5/d (82)

ف)

مفاهيم سيستم عامل و ساختار و انواع آن:

مجموعه اي از دستگاه هاي فيزيكي، الكترونيكي و الكترومكانيكي كه توأماً سخت افزار كامپيوتر ناميده مي شود. ساختمان كامپيوتر را تشكيل مي دهد. مجموعه اي از سخت افزار ونرم افزار مورد نياز جهت يك كاربرد خاص يا تعدادي از كاربرد هاي سيستم كامپيوتر را تشكيل مي دهند.

نرم افزار سيستم كه به آن ها نرم افزارهاي اساسي كامپيوتر نيز گفته مي شود نرم افزارهايي هستند كه توأم با سخت افزار سيستم كامپيوتر را تشكيل مي دهند. اين نرم افزار ها شامل: 1- پيش پردازنده 2- باز كننده 3- سيستم عامل 4- كامپايلرها / مفسرها 5- نرم افزار ارتباطات و … .

تمام نرم افزارهاي كامپيوتر متكي به تسهيلاتي هستند كه توسط سيستم عامل تأمين مي شود تا به منابع سيستم كامپيوتر نظير فايلها و دستگاهاي ورودي و خروجي دسترسي داشته باشند. در حقيقت سيستم عامل واسطه بين كاربرد سخت افزار مي باشد و از ديد كاربر به منظور كمك به او جهت حل مشكلات وي طراحي و ايجاد گرديده است.

سيستم عامل و نقشآن:
سيستم عامل نيز هسته يا مغز فعاليتهاي نرم افزاري كامپيوتر مي باشد كه جهت به حداقل رساندن زمان بين واگذاري كار به كامپيوتر و دريافت گزارش خروجي از آن ايجاد گرديده است.
مجموعه يكبارچه برنامه هاي به هم مرتبط و آزمايش شده كه فعاليت هاي كامپيوتر را هماهنگ مي سازد و وظايف مديريتي كامپيوتر بر منابع و پردازش را اعمال مي نمايد سيستم عامل ناميده مي شود، از وظايف عمده اي كه برعهده سيستم عامل مي باشد نقل و انتقال داده ها و اطلاعات بين كامپيوتر و دستگاهاي جانبي مختلف مديريت فايلهاي كامپيوتري و باز كردن برنامه ها بر حافظه و نظارت بر اجراي آنها را مي توان نام برد.

2-1- گستره خدمات سيستم عامل و هدف اصلي آن:

گستره و حدود خدماتي كه توسط سيستم عامل تأمين مي گردد به چند عامل بستگي دارد از آن جمله وظايف يك سيستم عامل آشكار نزد كاربر به ميزان زيادي توسط نيازمنديها و ويژگيهاي محيط هدفي كه در نظر است سيستم عامل پشتيباني نمايد تعيين مي گردد.

بطور كلي هدف اصلي سيستم عامل افزايش ميزان سودمندي يك منبع پردازش نظيرسخت افزار كامپيوتر جهت كاربران سيستم كامپيوتر مي باشد.

3-1- جايگاه سيستم عامل و ديد انتزاعي كاربر از آن :

مديريت بسياري ( نرم افزارها و سخت افزارها ) بر عهده سيستم عامل است كه جايگاهي بين سخت افزار و نرم افزارهاي كامپيوتر دارد و به عنوان واسطه بين سخت افزار و كار بران عمل مي كند.

4-1- فايلها:

وظيفه اصلي سيستم عامل پنهان ساختن خصوصيات ديسك و ساير دستگاهاي ورودي / خروجي و ادامه مدل انتزاعي خوب و تميز از فايل هاي مستقل از دستگاه مي باشد. بديهي است فراخوانيهاي سيستمي مورد نياز هستند تا فايلهايي را ايجاد نمايند فايلهايي را حذف نمايند، فايلهاي را بخوانند و فايلهايي را بنويسند قبل از اينكه فايلي بتواند خوانده شود بايد باز شود و بعد از خوانده شدن بايد بسته شود، بدين لحاظ فراخوانيهايي جهت انجام اين گونه كارها فراهم گرديده است.

فصل 2- مولفه هاي تشكيل دهنده سيستم عامل و وظايف آنها:

1-2- وظايف سيستم عامل در ارتباط با مديريت فرآيند:

سيستم عامل در ارتباط با مديريت فرآيند مسئوليت انجام فعاليت هاي زير را بر عهده دارد:

ايجاد و حذف فرآيندهاي سيستم و كاربر

تعليق و از سر گيري فرآيندها

تأمين مكانيزم ارتباط بين فرآيندها

تأمين مكانيزم همزماني فرآيندها

تأمين مكانيزم ادامه بن بست.
2-2- شبكه سازي و سيستم هاي عامل شبكه اي وتوزيع شده :
كامپيوتر ها در يك سيستم توزيع شده از طريق رسانه هاي مختلف ارتباطي نظير شبكه هايي با سرعت بالا يا خطوط تلفن به يكديگر مرتبط هستند. آنها در حافظه اصلي يا ديسكها باهم سهيم نيستند.

