İŞLETİM SİSTEMLERİ

1. İŞLETİM SİSTEMLERİ İşletim sisteminin, kolay ve hızlı kullanım, kaynak verimliliği gibi kıstasların dışında, ortamında saklanan bilgilerin, gerekse izinsiz erişimlere karşı korunmasının sağlanması gibi koruma ve güvenlikle ilgili başka işlevleri de vardır. Bu işlevlerde tanım içine katıldığı zaman işletim sistemlerini akademik olarak şu şekilde tanımlayabiliriz. Bilgisayar sistemini oluşturan donanım ve yazılım nitelikli kaynakları kullanıcılar arasında kolay, kaynakların kullanım verimliliğini en üst düzeyde tutmayı amaçlayan bir yazılım sistemidir.

2. Bilgisayar Yapısının Gösteriminde Kullanılan Model İşletim sistemi kullanıcı ile bilgisayar sistem kaynakları arasında yer alan bir yazılım katmanıdır. Bu yazılımın incelenmesi, denetimleri gerçekleştirilen donanım bileşenlerine ilişkin kimi özellik ve ayrıntıların bilinmesi gerektirir. Bu özellik ve ayrıntılar inceleneceği zaman gereksiz ayrıntılarda soyutlanmış ancak fiziksel gerçekliği yeteri kadar yansıtan bir yapısal model kullanmak, bu model üzerinde yer alan birleşenlerin yalın ve açık tanımlarını vermek sözel anlatımı kolaylaştırmak ve bu anlatımına açıklık kazandırmak açısından yararlı olacaktır.

3. Bilgisayar sistemi denildiği zaman, bilgisayarların, Ana işlem birimi Ana bellek Giriş/Çıkış birimleri Olarak adlandırılır. Bu üç temel birleşen bilgisayar sisteminin donanım yapısını oluşturan bir bütündür. Bu bütün incelendiği zaman tek bir işlem biriminin olduğu görülür. Diğer bir anlatım ile bilgisayar sisteminin tek işleyicili olduğu varsayılır.

4. Ana işlem biriminin kendisi incelendiğinde ise, Yazmaç/sayaç takımı Aritmetik mantık birimi Denetim birimi Olarak üç alt birleşenden oluşan bir modellemedir. Ana bellek, sözcüklerden oluşan bir dizi biçiminde düşünülmelidir.

5. Giriş çıkış birimleri de, Giriş/Çıkış sürücüsü Giriş/Çıkış arabirimi İkilisinin oluşturduğu bütün olarak kullanılacaktır. Ana işlem birimi, ana bellek, giriş/Çıkış birimleri bilgisayar sitem donanımını oluşturmak üzere bir yol çerçevesi içinde bütünleşecektir.

6. Bu bağlamda Giriş/Çıkış arabirimleri, Giriş/Çıkış sürücülerinin ile Ana işlem birimi, Ana bellek İkilisi ile bütünleşmesini sağlayan uyarlayıcı birimler olarak düşünülebilecektir.

7. Adres Yolu Sürücü 1 AİB Ana Bellek Giriş/Çıkış Ana Birimi Sürücü N 1 N Veri Yolu Denetim Yolu

8. Yol, ortak işlevleri uyarınca gruplanmış im ileti hatlarına verilen addır. Buna göre Adres Veri ve Denetim Yolları söz konusu edilecektir.

9. Adres Yolu; ana işlem biriminin, okuma ya da yazma amacıyla erişmek istediği, ana bellek sözcüğü ya da giriş/Çıkış arabirimi yazmacını belirlemede (adreslemede) kullandığı genelde tek yönlü hatlara; veri yolu, kimliği adres yolu üzerinde bulunan bellek sözcüğü ya da arabirim yazmaç içeriklerinin buralardan ana işlem birimi yazmaçlarına ya da ana işlem birimi yazmaçlarında buralara iletildiği çift yönlü hat grubuna verilen addır.

10. Adres ve veri yolu Veri yolu üzerinden iletilen adres ve veri imleri bir bütün olarak anlam ifade eder. Zira adres ve veri yolunu oluşturan her hat, aynı anda, aynı adres ya da veri sözcüğünün değişik bit değerlerini taşır. Denetim yolunu oluşturan hatlar ise, okuma-yazma, ve doğrudan bellek erişim istemleri, istem alındı imleri gibi, çoğu kez zaman içersinde birbirlerinden bağımsız olarak gelişen imleri taşır. Bir bilgisayar sisteminde, ana bellekte saklanan komutlar yorumlanarak ya ana bellekte ya da giriş/Çıkış arabirim yazmaçlarında tutulan veriler üzerinde, Temel aritmetiksel ve mantıksal işlemler gerçekleştirilir.

