محاضرة نظم التشغيل الرابعة PDF

‫نظم التشغيل‬ ‫المحاضرة الرابعة‬  ‫محتويات المحاضرة السابقة‪:‬‬ ‫‪ ‬النظم الدفعية البسيطة‬ ‫‪ ‬النظم الدفعية متعددة البرمجة‬ ‫‪ ‬االجزاء الرئيسية للنواة والتى تشترك بها انظمة‬ ‫التشغيل الحديثة ‪.‬‬ ‫‪ -‬برمجي...

‫نظم التشغيل‬ ‫المحاضرة الرابعة‬  ‫محتويات المحاضرة السابقة‪:‬‬ ‫‪ ‬النظم الدفعية البسيطة‬ ‫‪ ‬النظم الدفعية متعددة البرمجة‬ ‫‪ ‬االجزاء الرئيسية للنواة والتى تشترك بها انظمة‬ ‫التشغيل الحديثة ‪.‬‬ ‫‪ -‬برمجيات إدارة العمليات أو المهام ‪.‬‬ ‫‪ -‬برمجيات إدارة الذاكرة (الرئيسية‬ ‫والثانوية )‬ ‫‪ -‬برمجيات إدارة عملية االدخال واالخراج‬ ‫‪ -‬برمجيات إدارة إدارة الملفات‬ ‫‪ -‬برمجيات إدارة الشبكة‬ ‫‪ -‬برمجيات الحماية‬  ‫محتويات المحاضرة الرابعة‪:‬‬ ‫إدارة الذاكرة الرئيسية‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫اساليب ادارة الذاكرة الرئيسية‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫استراتيجيات تسكين العمليات‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫الذاكرة االفتراضية (الظاهرية)‪.‬‬ ‫‪‬‬  ‫إدارة الذاكرة الرئيسية ‪:‬‬ ‫ال يعمل جهاز الحاسوب بدون ذاكرة رئيسية (‪ ، )RAM‬النها تعتبر متطلبا‬ ‫ ‬ ‫اساسيا لتنفيذ البرامج ‪ ،‬فاليمكن تنفيذ برنامج مالم يخزن بداخلها وحفظها‬ ‫فيما يسمى ب(القرص الصلب) ألن المعالج اليتعامل اال مع الذاكرة‬ ‫الرئيسية والمسجالت التى بداخله‪.‬‬ ‫كبر حجم الذاكرة يمكنها من خدمة عدد كبير من العمليات بينما سرعتها‬ ‫ ‬ ‫تزيد من سرعة الوصول للمعلومة ‪.‬او تنفيذ البرنامج بسرعة ‪.‬‬ ‫مثال ‪ :‬عندما تشترى جهاز حاسوب بمواصفات ‪ ، MB RAM 2‬هذا‬ ‫ ‬ ‫يعنى ان جهازك يحتوى على ذاكرة رئيسية حجمها ‪ 2‬ميغابايت‬ ‫‪ 2097152= 2*1024*1024‬بايت ؛ والبايت يعادل‬ ‫وهذا يمثل‬ ‫حرف يعنى لدينا اكثر من ‪ 2‬مليون حرف ‪.‬‬ ‫مواصفات الذاكرة المثالية ‪:‬‬  ‫مثال توضيحى ‪ :‬أراد أحمد إدخال بيانات‬ ‫طباعة كتاب بإستخدام ميكروسوفت وورد ‪،‬‬ ‫فقام ‪:‬‬ ‫‪ ‬بفتح الحاسب فظهر سطح المكتب ‪.‬‬ ‫‪ ‬نقر نقرا مزدوجا على الوورد ففتح البرنامج وظهرت نافذته أمام أحمد ‪.‬‬ ‫‪ ‬بدأ أحمد بإدخال البيانات فأدخل جزء من البيانات مثال ‪ 3‬صفحات ثم قام بحفظ‬ ‫الملف ‪.