İşletim Sistemleri ve İşletim Sistemi Kavramları
İŞLETİM SİSTEMLERİ
1. İŞLETİM SİSTEMİ KAVRAMLARI
a.SANAL BELLEK (virtual memory ):
Programlar çalıştırılmadan önce ana belleğe yüklenmeli ve oradan çalıştırılmalıdır. Eğer bellek üzerinde işlemciye gereken verilerin konulacağı yeterli alan yoksa, bilgisayar virtual memory – sanal bellek (takas dosyası-swap file) olarak adlandırılan yapı oluşturur. Bu teknikte ikincil bellek ana belleğin devamı gibi görülür ve program parçaları ana bellek ve disk arasında taşınarak çalışan programın ana bellekte kalması sağlanır. Bu tenik işlem, işletim sistemi tarafından otomatik olarak gerçekleştirilir.
İşletim sistemleri, sanal belleği uygulayabilmek için programları eşit büyüklükte parçalara (sayfa) böler. Bu sayfalar program mantığından bağımsız olarak belirlenir. İşletim sistemi bir sayfa tablosu tutar ve bunun sayesinde hangi sayfanın ana bellekte hangi sayfanın diskte olduğunu izler. Eğer bir program parçası çalıştırılacaksa ve bu sayfa o anda bellekte ise program çalıştırılır. Buna karşılık eğer o sayfa diskte ise önce çalıştırılacak program parçasının bulunduğu sayfa diskten ana belleğe aktarılır. Daha sonra bu program çalıştırılır.
Aktarım işinin oldukça zaman alması ve programların tam sayıda sayfa doldurmamasından dolayı son sayfada belleğin ziyan olması sanal belleğin en büyük dezavantajıdır. Buna karşılık çalıştırılabilir program boyutlarının artması nedeni ile bu yöntem yararlıdır. Ana belleğin sayfalarının dolması halinde hangi sayfanın değiştirileceği konusunda çeşitli algoritmalar geliştirilmiştir[1].
1-İlk Gelen İlk Çıkar (FIFO First In – First Out):
Bu yaklaşımda işletim sistemi bellekte bulunan sayfalar için bağlı bir liste yapısı oluşturur. Listedeki yapıların bellekteki sayfaları işaret eden yapılar olduğunu düşünebiliriz. Bu listenin baş (head) kısmı en eski (belleğe ilk gelen) sayfayı tutarken, kuyruk (tail) kısmı en yeni (en son gelen) sayfayı tutar. Bir sayfa hatası durumunda, listede baş kısmın işaret ettiği sayfa seçilmektedir. Belleğe yeni yüklenen sayfa da liste sonuna eklenir.
Uygulaması ve yazılması kolay bir metoddur. Fakat sadece sayfaların belleğe geliş sıralarına bakmakta, sayfaların kullanım sıklığını göz ardı etmektedir. Sıklıkla kullanılan sayfaların da bellekten çıkarılmasına sebep olabilmektedir. Ayrıca belleğe her sayfa giriş çıkışında da bağlı listenin güncellenmesi gerekecektir. Bunun için tercih edilen bir metot değildir.
Sadece 3 tane sayfayla referans edilebilen bir bellekte sırasıyla 1,5,3,1,6,1,6,5 numaralı sayfalara erişim gerekliliği olsun. Bellekteki sayfaların durumu sırasıyla şekildeki gibi olacaktır.
