Chapter 1: Introduction Operating System Concepts Essentials PDF

Chapter 1: Introduction Operating System Concepts Essentials– 8th Edition Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Chapter 1: Introduction What Operating Systems Do Computer-System Organization Computer-System Architecture...

Chapter 1: Introduction Operating System Concepts Essentials– 8th Edition Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Chapter 1: Introduction What Operating Systems Do Computer-System Organization Computer-System Architecture Operating-System Structure Operating-System Operations Process Management Memory Management Storage Management Protection and Security Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.2 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  What is an Operating System? A program that acts as an intermediary between a user of a computer and the computer hardware ‫برنامج يعمل كوسيط بني مستخدم جهاز كمبيوتر‬ Operating system goals: ‫وأجهزة الكمبيوتر‬ Execute user programs and make solving user problems easier Make the computer system convenient to use Use the computer hardware in an efficient manner :‫أهداف نظام التشغيل‬ ‫تنفيذ برامج املستخدم وجعل حل مشاكل املستخدم أسهل‬-1 ‫ اجعل نظام الكمبيوتر مناسبا لالستخدام‬- 2 ‫ استخدم أجهزة الكمبيوتر بطريقة فعالة‬- 3 Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.3 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Computer System Structure ‫هيكل نظام الكمبيوتر‬ ‫يمكن تقسيم نظام‬ Computer system can be divided into four components: ‫الكمبيوتر إلى أربعة‬ :‫مكونات‬ Hardware – provides basic computing resources ‫ توفر موارد الحوسبة األساسية‬- ‫األجهزة‬  CPU, memory, I/O devices ‫ أجهزة‬،‫ الذاكرة‬،‫وحدة املعالجة املركزية‬ Operating system ‫اإلخراج‬/‫اإلدخال‬ ‫ تحدد‬- ‫برامج التطبيق‬ ‫الطرق التي يقوم بها‬  Controls and coordinates use of hardware among various ‫النظام تستخدم املوارد‬ applications and users ‫لحل مشاكل الحوسبة‬ ‫في مستخدمون‬ Application programs – define the ways in which the system ،‫معالجات النصوص‬ resources are used to solve the computing problems of the ‫ متصفحات‬،‫املجمعات‬ ‫ قاعدة البيانات‬،‫الويب‬ users ‫ ألعاب الفيديو‬،‫األنظمة‬  Word processors, compilers, web browsers, database systems, video games ‫نظام تشغيل‬ Users ‫يتحكم وينسق استخدام األجهزة من بني مختلف‬ ‫التطبيقات واملستخدمني‬  People, machines, other computers ‫ الناس واآلالت وأجهزة‬- ‫مستخدمون‬ ‫الكمبيوتر األخرى‬ Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.4 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Four Components of a Computer System Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.5 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Operating System Definition ‫تعريف نظام التشغيل‬ OS is a resource allocator Manages all resources Decides between conflicting requests for efficient and fair resource use ‫نظام التشغيل هو مخصص للموارد‬ ‫يدير جميع املوارد يقرر بني الطلبات املتضاربة للحصول على موارد فعالة وعادلة استخدام‬ OS is a control program Controls execution of programs to prevent errors and improper use of the computer ‫نظام التشغيل هو برنامج تحكم‬ ‫يتحكم في تنفيذ البرامج ملنع األخطاء واالستخدام غير السليم من الكمبيوتر‬ Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.6 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Computer System Organization ‫تنظيم نظام الكمبيوتر‬ Computer-system Organization One or more CPUs, device controllers connect through common bus providing access to shared memory ‫تنظيم نظام الكمبيوتر‬ ‫ تتصل وحدات‬،‫وحدة معالجة مركزية واحدة أو أكثر‬ ‫التحكم في األجهزة من خالل املشترك حافلة توفر‬ ‫الوصول إلى الذاكرة املشتركة‬ A modern Computer System Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.7 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Computer-System Architecture ‫هندسة نظام الكمبيوتر‬ Most systems use a single general-purpose processor. Multiprocessors systems growing in use and importance Also known as parallel systems, tightly-coupled systems Advantages include: 1. Increased throughput 2. Economy of scale 3. Increased reliability – graceful degradation or fault tolerance.