‬‬ ‫‪ ‬مرة اخرى ادخل ‪ 4‬صفحات ولكن قبل حفظ الملف مرة أخرى إنفصل التيار‬ ‫الكهربى عن الحاسب فأغلق الجهاز ‪.‬‬ ‫‪ ‬س‪ :‬أذا فتح أحمد الحاسب مرة أخرى وفتح ملف وورد السابق ‪ ،‬هل سيجد ‪3‬‬ ‫صفحات أم ‪ 7‬صفحات؟ ولماذا ؟‬ ‫االجابة ‪ 3 :‬صفحات فقط ألنه ‪:‬عندما بدأ أحمد باإلدخال على الشاشة هذا‬ ‫يعنى أن البيانات تنتقل من لوحة المفاتيح الى الذاكرة ومن الذاكرة الى الشاشة‬ ‫دون أن يكون لها عالقة بالقرص الصلب ‪.‬‬  ‫اساليب ادارة الذاكرة الرئيسية ‪:‬‬ ‫نجد أن هنالك عدة عمليات يتم تنفيذها فى نفس الوقت لذا هذا يتطلب تقسيم‬ ‫الذاكرة الى عدة قطاعات لكى يتم تسكين العمليات المراد تنفيذها ‪ ،‬لذا تم‬ ‫تقسيم الذاكرة الى نوعين اساسيان ‪:‬‬ ‫‪.1‬التقسيم الثابت للذاكرة ‪. Fixed Partition‬‬ ‫‪.2‬التقسيم الديناميكى للذاكرة ‪. Variable Partition‬‬ ‫‪.1‬التقسيم الثابت للذاكرة ‪: Fixed Partition‬‬ ‫‪ o‬هو تقسيم الذاكرة إلى قطاعات ثابتة محددة على أن يخصص لكل عملية‬ ‫القطاع المناسب لها ‪ ،‬ولكن يمكن أن يكون هنالك مجموعة من القطاعات‬ ‫غير مشغولة ‪.‬وذلك لعدم وجود عملية بنفس الحجم‪.‬‬ ‫‪ o‬يمكن أن يتم تسكين عملية فى قطاع أكبر من حجمها لعدم وجود الحجم‬  ‫اساليب ادارة الذاكرة الرئيسية ‪:‬‬ ‫‪ o‬الحل الوحيد لهذه المشكلة هو أن تصنف جميع العمليات فى صف واحد‬ ‫حسب أولويتها او حسب قدومها (‪ ، )FIFO‬وبعد ذلك يقوم بمسح جميع‬ ‫القطاعات غير المشغولة ثم يختار أنسب قطاع لهذه العملية من حيث‬ ‫الحجم ‪.‬‬ ‫‪ o‬نجد ان حجم العملية غير ثابت ‪ :‬مثال اذا كان هنالك برنامج نريد تنفيذه‬ ‫(يوضح مناطق‬ ‫فأنه يحتاج الى ادخال بيانات للتنفيذ ‪.‬الشكل‬ ‫تسكين العمليات بالذاكرة)‬ ‫ولذلك ماذا نفعل اذا زاد حجم العملية عن حجم القطاع الذى توجد فيه؟‬ ‫‪ ‬الحل األول ‪ :‬عند تسكين العملية يجب مراعاة أن تكون‬ ‫فى قطاع اكبرقليل من حجمها ‪.‬‬ ‫‪ ‬الحل الثانى ‪ :‬نقوم بنقل العملية من الذاكرة الرئيسية للثانوية ‪.‬‬  ‫مثال للتقسيم الثابت للذاكرة ‪:‬‬ ‫إذا كان لدينا أربعة عمليات (‪ ) p1,p2,p3,p4‬وكانت تلك العمليات تحتاج الى‬ ‫المساحات (‪ ) 150K, 120K , 20K ,80 K‬على التوالى ‪ ،‬المطلوب‬ ‫بالرسم وضح الكيفية التى يقوم بها مدير الذاكرة الرئيسية بتسكين تلك‬ ‫العمليات علما بأن الحجم الكلى للذاكرة الرئيسية ‪ 500K‬مقسمة‬ ‫‪.) 