KOMPYUTERNING PROGRAMMA TA'MINOTI

Operatsion sistema va Operatsion sistema funksiyalari   

Tizim programmalari kompyuterning ishlashi uchun zarur programmalar bo`lib, u kompyuterning ishlashini boshqaradi, uning turli qurilmalari orasida muloqotni tashkil qiladi.

Kompyuter ishlashi uchun zaruriy shart-programmalarning mavjudligidir.

Programma ta'minoti 2 ta guruhdan iborat:

- sistemaning ishlashi bilan bog`liq sistema tizim programmalari;

- amaliy programmalar.

Tizim programmalari kompyuterning ishlashi uchun zarur programmalar bo`lib, u kompyuterning ishlashini boshqaradi, uning turli qurilmalari orasida muloqotni tashkil qiladi. Kompyuterdan foydalanishni osonlashtiruvchi sistema programmalarining yadrosi operatsion sistemalardir. Operatsion sistema  foydalanuvchi va kompyuter orasida bevosita muloqot o`rnatishni, kompyuterni boshqarishni, foydalanuvchi uchun qulaylik yaratishni, kompyuter resurslaridan oqilona foydalanish va hokazolarni ta'minlovchi programmalardir.

Hozirgi paytda turli operatsion sistemalar mavjud. Masalan: UNIX, MS DOS, PS DOS, DRD DOS, OS/2, WARP, WINDOWS, MACINTOCH va boshqalar. Bundan tashqari, xizmat qiluvchi programmalar mavjud. Ular programma utilitlari  deb atalib, yordamchi amallarni bajarib, kompyuter ishlashini qulaylovchi programmalardir.

Amaliy programmalar predmet sohadan olingan alohida masalalar va ularning to`plamini yechish uchun qaratilgan bo`lib, amaliy masalalarni  yechish uchun mo`ljallangan. Bunday programmalar majmui amaliy programmalar  paketi (APP) deb ataladi.

Programmalar odatda magnit yuritgichlarda joylashgan bo`ladi. Ammo operatsion sistemalar va u bilan bog`liq programmalar ancha katta hajmga ega bo`lgani tufayli keyingi paytlarda lazer disklariga yozilmoqda.

Ba'zi bir sistemali programmalar, masalan, kiritish-chiqarishning asosiy sistema programmalari (ular BIOS (Basa Input  Output System)) deb ataladi va to`g`ridan-to`g`ri kompyuterning doimiy xotirasida saqlovchi qurilmasiga yozilgan bo`ladi.

Operatsion sistema.

Shaxsiy kompyuterlarning operatsion sistemalari yaratilish tarixi. Sakkiz razradli shaxsiy kompyuterlar uchun yaratilgan birinchi operatsion sistema  SR/M-80  (Control Programm for Microcomputers, ya'ni mikrokompyuterlar uchun boshqaruvchi programmalar) nom bilan tanilgan. Uning muallifi Digital Research kompaniyasining prezidenti Geri Kildell bo`lgan.

16 razradli yangi kompyuterlar yaratish g`oyasini programmalar yaratuvchi Microsoft (Maykrosoft) kompaniyasining asoschisi va prezidenti, multimilliarder Bill Geyts ilgari surgan. U IBM firmasi bilan hamkorlikda ishlashga rozi bo`ladi.

Bill Geyts va Pol Allen  BASIC programmalash tili uchun tarjimon programma yozishdi va u IBM firmasining MITS Altair kompyuteriga moslashtirildi. Shundan so`ng 16 razradli kompyuterlar uchun operatsion sistemalar yaratish jadallashdi va 1981 yilda shaxsiy kompyuterlar uchun birinchi yaratilgan CR/M operatsion sistemasining ko`p g`oyalarini o`zida mujassamlashtirgan MS DOS (Microsoft Disk Operation System - Maykrosoft diskli opreatsion sistemasi)  operatsion sistemasi 1.08.1981 yil avgust oyida paydo bo`ldi.

