Konu: İşletim Sistemi Kavramı

Bölüm: 1

İşletim Sistemi Nedir?

    İşletim sistemi basitçe bilgisayar donanımı ile kullanıcı arasında bir arayüz olarak hareket eden program olarak tarif edilebilir. Görevi kullanıcı programlarının çalışabileceği uygun ortamı sağlamaktır.  En önemli amaçlarından ilki bilgisayar sistemini kullanım için uygun durumda tutmak , ikincisi ise donanımı etkili kullanmaktır.

    Şüphesiz işletim sistemi her bilgisayar sistemi için en önemli bölümü teşkil eder.

Bilgisayar sistemini  ;

• Donanım (işlemci,bellek,giriş/çıkış aygıtları)
• İşletim sistemi
• Uygulama programları
• Kullanıcılar

olarak dört bileşene ayırırsak . Donanım işlem kaynaklarını sağlar , uygulama programları sorunun çözümü için hangi kaynakların  kullanılacağını tanımlar. Değişik problemleri çözmek isteyen değişik kullanıcılar olabileceği için kullanıcıları da sistemin bir parçası olarak görülebilir. İşletim sistemi ise değişik kullanıcıların kullanıdığı uygulamalar için sistem kaynaklarının nasıl kullanılacağını kontrol eder ve düzenler.

İşletim Sistemi Yapısı

   İşletim sisteminin üzerinde çalışacağı programlar için uygun ortamı sağladığını yukarıda söylemiştik. Böyle bir ortamı sağlamak için sistem iyi tanımlanmış küçük modüllere bölünmüştür. Sistem büyük ve karışık olduğu için ancak küçük parçalara ayrılarak oluşturulmaktadır. Tüm sistemlerin yapısı aynı olmamakla beraber modern işletim sistemleri aşağıdaki öğeleri içermektedir.

• İşlem Yönetimi  (process management)
• Bellek Yönetimi (memory management)
• İkincil Depolama Yönetimi  (secondary storage management)
• Giriş/Çıkış Sistemi (I/O system)
• Dosya Yönetimi (file management)
• Koruma Sistemi (protection system)
• Ağ Üzerinde Çalışma (networking)

    Yukarıda sayılan öğeler yazı dizisi boyunca teker teker ele alınacaktır. Ancak bir fikir oluşturması amacı ile kısa tanımlarını vermek isterim.

İşlem Yönetimi: İşlemci birçok programı çalıştırır. Ana görevi kullanıcı programlarının çalışmasını sağlamak olmakla birlikte işlemci diğer sistem aktiviteleri için de gereklidir. Bu aktiviteler proses olarak adlandırılır. Bir proses çalışmakta olan bir programdır. Örneğin bir batch job , time shared kullanıcı programları veya bir spooling gibi bir sistem görevi proses olarak adlandırılabilir.

    Genellikle prosesler çeşitli kaynaklara _ cpu time , bellek , dosyalar , I/O sürücüleri gibi_ görevlerini tamamlamak için ihtiyaç duyarlar. Bu kaynaklar proseslere oluşturuldukları andan itibaren tahsis edilirler.

Bellek Yönetimi:Bellek modern bilgisayar sistemlerinde işlemin merkezini teşkil eder. Bellek, herbirinin kendi adresi olan geniş word'ler (yada byte'lar)dizisi olarak tanımlanabilir. İşlemci tanımlanan adresten veri okur yada buraya veri yazar.

    Bir program çalışırken belleğe yüklenir. Program çalışınca bellekteki adreslere giderek buradaki komutlara ve verilere ulaşır. Program sonlanınca da tutulan bu bellek bölgeleri diğer programlara tahsis edilmek üzere sisteme geri verilir.

İkincil Depolama Yönetimi:Bilgisayar sisteminin temel amacı programları çalıştırmaktır. Bu programlar eriştikleri veri ile birlikte çalışma süresince bellekte bulunmak zorundadırlar. Fakat bellek tüm verileri kalıcı olarak tutmak için çok küçüktür. Bu yüzden bilgisayar sistemleri ikincil bir depolama bölgesi sağlamak durumundadırlar. Genellikle diskler kullanılır ve programlar ve veriler çalıştırılıncaya veya kullanılıncaya kadar bu ikincil depolama ünitelerinde tutulurlar. Böylece hem verilerin kalıcı olması sağlanmış olur hem de bellek kullanımı etkinleştirilir.

I/O System:İşletim sisteminin görevlerinden birisi de donanımın belli özelliklerini kullanıcı erişiminden gizlemektir.                       