200K‬‬ ‫‪p1‬‬ ‫‪,140 K,50K,‬‬ ‫‪p2 50K,30,30‬‬ ‫القطاعات التالية ‪p3( :‬‬ ‫‪p4‬‬ ‫الى‬ ‫‪80 k‬‬ ‫‪20 k‬‬ ‫‪120 k‬‬ ‫‪150 k‬‬  ‫‪p1‬‬ ‫‪p2‬‬ ‫‪p3‬‬ ‫‪p4‬‬ ‫‪80 k‬‬ ‫‪20 k‬‬ ‫‪120 k‬‬ ‫‪150 k‬‬ ‫حل المثال ‪:‬‬ ‫فراغا‬ ‫ت‬ ‫داخل‬ ‫القطا‬ ‫ع‬ ‫شكل الذاكرة بعد التقسيم وقبل‬ ‫شكل الذاكرة بعد‬ ‫تسكين العمليات‬ ‫تسكين العمليات‬  ‫استراتيجيات تسكين العمليات ‪:‬‬ ‫هنالك عدة استراتيجيات يستخدمها مدير الذاكرة لتسكين العملية‬ ‫منها ‪:‬‬ ‫‪.1‬إستراتيجية المكان االول (‪:)First -Fit‬‬ ‫تعمل على مبدأ تسكين العملية فى أول قطاع يمكن أن يستوعبها ‪ ،‬فهى‬ ‫التحتاج للبحث فى كل القطاعات المتاحة بالذاكرة ‪،‬فقط تحمل فى اول قطاع‬ ‫تجده يكون حجمه أكبر أويساوى حجم البرنامج‪.‬‬ ‫‪.2‬إستراتيجية المكان االحسن أو األنسب (‪:)Best - Fit‬‬ ‫تعمل على مبدأ تسكين العملية فى أقل قطاع به فراغ من حيث الحجم‬ ‫يمكن أن يستوعبها‪.‬حيث يتم البحث عن كل القطاعات المتاحة بالذاكرة‬ ‫وأختيار ه ثم تحميل العملية الى الذاكرة‪.‬‬ ‫‪.3‬إستراتيجية المكان االكبر (‪:)Worst - Fit‬‬  ‫مثال الستراتيجيات التسكين ‪:‬‬ ‫‪300،‬‬  ‫اساليب ادارة الذاكرة الرئيسية ‪:‬‬ ‫‪.2‬التقسيم الديناميكى للذاكرة ‪: Variable Partition‬‬ ‫‪ o‬وهى تقسيم الذاكرة إلى قطاعات حسب حجم العمليات بحيث تعطى‬ ‫كل عملية قطاعا اكبر بقليل من المساحة المطلوبة وذلك تجنبا لنمو‬ ‫العملية ‪،‬ألن العملية اثناء تنفيذها يمكن ان تحتاج الى ادخال بيانات او‬ ‫يمكن ان تنتج العملية عملية اخرى‪.‬‬ ‫‪ o‬توجد فى هذه الطريقة مشكلة الفراغات حيث توجد فراغات بين‬ ‫القطاعات المشغولة وتسمى بالفراغات الخارجية ولكن تكون موجودة‬ ‫لفترة بسيطة ألن عند إنتهاء العملية من التنفيذ يقوم مدير الذاكرة بدمج‬ ‫هذا الفراغ مع الجزء الذى كانت تشغله العملية‬  ‫مثال للتقسيم الديناميكى للذاكرة‪:‬‬ ‫يوضح الشكل التالى قائمة العمليات وزمن تشغيلها ‪ ،‬المطلوب رسم حالة‬ ‫الذاكراة عن انتهاء كل عملية من التنفيذ مستخدما فى تسكين العمليات‬ ‫زمن المعالجة‬ ‫الديناميكى للذاكرة‪.