MS DOS  64 K bayt xotiraga ega bo`lgan kompyuterlarga mo`ljallangan bo`lib, o`zi  8 K bayt xotirani egallar edi. o`sha paytda yetarli deb hisoblangan bunday kompyuter xotirasi hozirgi paytda bir “o`yinchoqqa” aylandi. Chunki hozirgi zamon shaxsiy kompyuterlarining xotirasi bir necha Gegabaytlarga tenglashdi.

 

- virtual ichki va tashqi xotirani tashkil qiluvchi  va boshqaruvchi  dasturlar va  shu kabilardir.

OS lardan quyidagi xususiyatlarga ega bo`lishi talab qilinadi:

1.   Ishonchlilik. OS o`zi ishlayotgan qurilmalar bilan birga ishonchli bo`lishi kerak.  OS foydalanuvchining aybi bilan vujudga kelgan   xatoni aniqlashi, uni tahlil qilishi va tiklash imkoniyatiga ega bo`lishi kerak. OS foydalanuvchining  o`zi tomonidan qilingan xatodan himoyalashi,  hech bo`lmaganda dasturiy muhitga keltiriladigan zararni minimumga olib kelishi kerak.

2.   Himoya. OS bajarilayotgan masalalarning o`zaro bir-biriga beradigan tasiridan himoyalash kerak.

3.   Bashorat. OS foydalanuvchi so`roviga bashoratchilik bilan javob berishi kerak. Foydalanuvchi buyruqlari sistemada qabul qilingan qoidalar asosida yozilgan bo`lsa, ularning ketma-ketligi qanday bo`lishidan qat'iy nazar natija bir xil bo`lishi kerak.

4.   Qulaylilik. Foydalanuvchiga OS ni taklif qilishdan maqsad resurslarni aniqlash va bu resurslarni boshqarish masalalarini yechishdan ozod qilishdir. Sistemani inson psixologiyasini hisobga olgan holda loyihalash kerak.

5.   Effektivlik. Resurslar taqsimotida OS foydalanuvchi uchun maksimal holda sistema resurslaridan foydalanish darajasini oshirishi kerak. Sistemaning o`zi esa iloji boricha kamroq resurslardan foydalanishi kerak. Resurslarning OS tomonidan band qilinishi foydalanuvchi imkoniyatlarini kamaytirishga olib keladi.

6.   Moslanuvchanlik. Sistema amallari foydalanuvchiga qarab sozlanishi mumkin.  Resurslar majmuasi OS effektivligi va samaradorligini oshirish maqsadida ko`paytirishi yoki kamaytirilishi mumkin.

7.   Kengaytiruvchanlik. Evolutsiya jarayonida OS ga yangi fizik va dasturiy resurslar qo`shilishi mumkin.

8.   Aniqlik. Foydalanuvchi sistema interfeysi darajasidan pastda sodir bo`ladigan jarayondan bexabar qolishi mumkin. Shu bilan birga foydalanuvchi sistema haqida qancha bilgisi kelsa shuncha bilish imkoniyatiga ega bo`lishi kerak. Bu holatda interfeys sistemasida qabul qilingan qoida va fizik qurilmalar ulanishi va o`zaro bog`liqligining funksional xarakteristikasi asosida amalga oshiriladi.

Avval qayd etganimizdek-OS ning asosiy vazifasi bu resurslar taqsimoti va boshqarishdan iborat. OS foydalanuvchini resurslar taqsimotidan ozod qilib kompyuterni uch xil rejimda ishlashini ta'minlashi mumkin: bir dasturli; ko`p dasturli; ko`p masalali.

   Bir dasturli rejim-kompyuterning barcha  resurslari  faqat bir dasturga xizmat qiladi.

Ko`p dasturli rejim (multidastur)-OS bir vaqtning o`zida bir biriga bog`liq bo`lmagan bir necha dasturlarga xizmat qiladi. Bunda resurslar dasturlar o`rtasida o`zaro  taqsimlanadi. Multidastur rejimi markaziy protsessor ish vaqti bilan «periferiya» qurilmalari ishini ta'minlashdan iborat. Bu usulning bir dasturli rejimdan afzalligi resurslardan effektiv foydalanish va berilgan masala yechilishini tezlatishdir.

