Компьютерлік желілер

Т ақырыбы: Есептеу ж үйелері, желілері және коммуникациялары

пәні оның мазмұны

Пәннің м ақсаты :

Студенттерді кең тараған есептеуіш құрылғылар, желі мен коммуникацяларды белсенді пайдалануға тарту, қазіргі есептеуіш құрылғылар, желі, коммуникациялардың артықшылықтары мен кемшіліктерін бағалай білуге үйрету.

Пәннің міндеті:

• есептеу жүйелері, желілері мен коммуникацияларының даму тенденциялары туралы білімдерін жүйелеу және жинақтау;
• ақпараттық-коммуникациялық пайдалана алу дайындығын анықтайтын белгілер мен көрсеткіштерді жасақтау және олардың ақпараттық құзырлығын қалыптастыру мүмкіндіктерін зерттеу;
• ақпараттық-коммуникациялық технологияны пайдаланушы деңгейінде өз қызметтеріне енгізуге байланысты ұйымдастыру жүйесін жасақтау;

Негізгі ұғымдар мен анықтамалар

Операциялық жүйе (ОЖ)  –  компьютердің аппаратурасы мен қосымшалары (және пайдаланушылары) арасындағы интерфейс ретінде болатын бағдарламалық қамтама бөлігі.

Негізгі ұғымдар мен анықтамалар

ОЖ екі негізгі функцияны орындайды:

• Пайдаланушы-бағдарламалаушыға компьютердің нақты аппаратурасының орнына жұмыс істеуге ыңғайлы болатын кеңейтілген виртуальді машинаны ұсынады. Виртуальді машина – бұл пайдаланушы үшін берілген конфигурацияны нақты бар компьютердің бағдарламалық және аппараттық құралдарымен модельдейтін есептеуіш жүйесі. ОЖ аппараттық машинаны виртуальді машинаға түрлендіретін бағдарламалық қамтама қабаты болып табылады. Виртуальді машина конфигурациясының нақты машина конфигурациясынан айтарлықтай ерекшелігі болуы мүмкін.
• Компьютердің ресурстарын рационалды түде басқару есебінен оны пайдалану тиімділігін арттырады.

ОЖ ресурстарын екі топқа бөлуге болады

Сурет 1.1 –  Ресурстар классификациясы

Әрбір аппараттық ресурсқа онымен тығыз байланысқан қандай да бір бағдарламалық ресурс (мысалы, процессор мен процесс) сәйкес келетінінен назар аударайық.

Бейнелеп айтқанда, ОЖ-нің негізгі функциясын сиқырлаушылық деп есептеуге болады – жүйенің нақты бейнесінен жоғарылау күйге түрленуі. Мысалы, операциялық жүйе бір процессорда бірнеше бағдарламаны бірмезгілде орындау иллюзиясын жасай алады. Нәтижесінде пайдаланушы виртаульді машинаны нақты бар машинадан архитектурасы өте жоғары компьютер ретінде қабылдайды.

Операциялық жүйе ядросы  – операциялық жүйенің негізгі функцияларын орындайтын модульдер. Бұл модульдер әдетте, процестерді, жадты, енгізу-шығару құрылғыларын басқаруды қолдайды. Операциялық жүйе ядросының коды процессор жұмысының пұрсатты режимінде орындалады.

Операциялық жүйенің кейбір компоненттері осы операциялық жүйе үшін стандартты форматтағы қарапайым қосымшалар болып табылады. Оларды операциялық жүйенің көмекші модульдері деп атайды. Сондықтан көп жағдайда операциялық жүйе мен қосымшалар арасында шекара жүргізу қиынға соғады. Әдетте, қандай да бір бағдарламаның операциялық жүйеге тиістілігі туралы шешімді өндіруші қабылдайды.

  Операциялық жүйелердің даму бағыттары.