Dosya Yönetimi: İşletim sisteminin en görünen bölümünü oluşturur. Bilgisayarlar bilgileri değişik fiziksel formlarda saklayabilirler. Manyetik teyp , disk ve drum en yaygın formlardır. Bu aygıtlardan herbiri kendine has  karakteristikler ve fiziksel organizasyonlar gösterirler.

    Dosya birbiri ile ilişkili veriler topluluğudur. Veriler nümerik , alfabetik yada alfanümerik olabilir. İşletim sistemi dosya yönetiminde aşağıdaki işlemleri gerçekleştirmek ile yükümlüdür.

1. Dosya yaratma/silme
2. Dizin yaratma/silme
3. Dosya dizin işlemlerini desteklemek
4. Dosyaları depolama diski üzerine haritalamak
5. Dosya yedeği almak

Koruma Sistemi: Bir işletim sistemindeki prosesler diğer proseslerden korunmak zorundadır. Bu amaçla bazı mekanizmalar kullanılır. Böylelikle kullanılan dosyalar , bellek segmenti , cpu ve diğer kaynakların sadece işletim sistemi tarafından yetkilendirilmiş prosesler tarafından kullanıldığından emin olunur.

    Örneğin bellek adresleme donanımı prosesin kendi adres alanı içerisinde çalışmasını sağlar. Koruma ile programlara , proseslere ya da kaynaklara erişimi kontrol eden bir mekanizma sağlanır.

Ağ Üzerinde Çalışma: Dağıtık sistemler clock ya da bellek paylaşmayan işlemciler topluluğudur. Her işlemcinin kendi yerel belleği vardır ve birbirleri ile çeşitli iletişim hatlarını kullanarak haberleşirler. Dağıtık bir sistemde işlemci değişik ebat ve fonksiyon da olabilir. çok küçük mikroişlemciler içerebileceği gibi büyük genel amaçlı bilgisayar sistemleri de olabilir.

    Dağıtık bir sistem değişik kaynaklara erişime olanak sağlar. Paylaştırılmış kaynaklara erişim yapılarak kaynak kullanımı etkili hale getirilir.

İşletim Sistemi Servisleri

    Servis Tipleri

    İşletim sistemi programların çalışması için uygun koşulları sağlar. Bunun için de bu programlara ve program kullanıcılarına çeşitli servisler sağlamalıdır. Bir işletim sisteminden diğerine bu sağlanan servisler değişir. Fakat biz burada hemen hemen bütün işletim sistemlerinde bulunan genel servislere değineceğiz.

• Program çalıştırma: Şüphesiz kullanıcılar programlarını çalıştırmak isterler. Sistem programı belleğe yükleyebilmeli ve çalıştırmalıdır.Çalışması normal olarak yada anormal koşullar ile sonlandırılmalıdır.
• Giriş/Çıkış işlemleri: Çalışan program giriş / çıkış işlemlerine gerek duyabilir. Bu g/ç bir dosya yada aygıtı içerebilir. Aygıtlara özel bazı fonksiyonlar istenebilir. Örneğin bir teyp sürücünün geri sarılması yada ekranın temizlenmesi gibi. Kullanıcı programları g/ç işlemlerini direkt olarak yapamaz bu durumda işletim sistemi bu servisleri kullanıcıya sunar.
• Dosya sistemi işlemleri: Dosya sistemi başlıbaşına bir konudur. Şüphesiz programlar dosyadan okuma ya da dosyaya yazma işlemi yapmak isteyeceklerdir. Bu konuları daha ayrıntılı olarak ilerki sayılarda işleyeceğiz.
• Hata Bulma: İşletim sistemi oluşabilecek hatalardan korunmak zorundadır. Hatalar donanımsal olabileceği gibi (cpu 'da , bellekte) kullanıcı programlarında da oluşabilir (taşma,illegal bellek erişimi) . Her hata için işletim sistemi  gerekli önlemleri almalı ve sistemindevamlılığını sağlamalıdır.
• Kaynak tahsisi: İşin içine birden fazla kullanıcı ve birden fazla iş girince gerekli kaynakların ilgili kullanıcı ve programlara tahsisi de bir problem olarak karşımıza çıkar. Bu sorun da işletim sisteminin çözmekle yükümlü olduğu konulardan birisidir.
• Kullanıcı hesapları: Kullanıcıların hangi kaynakları ne kadar kullanığının kaydını tutmak isteyebiliriz.Böylelikle bir kullanım istatistiği elde edebilir ve sistem ayarları ve sistem upgrade ' i için bu verileri kullanabiliriz.
• Koruma: Çok kullanıcılı bir sistemde bir dosya sahibi dosya erişimini kontrol altında tutmak isteyebilir. Her türlü koruma işi de işletim sisteminin sorumluluğu altındadır.

Hazırlayan:
risc  : lkaptan@yahoo.com   nisan,99