Ko`p masalali rejim - multimasala rejimida bir vaqtning o`zida

bir necha masalaning parallel ishlashini ta'minlash  ko`zda  tutilgan. Bunda bir masalaning natijasi ikkinchi masala uchun berilganlar majmuasini tashkil qilishi ham mumkin. OS yechilayotgan masalalarning bir-biri  bilan bog`liqligini rejalashtiradi va nazorat qilib boradi. Ko`p dasturli rejimdan (dasturlar orasida vaqtni  taqsimlash prinsipi) farqli bu yerda barcha masalalar bo`yicha parallel ishlash ko`zda tutilgan. Ko`p masalali rejim faqat multisistemada (bir necha protsessor) tashkil qilinadi.

OS kompyuter va foydalanuvchi o`rtasidagi vositachi hisoblanadi. OS foydalanuvchi so`rovini analiz qiladi va uni bajarilishini ta'minlaydi. So`rov OS tilida qabul qilingan buyruqlar ketma-ketligi ko`rinishida bo`ladi. OS so`rovlarni turli rejimlarda bajarishi mumkin, shu sababli OS ni quyidagi tiplarga bo`lish mumkin:

- paket rejimi sistemasi;

- vaqtni taqsimlash sistemasi;

- real vaqt sistemasi;

- dialog sistemasi.

Paket rejimi-bu masalalar majmuasiga ishlov beruvchi sistema,  ya'ni bir yoki bir necha  foydalanuvchi  tomonidan  tayyorlangan topshiriqlarni bajaruvchi sistema. Masalalar majmuasi kompyuterga kiritilgandan so`ng foydalanuvchi bilan  uning masalasi o`rtasida muloqat qilish taqiqlangan. Bunday OS bir dasturli  yoki ko`p dasturli rejimlarda ishlashi mumkin.

Vaqtni taqsimlash-bir vaqtning o`zida bir necha foydalanuvchiga xizmat qilish va foydalanuvchiga o`z masalasi bilan muloqat qilish imkonini beradi.  Bir vaqtda ishlash effektiga protsessor vaqti va boshqa resurslarni turli foydalanuvchilar  tomonidan berilgan hisoblash jarayonlariga taqsimlash bilan erishiladi. OS kompyuterga kiritilayotgan topshiriqlar uchun navbat tashkil  qiladi va  har  biriga  navbat  asosida protsessordan foydalanish vaqtini aniqlaydi. Birinchi topshiriqni bajargandan so`ng OS uni navbatning oxiriga  olib  borib  qo`yadi va ikkinchi masalaga xizmat qiladi va h.z. Har bir masalaga xizmat qilish vaqti OS parametrlarida aniqlanadi.  Professional  dasturchi  OS ni tashkil qilish jarayonida bu vaqt birligini o`zgartirishi mumkin.

Real vaqt-sistema berilgan real vaqt oralig`ida topshiriqning bajarilishini ta'minlaydi. Bunda kompyuterdagi hisoblash jarayoni tezligi real vaqt o`tishiga hamohang bo`lishi kerak. Kompyuter bunday OS bilan odatda bir dasturli rejimda ishlaydi.

Muloqat operatsion sistemasi-yakka foydalanuvchi uchun mo`ljallangan bo`lib kompyuter bilan muloqatning qulay ko`rinishini ta'minlaydi. OS odatda bir dasturli rejimda ishlaydi.

Uzilishga ishlov beruvchi  modul  OS  tarkibiga  kiritilgan asosiy modullardan biri hisoblanadi. U foydalanuvchi dasturi bilan aloqani ta'minlaydi. Uzilishga ishlov beruvchi modul operativ xotiraga yuklanadi va u yerda kompyuter bilan ishlash seansi vaqtida saqlanib turadi. Bu modul komponentalari qism dasturlardan iborat bo`lib fayl sistemasi ishlashini, disk bilan berilganlarni almashishni va shu bilan birga maxsus holatlarni tahlil qilishni ta'minlaydi. Amaliy dasturdan bu qism dasturlarga murojaat qilinganda uzilishga ishlov beruvchi modul bajariladigan amallar parametrini oladi, uni tahlil qiladi va holatni ko`rinishiga qarab kerakli modullarga bir yoki bir necha murojatni hosil qiladi.