11. Bunun için, işlemin türünü belirleyen komutlara ve işlemin uygulanacağı verilere erişim gereklidir. Ana işlem biriminin temel etkinliğini oluşturan ana belleğe ya da giriş/Çıkış arabirim yazmaçlarına erişim mantığı, zaman çizeneği diye adlandırılan bir çizim yoluyla gösterilir. Zaman çizenekleri, bilgisayar donanımlarınca yürütülen alt düzey işlemleri açıklamada güçlü bir gösterim aracını oluşturur.

12. İşin Tanımı Kullanıcılar bilgisayar sistemlerinden ilgili programlarını çalıştırarak yararlanırlar. Bir programın çalıştırılması işletim sisteminin kabuk katmanınca yorumlanan RUN, EXECUTE gibi kimi sistem komutları aracılığı ile ya da sadece bu programın kütük adı verilen derlenmiş biçiminin saklandığı şekilde çalıştırılır.

13. Buna göre iş’i tanımlayacak olursak; Kullanıcıların sistemden bir bütün olarak ele alınmasını istedikleri işlem takımına verilen addır. İş, program kavramını genişleterek içeren bir kavramdır. Bu bağlamda, tek bir program da yine iş olarak adlandırılır. Bütün işletim sistemleri kullanıcılarına iş tanımlama imkanları sunarlar.

14. Kişisel bilgisayarlara yönelik MS_DOS işletim sisteminde iş tanımlama, bu amaç için öngörülmüş kütükler kullanarak yapılır. Kullanıcılar bir bütün olarak işletilmesini istedikleri komut ya da programlarını, türü .BAT olan özel bir kütüğün içine, istedikleri işletim sırasında yazarlar. Tanımlanan iş, bu özel kütüğün adı verilerek çalıştırılır.

15. Unix işletim sisteminde de MS-DOS kapsamında açıklanan benzer bir yolla iş tanımı yapılır. Kullanıcılar, yine bir bütün olarak işletilmesini istedikleri komut ya da program adlarını, metin türü bir kütüğün içine istedikleri işletim sırasında yazarlar. İşletilir(x) özelliği kazandırılan bu kütüğün adı verilerek tanımlanan iş çalıştırılır.

16. Gerek MS-DOS gerek UNİX işletim sistemlerinde, bir kütük içinde sıralanan komutları, giriş kütüğü adı, Seçenek numarası gibi işletim aşamasında sağlanacak parametrelerle donatmak ya da bu komutları, işlem akışı sırasında ortaya çıkan koşullara bağlı gerçekleştirmek de olanaklıdır.

17. Bu gerekçeye dayalı olarak kimi zaman iş tanımı ya da iş denetim dillerinden söz edilir. Örneğin: Unix işletim sisteminde bir iş tanımı yapabilmek için kodlar aşağıdaki gibi yazılır. Cd/usr/$altklv Sort<$kutukl>yenikut Cmp –s yenikut eskikut İf test $? –eq 1 Then Program<yenikut fi

18. Burada if ve fi komutları unix işletim sistemi dilinde iş denetim dili komutlarıdır.y Yzılan komut dizesine göre; usr/$altklv komut satırında kılavuz altındaki, <$kutukl komut satırında kütüğün sıralanması Yenikut komut satırında sıralı kütüğün yenikut içinde oluşturulması yenikut eskikut komut satırında yenikut ile eskikut karşılaştırılması, bu kütükler aynı değilse yenikut ile programın çalıştırılmasını gerçekleştiren komut satırlarıdır. Burada Unix kuralları gereği $ işareti ile başlayan değişken adları, işe, işletimin başlama esnasında sunulacak parametreleri göstermektedir.

19. Bu da şu anlama gelmektedir. Sıralanacak kütük ile bu kütüğün bulunduğu alt kılavuz adı, işletim aşamasında işe aktarılacak parametreler şeklinde yazılmıştır. Söz konusu iş çalıştırılırken iş adımlarını içeren kütük adının yanında, ilgili alt kılavuz adı ile sıralanacak kütük adı girilecektir. Burada cmp komutu, -s anahtarı ile çalıştırılarak karşılaştırma sonucu, bir alt satırda ? ile belirtilen durum değişkeni içinde oluşturulmaktadır.