1 numaralı sayfaya istekte bulunulduğunda sayfa belleğe yüklenecektir. Daha sonra 5 numaralı sayfaya istekte 5 ve ardından da 3 numaralı sayfa belleğe yüklenecektir. Bu anda belleğe ilk yüklenen 1 numaralı sayfa en eski durumunda, son eklenen 3 ise en yeni durumundadır. Daha sonra 1 numaralı sayfaya tekrar istekte bulunulur ve bellekte zaten olduğu için herhangi bir yer değiştirme yapılmadan sıradaki 6 numaralı sayfaya istek ele alınır. Henüz bellekte referans edilmemiş bir sayfa numarasına istek verildiğinden sayfa hatası oluşur ve bunun FIFO ile çözümünün yapılabilmesi için en eski sayfanın çıkarılıp yerine yeni gelen sayfanın yüklenmesi gerekmektedir. Buradaki çıkarma işleminin eğer çıkarılacak sayfada bir değişiklik olduysa takas alanına yazmak yada kullanılmayacaksa üzerine yazmak şeklinde olacağı unutulmamalıdır. Böylece 6 numaralı sayfa 1 numaralı sayfanın olduğu konuma yüklenir. Bu durumda en yeni olan sayfa 6, en eski olan sayfa ise 5 dır. 1 numaralı sayfaya tekrar istek geldiğinde artık bellekte olmadığından tekrar sayfa hatası oluşur ve bu sefer 5 numaralı sayfa çıkarılarak yerine 1 numaralı sayfa yüklenir. Tekrar 6 numaralı sayfaya istekte bulunulduğunda zaten bellekte olduğu için sıradaki isteğe geçilir ve 5 numaralı sayfa isteğiyle sayfa hatası tekrar oluşur ve diğerlerine göre daha uzun süredir bellekte beklemekte olan 3 numaralı sayfa çıkarılarak yerine 5 numaralı sayfa yüklenir[3].
2-En Uzun Kullanılmayan Yapısı (LRU: Least Recently Used):
LRU algoritması performans bakımından İlk gelen ilk gider algoritmasının üstünde yer alır. En uzun süre kullanılmayan sayfa kurban olarak seçilerek ikincil belleğe gönderilir. Boşalan bu çerçeve yerine de yeni gelen sayfa yerleştirilir.
Örnek:
Örnekte,ana bellekte üç adet çerçeve bulunmaktadır. Başlangıçta bu üç çerçevenin de boş olduğu kabul edilmiştir. Gelen sayfa numaraları da referans değeri olarak belirtilmiştir. Başlangıçta üç çerçevenin boş olması nedeni ile sırasıyla 7, 0 ve 1 numaralı sayfalar bu çerçevelere yerleşir. Bu nedenle ilk üç sayfanın yerleştirilmesinde 3 sayfa hatası oluşur.
Daha sonra gelen 2 no lu sayfa çerçeveler içerisinde bulunmadığından bir sayfa hatası oluşur. Fakat bu sayfanın yerleştirilebilmesi için, bir kurban sayfası seçilmesi gereklidir. Bu algoritmaya göre en uzun süre kullanılmayan sayfa kurban sayfa olarak seçilir. Çerçeveler içerisinde bulunan sayfalardan 7 no lu sayfa bellekte en uzun süre kullanılmadan bekleyen sayfadır. Bu nedenle 7 no lu sayfa kurban sayfa olarak seçilir. 7 no lu sayfa ikincil belleğe gönderilirken, boşalan çerçeveye de 2 no lu sayfa yerleştirilir.
Daha sonra gelen 0 no lu sayfa çerçeveler içerisinde bulunduğundan dolayı sayfa hatası oluşmaz.
Bir sonra gelen sayfa 3 no lu sayfadır. Çerçeveler içerisinde bulunmadığından bir sayfa hatası oluşur. Çerçeveler içerisinde bulunan sayfalardan 1 no lu sayfa bellekte en uzun süre kullanılmadan bekleyen sayfadır.Bu nedenle 1 no lu sayfa kurban sayfa olarak seçilir. 1 no lu sayfa ikincil belleğe gönderilirken, boşalan çerçeveye de 3 no lu sayfa yerleştirilir.
Bu işlemler diğer sayfalar için benzer şekilde gerçekleştirilir[4].
2. İŞLETİM SİSTEMLERİ
2.1.MS-DOS
MS-DOS, Microsoft Disk Operating System (Microsoft Disk İşletim Sistemi) kelimelerinin kısaltılmış halidir. MS-DOS bir disk işletim sistemi olarak bilinir, çünkü yaptığı işlerin büyük bölümü disk işlemleri, bellek işlemleri gibi programların çalışabilmesi için gerekli düzenlemeleri yapan bir işletim sistemidir. MS-DOS bir programdır, ama yalnızca bir program değildir. O olmadan diğer programların çalışma şansları yoktur. Çünkü bilgisayar sisteminin, tüm parçalarını MS-DOS kontrol eder. MS-DOS yalnızca, diğer programların çalışmasına olanak vermekle kalmaz, aynı zamanda bilgisayarınızın neyi nasıl yaptığı üzerinde size tam denetim sağlar. MS-DOS sizinle bilgisayarınız arasındaki bağdır.