‫تستخدم معظم األنظمة معالجا واحدا لألغراض العامة‬ ‫أنظمة املعالجات املتعددة تنمو في االستخدام واألهمية‬ ‫ األنظمة املقترنة بإحكام‬،‫تعرف أيضا باسم األنظمة املتوازية‬ :‫تشمل املزايا ما يلي‬ ‫ زيادة اإلنتاجية‬.1 ‫ اقتصاد الحجم‬.2 ‫خطاء‬ Operating System Concepts ‫م–ع األ‬8 ‫ح‬Edition th Essentials ‫شيق أو التسام‬ 1.8 ‫التدهور الر‬ ‫املوثوقية‬Silberschatz, ‫ زيادة‬Galvin and Gagne ©2011  Operating System Structure ‫هيكل نظام التشغيل‬ :‫البرمجة املتعددة‬ Multiprogramming: a) Single program cannot keep CPU and I/O devices busy at all times ‫أ( ال يمكن لبرنامج واحد أن يبقي وحدة املعالجة املركزية وأجهزة‬ b) Timesharing ‫ اإلخراج مشغولة في جميع األوقات‬/ ‫اإلدخال‬ c) Virtual memory ‫ب( تقاسم الوقت‬ ‫ج( الذاكرة االفتراضية‬ d) One job selected and run via job scheduling ‫د( وظيفة واحدة تم اختيارها وتشغيلها من خالل جدولة الوظائف‬ ،(‫اإلخراج على سبيل املثال‬/‫عندما يتعني عليه االنتظار )لإلدخال‬ When it has to wait (for I/O for example), OS switches to another job Timesharing (multitasking) is logical extension in which CPU switches jobs so frequently that users can interact with each job while it is running, creating interactive computing Each user has at least one program executing in memory process If several jobs ready to run at the same time  CPU scheduling If processes don’t fit in memory, swapping moves them in and out to run Virtual memory allows execution of processes not completely in memory ‫املشاركة الزمنية )تعدد املهام( هي امتداد منطقي تقوم فيه وحدة املعالجة املركزية بتبديل الوظائف‬ ‫ مما يخلق‬،‫في كثير من األحيان بحيث يمكن للمستخدمني التفاعل مع كل وظيفة أثناء تشغيلها‬ ‫الحوسبة التفاعلية‬ process ‫كل مستخدم لديه برنامج واحد على األقل ينفذ في الذاكرة‬ ‫جدولة وحدة املعالجة املركزية‬ ‫إذا كانت العديد من الوظائف جاهزة للتشغيل في نفس الوقت‬ ‫ فإن التبديل ينقلها إلى الداخل والخارج للتشغيل‬،‫إذا كانت العمليات ال تتناسب مع الذاكرة‬ Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.9 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011 ‫تسمح الذاكرة االفتراضية بتنفيذ العمليات غير الكاملة في الذاكرة‬  Memory Layout for Multiprogrammed System Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.10 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Process Management ‫إدارة العمليات‬ A process is a program in execution. It is a unit of work within the system. Program is a passive entity, process is an active entity. ،‫ البرنامج هو كيان سلبي‬.‫ إنها وحدة عمل داخل النظام‬.‫العملية هي برنامج قيد التنفيذ‬.‫والعملية هي كيان نشط‬ Process needs resources to accomplish its task CPU, memory, I/O, files Initialization data ‫ الذاكرة‬،‫تحتاج العملية إلى املوارد إلنجاز مهمتها وحدة املعالجة املركزية‬ ‫ امللفات‬،‫اإلخراج‬/‫ اإلدخال‬، - 1 ‫ بيانات التهيئة‬- 2 Process executes instructions sequentially, one at a time, until completion..‫ حتى االنتهاء‬،‫ واحدة تلو األخرى‬،‫تنفذ العملية التعليمات بالتتابع‬ Typically system has many processes, some user processes, some operating system processes running concurrently on one or more CPUs. ‫ وبعضها‬،‫ وبعض عمليات املستخدم‬،‫عادة ما يحتوي النظام على العديد من العمليات‬ ‫عمليات نظام التشغيل التي تعمل بشكل متزامن على واحد أو أكثر وحدات املعالجة‬.‫املركزية‬ Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.11 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Process Management Activities ‫أنشطة إدارة العمليات‬ process management activities: :‫أنشطة إدارة العمليات‬ Creating and deleting both user and system processes Suspending and resuming processes Providing mechanisms for process synchronization Providing mechanisms for process communication Providing mechanisms for deadlock handling Scheduling processes and threads on the CPUs ‫ إنشاء وحذف كل من عمليات املستخدم والنظام‬- 1 ‫ تعليق العمليات واستئنافها‬- 2 ‫ توفير آليات ملزامنة العملية‬- 3 ‫ توفير آليات لالتصال بالعملية‬- 4 ‫ توفير آليات للتعامل مع الجمود‬- 5 ‫على وحدات املعالجة املركزية‬ Operating System Concepts Essentials – 8 Edition th 1.12 ‫جدولة العمليات والخيوط‬- 6 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Memory Management ‫إدارة الذاكرة‬ Memory management activities: :‫أنشطة إدارة الذاكرة‬ Keeping track of which parts of memory are currently being used and by whom. Deciding which processes (or parts thereof) and data to move into and out of memory. Allocating and de-allocating memory space as needed..