Amaliy dasturlarni ishga tushirish tashqi buyruqqa murojaat qilgandek amalga oshiriladi. Buyruq protsessori funksiyasiga buyruq fayllarini ishlatish ham yuklatilgan.  Buyruq faylning birontasi OS ni yuklagandan so`ng avtomatik tarzda bajariladi va foydanuvchiga faoliyat muhiti sozlanganligi haqida dalolat beradi. Avtomatik tarzda  bajariladigan buyruq foylalanuvchi ehtiyojiga qarab sistemali dasturchi tomonidan yaratiladi.  Buyruq  protsessori  berilgan satrda  yozilgan berilganlarni ketma-ket o`qiydi va tahlil qiladi. Berilganlar buyruq, tamg`a yoki izohdan iborat bo`lishi mumkin. Agar navbatdagi  satrda  biron  bir  dasturga  murojat qiluvchi buyruq bo`lsa, buyruq fayl ishini to`xtatib turiladi va chaqirilgan dastur bajariladi.  Dastur  o`z  ishini  yakunlagandan so`ng buyruq fayl o`z ishini davom ettiradi.

Buyruq protsessori xotiraga yuklanganda ikkita, doimo xotirada saqlanadigan rezedent va xotiraning foydalanuvchi uchun ochiq bo`lgan norezedent  qismga  bo`linadi.  Bunda ixtiyoriy dastur buyruq protsessorining norezedent qismini  o`chirib  yuborishi  mumkin.  Bu dastur o`z ishini yakunlaganda boshqaruv har doim buyruq protsessorining rezedent qismiga uzatiladi va u sistema diskidan yuklash orqali buyruq faylining norezedent qismini tiklaydi.  OS aynan shu ko`rinishda tashkil qilinganligi  sababli  qattiq  disk  resurslari yetarli  bo`lmasa yoki u umuman bo`lmasa sistemali yumshoq disk bo`lishi shart va u ishga tayyor holatda bo`lishi kerak.  OS  normal  ishlashini  ta'minlash  uchun  qattiq yoki  yumshoq disk o`rniga operativ xotirada tashkil qilingan virtual diskdan foydalanish mumkin.

OS tashqi  buyruqlari diskda alohida saqlangan dasturlar yordamida bajariladi. Ixtiyoriy OS ga turli amallarni bajarishga mo`ljallangan o`nlab dasturlar kiritilgan. Masalan, barcha OS larga kiritilgan qurilma drayveri deb nomlanadigan maxsus rezedent dasturlar kiritish-chiqarish sistemasini to`ldirish uchun qo`llaniladi. Drayverlar qo`shimcha tashqi qurilmalarni yoki mavjud qurilmalarni nostandart ishlatilishini ta'minlab beradi.  Real OS loyihalanganda fizik qurilmalar imkoniyatlari foydalanuvchi talabiga to`liq javob bera olmasa maxsus rezedent dasturlar yaratib kompyuter imkoniyatlarini kuchaytirish mumkin.

Mavjud OS ning bir-biridan farqi «sistema darajasi» bilan aniqlanadi.  Ya'ni konkret tipdagi kompyuter uchun mos OS qurish (ko`chirish) bilan aniqlanadi.  Bunda OS tannarxi kompyuter arxitekturasi, unga kirgan qurilmalar, berilganlarning ichki ko`rinishi bilan birga OS tarkibiga kiritilgan imkoniyatlarga bog`liq bo`ladi. Qaralayotgan  OS larning farqini faqat professional (sistemali) dasturchigina  farqlay oladi.  Odatda oddiy foydalanuvchiga bunday farqlar sezilmaydi. Bunday farqlar xotira hajmi,  berilganlarga ishlov  berish  vaqti,  sistema  imkoniyatlari va ishonchliligi bilan aniqlanadi.

