    • Szöveges állományok: egyszerű, vagy formázott

    • Rendszerfájlok

    • Multimédia

    • Tömörített állományok

  • Az állományhoz az operációs rendszer társít egy alapértelmezett programot. Amennyiben nem ezzel akarjuk megnyitni, nekünk kell manuálisan társítani a másikat

  • Az állományokkal végzett műveletek gyakorlatilag megegyeznek a fájlműveletekkel

  • Keresni állományokra az operációs rendszer keresés szolgáltatásával van lehetőség. Ekkor név, kiterjesztés és hasonló információkkal a számítógép elvégzi a keresést

A háttértárak karbantartása

  • Formázás: a lemez teljes tartalma törlődik. Amennyiben gyorsformázást alkalmaztunk, az adatok még a lemezen maradtak, csak a katalógus lett törölve, ezért a fájlok még visszafejthetőek lehetnek. Ilyenkor van lehetőségünk a fájl-rendszer kiválasztására.

  • Partícionálás: a lemezt részekre oszthatjuk, melyek lehetnek elsődlegesek, ill. logikaiak, és akár különböző fájlrendszerűre formázhatók

  • Lemezellenőrzés: hibás szektorok után kutat, melyeket a rendszer kivon a használatból az adatok biztonsága érdekében.

  • Töredezettségmentesítés: a fent említett probléma miatt kell időnként futtatnunk, de ezt ütemezi az OS helyettünk.

Tömörítés

  • A tömörítő eljárások segítségével adatainkat olyan alakra hozhatjuk, amelynek kisebb az adatmennyisége, mint az eredetinek, így kisebb helyet foglal az adathordozón, és rövidebb idő továbbítani a hálózaton.

  • A felhasználáshoz általában vissza kell alakítani az eredeti formátumra.

  • Ha a tömörített fájlból teljes mértékben visszanyerhető az eredeti fájl, akkor veszteségmentes (alkalmazásoknál, dokumentumoknál használjuk), ha nem akkor veszteséges (hangoknál, képeknél alkalmazzuk) tömörítésről beszélünk.

    • Veszteséges fájlok: .jpeg, .mp3

    • veszteségmentes: .wav, .png

  • Tömörítés integrált vagy telepített program segítségével történik, a kicsomagolás úgyszintén.

Az operációs rendszerek segédprogramjai

  • Fájlkezelés: a másolást, törlést, kivágást segítő programok, hogy ne parancssorból kelljen kiadni a parancsokat. Például: Windows Fájlkezelő (explorer.exe), Total Commander.

  • Tömörítés: a Win2k óta a Win a zip fájlokat képes tömörített mappaként kezelni. De tömöríthetünk még WinZip-pel vagy WinRAR-ral (elég elterjedt).

  • Tűzfal, vírusvédelem: fontos a felhasználók gépeinek és adatainak védelme. Régebben a vírustámadások arra irányultak, hogy a felhasználó gépét tönkre tegyék, ma előfordul, hogy beleegyezésünk nélkül szabotálásra használják fel.

  • Multimédia: Zene, videó, kép stb. lejátszását, konvertálását, szerkesztését teszik lehetővé.

Az adatok védelme a jogosulatlan hozzáféréstől, az operációs rendszerek beépített lehetőségei

  • Számítógépen tárolt adatainkat védhetjük a ma már beépített fiók rendszerrel: első indításkor megadunk egy felhasználónevet és egy jelszót, amivel be tudunk jelentkezni a számítógépünkbe

  • Újonnan elterjedt a képernyő feloldásához szükséges PIN kód

Vírusirtó program használatának ismerete. Vírusellenőrzés a háttértárakon és a memóriában.

  • A vírusvédelmi rendszerek (szoftverek) összetett védelmi rendszerrel rendelkeznek:

    • kéretlen alkalmazások futtatásának tiltása

    • valós idejű ellenőrzés

    • választható ellenőrzés (meghajtóra, mappára stb.)

  • Az alapbeállítások a telepítéskor érvényesülnek, melyeket utólag lehet személyre szabni

A vírusvédelem kialakítása a számítógépen. Aktív vírusvédelem. A vírusvédelem gyenge pontjai, hiányosságai (pl. emberi tényező)

  • Lásd: 1.2. tétel - Információ és társadalom: Védekezés vírusok ellen

  • Az állandó védelem nem teljes körű, ezért szükséges időnként a kézzel indított részletes keresés is.

  • A vírusok gyakran építenek az emberek tudatlanságára, és figyelmetlenségére pl. elhitetik a felhasználóval, hogy fertőzött a gépe és ha elindítja a programot, ami valójában megfertőzi a gépet.

A számítógépes hálózatok működéséhez szükséges szoftverek

  • Ahhoz, hogy hálózati kapcsolatokat alakíthassunk ki, először életre kell kelteni a hálózati eszközeinket, interfészeket kell létrehozni és a hálózaton elérhető gépek azonosítóit és a hálózaton zajló forgalmat szabályzó programokat kell beállítanunk.

  • A legtöbb programot az operációs rendszer tartalmazza

A szerver operációs rendszerének jellemző többletfunkciói

  • távoli bejelentkezések szabályozása

  • fájl-, nyomtatómegosztás

  • webszerver

  • DHCP

  • FTP szerver

  • proxy

  • funkciógazdagabb tűzfal

A hálózati kommunikáció logikai felépítése (a szerver-kliens és az egyenrangú hálózatok)

  • Kliens-szerver modell (Ügyfél-kiszolgáló): A szerverek szolgáltatásokat nyújtanak a munkaállomások (kliensek) részére.

  • Host-terminal modell (Elosztott hálózat): A host végez el minden feladatot, futtatja a programokat. A terminálok csak beviszik és megjelenítik az adatokat.

  • Peer to peer modell (Egyenrangú gépek hálózata): Minden gép szerver és munkaállomás is egyidejűleg.

A helyi hálózatokhoz kapcsolódás feltételei és megvalósítása

  • Hardver:

    • hálózati kártya

    • ethernet kábel

    • router, vagy vezeték nélkül (WiFi): wireless hálózati kártya

    • antenna

  • Szoftver:

    • driver

    • beállítások (IP, DNS auto/fix; alapértelmezett átjáró; alhálózati maszk; proxy)

    • WiFi: SSID, titkosítás fajtája (WEP, WPA/WPA2 PSK, 802.1x EAP) csatorna

    • VPN

A hálózati szolgáltatások elérésének módjai, az eszközhasználat feltételei

  • Ahhoz, hogy egy hálózati erőforrást használni tudjunk, kapcsolatot kell létesítenünk az erőforrással, azaz kapcsolódnunk kell az internetre. Ezenkívül jogosultságot is kell szereznünk.

A felhasználók azonosítása, jogosultságok kezelése

  • Felhasználónévvel és jelszóval

  • A megfelelő jogosultságokkal az operációs rendszer beállításain keresztül tudjuk kezelni az egyes felhasználók jogosultságait a számítógépen.