DOS’un tarihi PC’ lerin (kişisel bilgisayarlar) tarihiyle başlar ve çoğunlukla da pek iyi bahsedilmez. Çünkü DOS’ta grafiksel bir kullanıcı arabirimi (pencereler) yoktur, her şey komutlarla ve bir sürü parametre ile yapılır. DOS, tüm x86 tabanlı PC’ lerde çalışır. Çok görevli bir işletim sistemi olmayan DOS, grafik kullanıcı arabirimini kullanmaz. Üstünde kolay yazılması, bellek ve sabit diskte az yer tutması özelliklerine de sahiptir[5].
2.2.DOS TABANLI WİNDOWS İŞLETİM SİSTEMLERİ
2.2.1. OS/2 :
OS/2 (Operating System), ilk olarak IBM ve Microsoft’ un ortaklaşa çalıştığı bir proje olarak geliştirilmiştir. Microsoft’ un bu projeden ayrılmasından sonra IBM projeyi sürdürme kararı alırken ikinci kuşak yepyeni bir işletim sistemi yazmayı amaçlamaktaydı. Temel amaçları, kullanıcıya bir grafik ara yüz (görsel görünüm) sunmak, gerçek anlamda çok görevli ve bağlanabilirliği yüksek bir sistem yaratmak olan OS/2, minimum sistem gereksinimleri 386 tabanlı bir işletim sistemi, 4 MB ram, 20 MB civarı sabit disk alanı ve VGA ekran kartından oluşuyordu[5].
2.2.2.WİNDOWS 3.1
Grafik kullanıcı arabirimli işletim sistemi olan Windows 3.1, 1992 yılında PC tarihinde kilometre taşı sayılabilecek önemli olaylardan biridir. 16 bit yapıda olan Windows 3.1, PC kullanımının artmasında önemli rol oynarken, DOS’ la beraber kullanılmasından dolayı tam bir işletim sistemi olarak düşünülmektedir. Grafik kullanıcılı arabirim desteği sunması, multimedya desteği vermesi, çok görevli çalışması, nesneye dayalı teknoloji kullanması avantajları olarak sayılabilir[5].
2.3.NOVELL NETWAREV
Birden çok bilgisayarın bir ağ oluşturmasını sağlar. Netware işletim sistemi ağ içinde hizmet birimi olarak adlandırılan büyük kapasiteli sabit diski ve hızlı bir işlemcisi olan bir bilgisayara kurulur. İş istasyonlarının, ağa katılmaları ise çok kolaydır.
1982 senesinde, Orem’ de küçük bir ofiste Utah, Ray Noorda, Judith Clarke, Craig Burton ve Superset adlı firmadan gelen programcılar PC ağının nasıl olabileceğini önceden gördüler. O zamanlar, Corvus Systems gibi temel olarak hard disk satan firmalar ile rekabet halindeydiler, fakat Novell en baştan birleşik bilgisayar sistemleri için yazılım üretmeye yöneldi.
- Novell orijinal olarak Motorola, işlemcisi üzerinde çalışmak üzere geliştirildi. Ancak daha sonra Novell’ in stratejileri aslında tek kullanıcı için geliştirilmiş olan 8088 Intel mikro işlemcilerinde de çalışmayı sağlayarak gelecekte daha yaygın olmayı amaçlıyordu. Novell kullanıcıya, DOS ortamını kullanırken kolayca netware ağ ortamına geçecek biçimde bir ara birim sağlayarak, Netware’ in kişisel bilgisayarlarla kurulabilecek Yerel Bilgisayar Ağlarına yaygın olarak kurulmasını sağlayan Novell gerçek anlamda dosya paylaşımı için ilk ağ işletin sistemini geliştirendir.