Sistemada bajariluvchi dastur jarayonni tashkil qiladi. Jarayon-bu holatlarning yagona ketma-ketligidir. Jarayon bilan kompyuter resurslari va fayllar bilan bog`liq bo`ladi. Fayl-berilganlar va dasturiy bo`lishi mumkin. Jarayonda qatnashgan har bir fizik resurs albatta mavjud bo`lishi shart. Yangi jarayonni tashkil  qilishda  eski jarayondan nusxa olish yo`li bilan ham tashkil qilish mumkin, bu xolatda yangi jarayonning tugallanishi eski jarayon orqali ham amalga oshirilishi mumkin. Har bir jarayon o`z jarayonini yangi jarayon bilan almashtirib boshqaruvni yangi jarayonga berishi ham mumkin.

Ritchi va Tompson (1978) terminologiyasiga asosan dastur bajariladigan muhit- holat (obraz) deyiladi. Holat tarkibiga dastur va unga bog`liq bo`lgan berilganlar,  ochiq fayllar holati va joriy mundarija kiradi. Holat atributiga foydalanuvchi tomonidan kiritilgan ayrim identifikatorlar foydalanuvchi uchun ochiq deb  hisoblanadi.  Jarayonning  bunday tashkil qilinishi foydalanuvchiga qo`shimcha mamumot berish va jarayonga aralashish imkoniyatini beradi. Shuni aytish  kerakki barcha jarayonlar uchun ham foydalanuvchi atributi mavjud emas. Bunday holat jarayon yaratgan jarayonlarda vujudga keladi.  Bunday  jarayonlarga foydalanuvchi aralashuvi maxsus sistemali buyruqlar asosida amalga oshirilishi mumkin.  Jarayon-bu  loyihaning bajarilishi.  Sistemada jarayonga ko`makchi jarayonlar mavjud bo`ladi.

Sistemadagi ko`pgina jarayonlar kutish holatiga o`tishi berilganlarni kiritish va chiqarish yoki biron bir bir sistemali funksiyani bajarilishini kutish bilan bog`liq bo`ladi. Har bir real sistemada bir vaqtda mavjud bo`lgan jarayonlar chegaralangan.  Bu holat ko`proq kompyuterning real fizik imkoniyatlaridan kelib chiqadi.

Yordamchi qurilmalar.  Aksariyat qurilmalar bilan har bir oniy vaqtda faqat bitta masalaga xizmat qilishi mumkin. Qurilmalarning bunday  ko`rinishda  ishlashi  kompyuterdan  noeffektiv foydalanishga olib keladi.  Bunday hol  yechilayotgan masalaning hisoblash vaqti ko`p bo`lsa ayniqsa sezilarlidir. Tezkor qurilmalar foydalanuvchi uchun OS ning fayllarni boshqarish dasturi yordamida  taqsimlanadi.  Tezkor  qurilmalarda vujudga keladigan ushlanishlar ularning tez ishlashi va kiritish-chiqarish so`roviga  ketgan  vaqtini  inobatga olsak  umumiy jarayonni qoniqarli deb hisoblasak bo`ladi.  Kompyuter unumdorligiga salbiy ta'sir ko`rsatadigan faktorlardan asosiysi kiritish-chiqarish qurilmalarining sekin ishlashidir.  OS kompyuter unumdorligini oshirish uchun spuling mexanizmini ishga soladi. Spuling – kiritish-chiqarishga  mo`ljallangan  berilganlarni avtomatik tarzda diskga yozib qo`yuvchi dastur. Spuling tayyorlagan ma'lumot qurilma tayyor bo`lganda qo`yilgan masalaga qarab kiritiladi yoki chiqariladi.