سيستمهاي پايگاه داده هاي توزيع شده و پايگاه داده هاي خدمت رسان – مشتري پيرامون شبكه هاي ارتباطي ساخته مي شوند اساسا دو نوع شبكه وجود دارند يكي شبكه محلي و ديگري شبكه راه دور تفاوت عمده ما بين اين دو نوع شبكه روشي است كه در آن از نقطه نظر جغرافيايي توزيع مي شوند.

پيامهاي ارسالي به شبكه ها توسط سيستم هايي به نام مسير يابها كه مسير هر پيامي را درون شبكه كنترل مي كند تعيين مسير مي شوند.

در يك سيستم عامل شبكه اي كاربران از وجود چندكامپيوتر آگاه هستند و مي توانند با ماشنهاي راه دور ارتباط برقرار سازند و فايلهايي را از يك ماشين بر ماشين ديگر كپي نمايند.

سيستم عامل شبكه اي اساسا با سيستم عامل تك پردازنده اي تفاوت ندارند تنها نياز به يك كنترل كننده ربط شبكه اي و نرم افزارهاي سطح پايين جهت به كار اندازي آن و برنامه هايي جهت برقراري ارتباط راه دور و دستيابي راه دور به فايلها دارد.

سيستم عامل توزيع شده سيستم عاملي است كه در نظر كاربران به صورت سيستم تك پردازنده اي متعارف تجلي مي يابد سيستم هاي عامل توزيع شده واقعي به چيزي فراتر از تنها افزودن كمي كد به يك سيستم عامل تك پردازنده اي نياز دارند زيرا سيستمهاي متمركز و توزيع شده در روشهاي حساس با هم متفاوت هستند.

3-2- خدمات سيستم عامل :

خدماتي كه توسط سيستم عامل ارائه مي گردد ، از يك سيستم عامل به سيستم عامل ديگر متفاوت است ولي تعدادي از خدمات به صورت مشترك بين سيستمهاي عامل تجلي مي يابند كه براي سهولت كار برنامه نويسي يعني آسان تر نمودن كار برنامه سازي عرضه مي گردند .

انواع خدمات به صورت زير مي باشد.

اجراي برنامه 2- عمليات ورودي و خروجي 3- ارتباطات 4- تشخيص خطا و…
فصل 3- امنيت و حفاظت در سيستمهاي عامل:
كامپيوتر بويژه سيستم عامل بايد بر روي مهيا سازي مجموعه اي قابل انعطاف و از نقطه نظر وظيفه مندي كامل از مكانيزمهاي امنيتي تمركز يابد به گونه اي كه سياستهاي امنيتي بتواند به طور كارآمد اعمال گردد.

اقدامات امنيتي گسترده مي تواند هزينه را افزايش دهد و استفاده، مطلوبيت براي كاربرد عملكرد سيستم هاي كامپيوتري را محدود مي سازد.

1-3- تمديدها و اهداف امنيتي:

در اصل هدف از امنيت كامپيوتري حفاظت در مقابل تهديدهاي بالقوه و منتفي ساختن آن مي باشد. بويژه يك سيستم امن بايد جامعيت،در دسترس بودن وخصوصي بودن داده ها را حفظ و نگهداري نمايد.

جامعيت داده ها معمولا به مفهوم زير مي باشد:

حفاظت در مقبل تغييرات غير مجاز 2- مقاومت در مقابل نفوذ 3- حفاظت در مقابل تغييرات كشف نشده داده.
صنعت داده ها مفهوم كلي تري نسبت به امنيت داده زيرا غالبا به مفهوم پيش بيني هاي بيشتر نظير قابليت اطمينان در وارد كردن داده ها و ذخاير از خطا در آزمايش مي باشد.
2-3- اقدامات نفوذي:

روشها و نقاط ورودي متعددي وجود دارند كه در آنها نفوذ به يك سيستم كامپيوتري ممكن است انجام گيرد و مي توانند به صورت زير باشند.

پايانه در حال ارتباط: يك پايانه بدون حضور كاربردها مي گردد و يك نفوذ كننده مي تواند به طور كامل به تمام داه هايي كه با توجه به هويت كاربري كه ارتباط برقرار نموده است در اختيارش مي باشد دستيابي داشته باشد.

مرورنمودن: غالبا كاربران ممكن است قادر باشند تنها از طريق مروري بر فايلهاي سيستم به اطلاعاتي كه مجاز به دستيابي به آنها نمي باشند پي ببرند.

كرم هاي كامپيوتري: اين برنامه ها مي توانند معمولا از طريق شبكه به كامپيوترها وارد شوند و با مصرف نمودن مقادير زيادي از منابع پردازش و ارتباطي جهت گسترش خود مانع ارائه خدمات به كاربران مجاز گردند.

ويروسهاي كامپيوتري: ويروسها قطعاتي از برنامه مي باشند كه برنامه هاي ديگر را بهم مي ريزند و به صورت نادرست و خطا وارد مي گردند و غالبا عمليات مضر نظير حذف فايلها يا تخريب بلاك آغاز يده انجام مي دهند.