20. İŞ TANIMLAMALA TEK İŞ VE ÇOK İŞ DÜZENİ TANIMLARI Tek iş ve çok iş düzenleri bilgisayar sistemleri üzerinde yürütülen işletim düzenleridir. Buna göre;

21. Tek İş Düzeni (MONOPROGRAMMING) Bir bilgisayar sisteminde, aynı anda tek bir iş işletime alınabiliyor ise kurulan işletim düzenine tek iş düzeni denir. Bu düzen içinde tüm sistem kaynakları, aynı anda tek bir iş, dolayısıyla tek bir kullanıcı tarafından tüketilir. Tek iş düzeni, genel amaçlı bilgisayar sistemlerinin kısıtlı kaynaklara sahip olduğu ilk yıllarda kullanılmış, sonradan da bilgisayar donanımlarının ucuzlamasına koşut olarak tüm kaynakların tek bir kullanıcıya adandığı kişisel bilgisayarlarda da geçerli olmuştur.

22. Çok İş Düzeni (MULTIPROGRAMMING) Çok iş düzeni, tek iş düzeninin yetersizliklerini aşmak üzere ortaya çıkan bir düzendir. Bir bilgisayar sisteminde, birden çok iş, aynı anda işletime alınabiliyor ise kurulan işletim düzenine çok iş düzeni denir. Bir işin işletimi sonlanmadan diğer işlerin de işletimlerinin başlatılması demektir. Birden çok işin aynı anda işletime alınabilmesi, sistem kaynaklarının bu işler arasında eşzamanlı olarak paylaştırılması demektir.

23. Bir bilgisayar sistemini oluşturan ana işlem birimi, ana bellek ve Giriş/Çıkış birimleri, işlem hızları yönünden ele alındıklarında farklılıklar gösterir. Bu birimler üzerinde işlem hızlarından söz edebilmek için, öncelikle bu birimlere özgü temel işlemlerin tanımı gerekir. Bilgisayar sistemini oluşturan donanım birleşenlerin temel işlemleri dendiğinde bu birimlerin bir sefer gerçekleştirebildikleri, alt adımlara bölünmeden ele alınan işlemler anlaşılır.

24. Buna göre, Ana işlem birimi üzerinde yürütülen temel işlem komut işlemi, Ana bellek üzerinde yürütülen temel işlem sözcüğe erişim, Giriş/Çıkış birimi üzerinde yürütülen temel işlem ile ilgili sürücü düzeyinde saklanan bir birimlik bilgiye erişim işlemidir.

25. [1]Öbek: Disk sürücü bir ya da birkaç dönen plakadan oluşur. Plakalar üzerinde bilgi iç içe izler biçiminde kaydedilir. İzler belirli sayıda sektöre bölünür. Giriş/Çıkış biriminde bir seferde okunup yazılabilen veri birimi, burada fiziksel disk öbeği ya da sadece öbek olarak adlandırılır. Ana işlem birimi ve ana bellek üzerinde yürütülen temel işlemler, hızları açısından büyük ayrım göstermezler. Komut işletimi birkaç bellek erişiminden oluşmaktadır. Giriş/Çıkış birimleri üzerinde yürütülen temel işlem hızları ise, ana işlem birimi ve ana bellek üzerinde yürütülen temel işlem hızlarına göre düşüktür. Bir disk sürücüden bir öbek([1]) lik bilginin okunması için gerekli ortalama süreyi, bir makine komutunun ortalama işletim süresiyle karşılaştırmak, bu ayrımı örneklemek için yeterlidir.

26. Tek iş düzeninin uygulandığı sistemlerde ana işlem birim, program işletimini sürdürebilmek için ilgili öbeğin ana belleğe aktarılmasını beklemekten başka bir şey değildir. Başka bir ifade ile ana işlem birimi, yüz binlerce komut işletilebildiği bir süre boyunca boş durumda bekler. Ana işlem biriminin daha verimli kullanılabilmesi için, bu birimin bekler durumda kaldığı süreleri kısaltmakla olanaklıdır. Bunun yolu da birden fazla işi işletime almakla olur. Aynı anda da birden çok işin işletime alınabilmesi demek bir işin sonlanmadan diğer işlerinde işletimlerinin başlatılması demektir. Bu da çok iş düzeninin kuruması demektir.