Matematik ta'minot resurslari - berilganlar va dastur bajarilishini nazorat qiluvchi, foydalanuvchidan himoyalanmagan funksiyalar  majmuasidan  iborat bo`ladi.  Bu resurslar orasida sistemali rejalashtirish, sistema kutubxonalari, fayllarni boshqarish va kiritish-chiqarishga xizmat qiluvchi servis (xizmat ko`rsatuvchi) dasturlar mavjud.

Kiritish va chiqarish-bu kiritilayotgan va chiqarilayotgan berilganlarni ko`chirish jarayonidir. Berilganlarni boshqarish dasturlar orqali amalga oshiriladi.  Bular kiritish va chiqarish,  filtr va kommunikatsiya dasturlaridir. Bu dasturlar yordamida  foydalanuvchi berilganlarni  uzatishda o`z yo`nalishini tashkil qilishi mumkin. Berilganlar majmuasini ixtiyoriy qurilmaga va xotiraning ixtiyoriy adresiga yo`naltirishi mumkin. Filtrdan foydalanib berilganlarni tartiblash va so`ngra chiqarish oqimiga yo`naltirish mumkin.

Kommunikatsiya-bu ikki sistemali dasturni, buyruqni, dastur va buyruqni yoki buyruq va dasturni birlashtirish.  Bunday ko`rinishdagi  birlashtirish  bir  dastur  yoki  buyruqning natijasini boshqa dastur yoki buyruqga kiritish imkoniyatini  beradi.  Yo`naltirilgan kiritish-chiqarish bilan kommunikatsiya farqi: yo`naltirilgan kiritish-chiqarish bu berilganlarni o`qish yoki ularni «periferiya» qurilmasiga uzatishdir. Kommunikatsiya esa-bu sistema dasturlari va buyruqlari orasidagi o`zaro berilganlarni almashishdir.  Yani berilganlarni uzatish OS ichida amalga oshiriladi.

Virtual xotirani boshqarish. OS tarkibiga virtual (faraziy) xotiraga ishlov beruvchi dastur kiritiladi. Virtual xotira-bu taxmin (tasavvur) qilinadigan xotira.  Virtual xotira hajmi real fizik  xotira hajmidan ko`p bo`ladi.  Bunday usulni tanlab olish sabablari, birinchidan xotiraning har bir manzilni tanlashi bo`lsa, ikkinchidan  real operativ xotiraning tannarxi bir muncha qimmatligidandir. Shuni eslatib o`tish kerakki, albatta protsessor virtual xotiraga ishlov berishda real fizik xotiraga ishlov berishga nisbatan ko`proq vaqt sarflaydi.  Virtual xotira varaqma-varaq tashkil qilinadi.  Har bir varaqda aniqlangan xotiraning ma'lumot birligi uchun o`z manzili mavjud bo`ladi.  Bu manzillar  ketma-ketligi ularning  ko`rinishi va yozilishi har bir varaq uchun bir xil bo`ladi. Virtual xotiraning real adresi  hisoblanganda  varaqdagi  manzil qiymatiga varaq koeffitsiyenti qo`shiladi. Shu sababli manzillar chalkashligi oldi olinadi.  Ya'ni, agarda biz bir necha nomdagi ko`chani qarasak har bir ko`chada 13-uy mavjud bo`lsa,   har bir 13-uy manzili turli bo`ladi, chunki ko`chalar nomi turli.

Virtual tashqi xotirani boshqarish.  Virtual  tashqi  xotirani boshqarish  virtual ichki xotirani boshqarishga nisbatan bir muncha murakkabroq. Buning asosiy sababi ularning  hajmidadir.  Masalan: aholisi 50000 kishidan iborat bo`lgan shahardan barcha 13-chi uylarni topish, aholisi 5000000 kishidan iborat shahardagi barcha 13-chi uylarni topishga nisbatan ancha oson. Shu sababli tashqi xotiradagi real manzilni topish uchun turli usullardan foydalaniladi. Manzil bevosita varaq koeffitsiyenti  qo`shilishi bilan aniqlanadi va real adresdagi berilganlar tanlanadi.