‫ تتبع أجزاء الذاكرة املستخدمة حاليا ومن قبل من‬- 1 ‫ تحديد العمليات )أو أجزاء منها( والبيانات التي يجب االنتقال إليها و خارج‬-2.‫الذاكرة‬.‫ تخصيص مساحة الذاكرة وحذفها حسب الحاجة‬- 3 Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.13 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Storage Management ‫إدارة التخزين‬ File-System management activities: Creating and deleting files and directories. Primitives to manipulate files and dirs. Mapping files onto secondary storage. Backup files onto stable (non-volatile) storage media. :‫أنشطة إدارة نظام امللفات‬.‫ إنشاء وحذف امللفات والدالئل‬- 1.dirs ‫ بدائيات ملعالجة امللفات و‬- 2.‫ تعيني امللفات على التخزين الثانوي‬- 3.(‫ قم بنسخ امللفات احتياطيا على وسائط تخزين مستقرة )غير متطايرة‬- 4 Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.14 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Protection and Security ‫الحماية واألمن‬ Protection – any mechanism for controlling access of processes or users to resources defined by the OS Security – defense of the system against internal and external attacks worms, viruses. Systems generally first distinguish among users, to determine who can do what User identities (user IDs, security IDs) include name and associated number. User ID then associated with all files, processes of that user to determine access control Group identifier (group ID) allows set of users to be defined and controls managed, then also associated with each process, file ‫ أي آلية للتحكم في الوصول إلى العمليات أو‬- ‫الحماية‬ ‫املستخدمون إلى املوارد التي يحددها نظام التشغيل‬.‫ الدفاع عن النظام ضد الهجمات الداخلية والخارجية الديدان والفيروسات‬- ‫األمن‬ ‫ لتحديد من ماذا يمكنك أن تفعل؟‬،‫تميز األنظمة بشكل عام أوال بني املستخدمني‬.‫تتضمن هويات املستخدم )معرفات املستخدم ومعرفات األمان( االسم و الرقم املرتبط‬ ‫ثم يرتبط معرف املستخدم بجميع امللفات وعمليات ذلك املستخدم إلى تحديد التحكم في الوصول‬ ‫ ملف‬،‫ ثم ترتبط أيضا بكل عملية‬،‫يسمح معرف املجموعة )معرف املجموعة( بتحديد مجموعة من املستخدمني و عناصر التحكم املدارة‬ Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.15 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Question No. 1 is logical extension in which CPU switches jobs so frequently that users can interact with each job while it is running, creating interactive computing CPU scheduling Timesharing Swapping Virtual memory Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.16 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Question No. 2 defense of the system against internal and external attacks Security Multiprogramming Protection System call Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.17 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Question No. 3 Controls and coordinates use of hardware among various applications and users Process CPU scheduling Virtual memory Operating system Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.18 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Question No. 4 Which of the following is a memory management activitie. Creating and deleting files and directories Providing mechanisms for process communication Allocating and de-allocating memory space as needed Mapping files onto secondary storage Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.19 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011  Question No. 5 is a program in execution. Virtual memory Operating system System call A process Operating System Concepts Essentials – 8th Edition 1.20 Silberschatz, Galvin and Gagne ©2011