‬‬ ‫المساحة‬ ‫العملية‬ ‫طريقة التقسيم‬ ‫‪10 M/Sec‬‬ ‫‪60 k‬‬ ‫‪Process 1‬‬ ‫‪5 M/Sec‬‬ ‫‪100 k‬‬ ‫‪Process 2‬‬ ‫‪15 M/Sec‬‬ ‫‪30 k‬‬ ‫‪Process 3‬‬ ‫‪8 M/Sec‬‬ ‫‪70 k‬‬ ‫‪Process 4‬‬ ‫‪20 M/Sec‬‬ ‫‪50 k‬‬ ‫‪Process 5‬‬  ‫مثال للتقسيم الديناميكى للذاكرة‪:‬‬ ‫‪OS‬‬ ‫‪OS‬‬ ‫‪Process 1‬‬ ‫‪Process 1‬‬ ‫‪Process 2‬‬ ‫‪Process 3‬‬ ‫‪Process 3‬‬ ‫‪Process 4‬‬ ‫‪Process 4‬‬ ‫‪Process 5‬‬ ‫‪Process 5‬‬ ‫الذاكرة الرئيسية بعد‬ ‫حالة الذاكرة بعد انتهاء‬ ‫تسكين العمليات‬ ‫العملية ‪P2‬‬  ‫مثال للتقسيم الديناميكى للذاكرة‪:‬‬ ‫‪OS‬‬ ‫‪OS‬‬ ‫‪Process 1‬‬ ‫‪Process 3‬‬ ‫‪Process 3‬‬ ‫‪Process 5‬‬ ‫‪Process 5‬‬ ‫حالة الذاكرة بعد انتهاء‬ ‫حالة الذاكرة بعد انتهاء‬ ‫العملية ‪P4‬‬ ‫العملية ‪P1‬‬  ‫مثال للتقسيم الديناميكى للذاكرة‪:‬‬ ‫‪OS‬‬ ‫‪OS‬‬ ‫‪Process 5‬‬ ‫حالة الذاكرة بعد انتهاء‬ ‫حالة الذاكرة بعد انتهاء‬ ‫العملية ‪P3‬‬ ‫العملية ‪P5‬‬  ‫الذاكرة االفتراضية (الظاهرية)‪Virtual‬‬ ‫‪: Machine‬‬ ‫تتمثل مشكلة مستخدمى الحاسوب فى البرامج فى إحتياج البرنامج الى‬ ‫‪‬‬ ‫مساحة تخزينية اكبر من المساحة المتاحة ‪.‬‬ ‫كان الحل هو تجزئة البرنامج من قبل المبرمج إلى أجزاء تسمى‬ ‫‪‬‬ ‫بالطبقات‪ ،‬بحيث تبدأ التنفيذ من الطبقة االولى أوال ‪ ،‬وعندما تنتهى‬ ‫تستدعى طبقة أخرى ‪ ،‬ويتم المبادلة بينهما الى داخل وخارج الذاكرة من‬ ‫قبل نظام التشغيل حسب الحاجة ‪.‬‬ ‫ولكن ظهرت بعض المشاكل عندما يكون البرنامج كبيرا بحيث تكون عملية‬ ‫‪‬‬ ‫تجزئته من قبل المبرمج عملية مملة وتستهلك وقتا طويال ‪ ،‬لذلك ادى هذا‬ ‫األمر الى التفكير عن وسيلة لرمى العمل كله على عاتق الحاسب ‪.‬‬  ‫الذاكرة االفتراضية (الظاهرية)‪Virtual‬‬ ‫‪: Machine‬‬ ‫الفكرة االساسية لهذه الطريقة هى ان الحجم الكامل للبرنامج (بيانات‬ ‫‪o‬‬ ‫‪ +‬مكدسة) قد يزيد عن حجم الذاكرة المتوفرة ‪ ،‬بحيث تحتفظ نظام‬ ‫التشغيل بأجزاء البرنامج المستخدمة حاليا فى الذاكرة الرئيسية ‪،‬‬ ‫ويترك باقى البرنامج فى القرص ‪.‬‬ ‫فمثال ‪ :‬يمكن تشغيل برنامج بحجم ‪ MB 32‬على جهاز به ذاكرة ‪MB 8‬‬ ‫‪o‬‬ ‫بإختيار ‪ MB 8‬المراد تنفيذها االن كى تبقى فى الذاكرة ‪ ،‬ومبادلة أجزاء‬ ‫البرنامج بين القرص والذاكرة حسب الحاجة ‪.‬‬ ?? !THANK S