استراق سمع الكترونيكي: اين عمل ممكن است از طريق استراق سمعهاي فعال يا انفعالي سيمي يا بوسيله برداشت الكترومغناطيسي تشعشع صفحه نمايش انجام گيرد.
3-3- سياستها و مكانيزمهاي امنيتي:
سياستهاي امنيتي بيانگر آنند كه از نظر حفاظت و امنيت چه چيزي مطلوب است.

هدف اساسي سيستمهاي عامل و نرم افزارهاي سيستمي تأمين مجموعه اي قابل انعطاف و از نظر وظيفه مندي كامل از مكانيزم هاي امنيتي مي باشد تا كاربران و دارندگان اطلاعات را جهت اعمال سياست هاي امنيتي به روشي كه آنان مناسب مي بينند توانا سازند.

4-3- رمز گشائي :

يك روش جهت تقويت امنيت در سيستم هاي كامپيوتري پنهان ساختن ركوردها و پيامهاي حساس در نقل و انتقال و ذخيره سازي مي باشد. در اين رويكرد متن اوليه كه متن ساده يا روان نام دارد مي تواند با بهره گيري از روشي از پنهان سازي كه در آن كليد پارامتري را تشكيل مي دهد رمز گذاري شود و حاصل آن متن رمزي شده نام داد. متن رمزي شده ممكن است ذخيره شود يا از طريق رسان ارتباطي نظير سيمها يا پيوندهاي راديويي انتقال يابند.

فصل 4- پردازه ها يا فر آيندها و زمان بندي آنها:

مفهوم فرآيند يا بطور ضمني و يا به گونه اي سريع در تمام سيستمهاي عامل چند برنامه اي وجود دارد. در حقيقت يك فره بند يا يك تكليف نمونه اي از يك برنامه در حال اجرا است. كوچكترين واحد كاري است كه بطور انفرادي قابل زمان بندي توسط يك سيستم عامل ميباشد.

1-4- حالت فرآيند:

در طول مدت زماني كه فرآيند اجرا مي شود حالتش تغيير مي كند. حالت يك فرآيند به گونهاي توسط فعاليت حادي فرآيندتعريف مي شود. هر فرآيند مي تواند در يكي از حالتهاي زير باشد.

حالت جديد ياتازگي: فرآيند درحال ايجاد شدن مي باشد.

حالت در حال اجرا: دستورالعمل ها در حال اجرا شدن مي باشند.

حالت در حال انتظار: فرآيند در انتظار وقوع يك رويداد خارجي است مثلا پايان يافتن ورودي / خروجي يا دريافت يك سيگنال به اين حالت، حالت مسدود نيز مي گويند.

حالت آماده: فرآيند منتظر است به پردازنده اي احاله شود.

حالت پايان: فرآيند اجرا را به پايان رسانده است.
2-4- زمان بندي فرآيند:
هدف عملكرد چند برنامه اي آن است كه در همه اوقات فرآيندي در حال اجرا باشد تا بهرهوري پردازنده در وضعيت بهينه اي باشد.

در مورد يك سيستم تك پردازندهاي هر گز بيش از يك فرآيند در حال اجرا وجود نخواهد داشت چنانچه بيش از يك فرآيند وجود داشته باشد فرآيندهاي مازاد بر يك فرآيند بادي در انتظار به سر برند تاپردازنده دما گردد و زمان بندي مجدد بعمل آيد.

3-4- متن گزيني:

راه گزيني پردازنده به فرآيند ديگر نيازمند ذخيره نمودن حالت فرآيند قديم و بار گذاري حالت ذخيره شده فرآيند جديد مي باشد. چنين وظيفه اي متن گزيني نام دارد، متن گزيني يك سرباز محض است زيرا سيستم به هنگام راه گزيني كار سود مندي انجام نمي دهد. سرعت آن از ماشيني به ماشين ديگر متفاوت است و بستگي به سرعت حافظه تعداد ثباتهايي كه محتواي آنها بايد كپي شوند و وجود دستورالعمل هاي خاص دارد.

4-4- گامهايي كه در تعويض يك فرآيند طي مي شوند:

ذخيره سازي متن پردازنده از جمله شمارنده برنامه و ثباتهاي ديگر

بهنگام سازي بلاك منترل فرآيندي كه هم اكنون در حال اجرا مي باشد كه در برگيرنده گذر فرآيند از حالتي به حالت ديگر مي باشد.

بهنگام سازي ساختمان داده هاي مديريت حافظه.

بارگذاري مجدد متن پردازنده با مقادير شمارنده برنامه و ثباتهاي ديگر و … .
5-4- فرآيندهاي همكار:
بديهي است هر فرآيندي كه هيچ داده اي را چه به صورت موقتي و چه به صورت پايدار با هيچ فرآيند ديگري به اشتراك نگذارد يك فرآيند مستقل است از طرف ديگر چناچه فرآيندي بر فرآيند هاي در حال اجرا در سيستم تأثير پذير باشد يا از آنها متأثر شود فرآيند همكار آنها نام دارد. بديهي است هر فرآيندي كه با ساير فرآيندها در داده اي سهيم باشند همكار آنها خوهد بود.

---