ОЖ-лердің төменде келтірілген тарихи буындарын атап көрсету қабылданған:

• Нөлдік буын. Алғашқы компьютерлерде ОЖ-лер болмаған. Бұл алғашқы компьютерлердің пайда болуынан бастап ХХ ғасырдың 50-ші жылдары ортасына дейінгі период.
• Бірінші буын. Пакеттік өғдеу, мультибағдарламалық ОЖ-лер. ХХ ғасырдың 50-жылдарының ортасында пайда болды.
• Екінші буын. Көпрежимді ОЖ-лер, нақты уақыт ОЖ-лері. ХХ ғасырдың 60-жылдарында пайда болды.
• Үшінші буын. Дербес компьютерлерге арналған ОЖ-лер, желілік ОЖ-лер. ХХ ғасырдың 80-жылдарының басында  пайда болды
• Төртінші буын. Үлестірілген ОЖ-лер. ХХ ғасырдың 90-жылдарының басында  пайда болды

Операциялық жүйелердің даму тенденциялары

Бірінші ОЖ ХХ ғасырдың 50-жылдары ортасында пайда болды. Ол IBM-701 компьютері үшін General Motors компаниясының зерттеу лабораториясында жасалды. ХХ ғасырдың 60-жылдары ортасына дейін операциялық жүйелер тегін таратылатын. 1.2-суретте белгілі ОЖ-лер және олардың жасалған жылдары көрсетілген.

Операциялық жүйелердің даму тенденциялары

Сурет 1.2 – Белгілі операциялық жүйелер

Операциялық жүйелердің жіктелігі

Орталықтандыру типі бойынша жіктеу

Бірінші және негізгі жіктеу негізіне операциялық жүйені орталықтандыру (байланыстылық) дәрежесін жатқызамыз (2.1-сурет).

          Бұл жіктеу операциялық жүйелер жасалатын аппараттық платформалар ерекшеліктерін назарға алады.

1. Орталықтандырылған (жергілікті) ОЖ-лер . Бұл жүйелер жалғыз локальді компьютер ресурстарын басқарады. Оларға алгоритмдер жағынан алғанда екі әртүрлі ішкікластар кіреді:    - Бірпроцессорлы жүйелер;   - Көппроцессорлы жүйелер.

2. Желілік ОЖ-лер . Мұндай жүйелер желі пайдаланушыларына нақты желілік аппаратураға қарағанда жұмыс істеуге ыңғайлы қайсыбір виртуальді машинаны ұсынады. Алайда, пайдаланушы желілік ресурстарға қол жеткізу үшін әрқашан арнайы операцияларды орындайды. Желілік жүйелер үш негізгі компоненттен тұратын қосымша желілік құралдардан тұрады:

• ОЖ-нің серверлік бөлігі – жергілікті ресурстарды және ортақ пайдалану қызметтерін ұсыну құралдары;
• ОЖ-нің клиенттік бөлігі – алыстатылған ресурстар мен қызметтерге қол жеткізу сұраныстарының құралдары;
• ОЖ-нің транспорттық құралдары – желі компьютерлері арасында хабарламалар алмасуды қамтамасыз ететін құралдар.

3. Үлестірілген ОЖ-лер . Олар желі пайдаланушысына желілік ресурстардың мөлдірлігінің (ашықтығының) ең үлкен дәрежесін беретін бірыңғай орталықтандырылған виртуальді машинаны ұсынады. Үлестірілген жүйелер тығыз кооперацияда жұмыс істеу үшін желінің барлық компьютерлерін біріктіреді. Мұндай жүйелерде жұмыс істеу барысында қосымшаны іске қосатын пайдаланушы оның нақты қай компьютерде орындалып жатқанын білмейді.

         Бұл жіктеудің қызықты негіздемесі бар. Параллель және үлестірілген архитектуралар классификациясының негізгі мінездемесі деп ортақ немесе үлестірілген (әрбір түйін үшін локальді) жадты айтады. Осыдан келіп, есептеуіш жүйелерін екі класқа бөлуге болады.

• Күшті байланысты жүйелер. Бұған бірнеше біртекті процессорлардан және ортақ жад массивінен тұратын жүйелер жатады.
• Әлсіз байланысты жүйелер. Бұл әрқайсысының өз жадысы бар біртекті есептеуіш түйіндерінен тұратын жүйелер. 

Бағдарламалық қамтаманы да екі класқа бөлуге болады.

• Күшті байланысты бағдарламалық қамтама. Бұған бірнеше есептеуіш модульдерінде орындалу барысында көбіне бір-бірімен байланысқан бағдарламалар жатады.
• Әлсіз байланысқан бағдарламалық қамтама. Ол есептеуіш модульдеріне бір-бірінен тәуелсіз болуына, бірақ қажет жағдайда шектеулі мөлшердегі тәсілдермен өзара әрекет етуіне мүмкіндік береді.