- Novell, SFT (System Fault Tolerant) NetWare ile güvenirliliği arttırmıştır.
- Novell, TTS (Transaction Tracking System) disk aynalama ile verinin bütünlüğünü sağlar. Ayrıca, uzun süre kullanılmayan dosyaları otomatik olarak sıkıştırır ve diskte fazla yer kaplamasını önler. Bu dosyaları tekrar kullanacağımız zaman otomatik olarak açar ve biz farkına varmadan kullanırız.
- Novell OPT’ yi (Open Protocol Technology) sunmuştur. Bütün NetWare hizmetleri için protokolden bağımsız mimari sağlayarak, Netware heterojen bağlanmaları destekler[5].
2.4.LINUX
LILO
Diskin başına (genellikle MBR – master boot record) yerleşerek bilgisayarın düzgün bir şekilde Linux veya başka bir işletim sistemi ile açılmasını sağlayan program. Uzun açılımı ile Linux Loader. LILO aynı zamanda bilgisayarın Windows ve Linux ile birlikte dönüşümlü olarak açılabilmesini sağlayan bir mekanizma da içerir. Bu sayede istediğiniz zaman bilgisayar açılırken çalışan LILO sayesinde istediğiniz işletim sistemini açabilirsiniz. LILO tüm dağıtımlarla birlikte gelir ve otomatik olarak kurulur.
Linux, serbestçe dağıtılabilen, çok görevli, çok kullanıcılı UNIX işletim sistemi, türevidir. Linux, Internet üzerinde ilgili ve meraklı birçok kişi tarafından ortak olarak geliştirilmekte olan ve başta IBM-PC uyumlu kişisel bilgisayarlar olmak üzere birçok platformda çalışabilen ve herhangi bir maliyeti olmayan bir işletim sistemidir[5].
2. 5.UNIX
Unix çok kullanıcılı ve çok görevli bir işletim sistemidir. Önce Bell Laboratuarlarında geliştirilmiş daha sonra da üniversitelere dağıtılmıştır.C programlama dili ile yazılmış ve programlama kodu ile araştırmacılara verilmiş olduğundan önemli gelişmeler ve eklere sahip olmuştur. Bugün tüm tüm platformlarda çalışabilen bir işletim sistemidir. Unix kontrolündeki bilgisayarlarda bir çok kullanıcı aynı anda bir çok programı çalıştırabilir. Bunun yanı sıra birçok servis programı ve program kütüphanesinin varlığı program geliştirmeyi kolaylaştırmaktadır.
Yeni başlayanlar için öğrenilmesi ve kullanılması zor bir işletim sistemi olması UNIX’in olumsuz bir yönüdür[1].
2. 6. WINDOWS İŞLETİM SİSTEMLERİ:
İş grupları için Windows ve Windows NT işletim sistemleri PClerde en yaygın kullanılan işletim sistemleridir. İş grupları için Windows, MS-DOS gerektirmektedir.
Windows NT client/server ikili mimarisi ile çalışır. Bu sistemde bir sunucu çevresindeki istemciler grafik ara yüzü olan bir bilgisayar ağı oluştururlar.
Windows 2000 ise kendi başına, MS-DOS olmadan çalışabilen ve Internet bağlantılarını oldukça verimli gerçekleştiren bir işletim sistemidir.
Windows NT İşletim Sisteminden sonra çıkmış ve daha gelişmiş, güçlü, güvenilir ve Windows NT tabanlı bir işletim sistemidir.
Windows CE ise, el ve cep bilgisayarları dediğimiz portatif bilgisayarlar üzerinde kullanılan bir Windows işletim sistemidir ve bu bilgisayarların daha büyük boy bilgisayarlarla bilgi paylaşımını sağlar[1].
2.7.MACINTOSH/MacOS İŞLETİM SİSTEMİ
Bu işletim sistemi Motorola Firmasının mikroişlemcileri üzerinde çalışırlar. Grafik ara yüzü olan ilk işletim sistemi MacOS’tur. Bu işletim sistemi diğer işletim sistemlerine grafik ara yüzü açısından öncülük etmiştir.