מערכות הפעלה ותוכנות עזר
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| operating system/ˈɒpəreɪtɪŋ ˈsɪstəm/ | מערכת הפעלה |
| utility programs/juːˈtɪlɪti ˈprəʊɡræmz/ | תוכניות שירות |
| device driver/dɪˈvaɪs ˈdraɪvə/ | דרייבר |
| memory management/ˈmeməri ˈmænɪdʒmənt/ | ניהול זיכרון |
| memory protection/ˈmeməri prəˈtekʃn/ | הגנת זיכרון |
| virtual memory/ˈvɜːtʃuːəl ˈmeməri/ | זיכרון וירטואלי |
| paging/ˈpeɪdʒɪŋ/ | חלוקת דף |
| process/ˈprəʊses/ | תהליך |
| process management/ˈprəʊses ˈmænɪdʒmənt/ | ניהול תהליכים |
| scheduling/ˈʃedjuːlɪŋ/ | תזמון |
| time slice/taɪm slaɪs/ | פרק זמן |
| hardware interrupt/ˈhɑːdweə ˈɪntərʌpt/ | הפסקת חומרה |
| software interrupt/ˈsɒftweə ˈɪntərʌpt/ | הפסקת תוכנה |
| interrupt handler/ˈɪntərʌpt ˈhændlə/ | מעבד הפסקות |
| directory/daɪˈrektəri/ | תיקיה |
| access rights/ˈækses raɪts/ | זכויות גישה |
| signatures/ˈsɪɡnɪtʃəz/ | חתימות |
| incremental backups/ˌɪŋkrɪˈmentl ˈbækʌps/ | גיבויים אינקרמנטליים |
| fragmented/fræɡˈmentɪd/ | שברור |
1202 אזעקה
- שלוש דקות לפני הנחיתה הראשונה על הירח, המחשב ההנחייה של אפולו 11 הדליק קוד שהצוות לעולם לא ראה באימונים: 1202. רadar ש错orted (מרוכז) בצורה שגויה זרק אותו בעבודה שלא הצליח לסיום.
- מערכת ההפעלה הקטנה של המחשב עשתה מה שמערכת הפעלה אמורה לעשות. היא דרגה כל משימה לפי עדיפות, זרקה את אלו שאינן חשובות, והשאירה את חישובי הנחיתה פעילים. הנחיתה המשיכה.
- ללא מתכנן זה, המחשב היה נתפס והנחיתה הייתה בוטלת. כל טלפון ומחשב נייד כיום מקבלים את אותן החלטות אלפי פעמים בשנייה.
- שיעור זה הוא הסיבה לכך שמחשב צריך מערכת הפעלה, חמישה תפקיניה הניהוליים שסילבוס מציין, ותוכניות התועלת המובנות בה.
מדוע מחשב צריך מערכת הפעלה
- חומרה לבדה יכולה רק להוציא ולבצע הוראות. היא אינה יודעת דבר על קבצים, תוכניות, רשתות או משתמשים.
- מערכת ההפעלה מספקת ממשק בין המשתמש לחומרה, ומסתרת את המורכבות החומרתית מהמשתמש ומתוכניות האפליקציה.
- היא מנהלת את משאבי החומרה, זמן מעבד, זיכרון, אחסון וקלט/פלט, וחולקת אותם בין תוכניות; היא טועמת תוכנת אפליקציה לזיכרון ומפעילה אותה; ומספקת אבטחה ותועלת.
- ללא אחת, כל תוכנית הייתה צריכה את דרייבר המכשיר שלה ורק תוכנית אחת הייתה יכולה לרוץ בבטחה בו-זמנית.
שכבת גישור אחת בין כל תוכנית לחומרה
איפה מערכת ההפעלה ממוקמת
לחצו בכל שכבה. מערכת ההפעלה היא השכבה האמצעית — היא נמצאת בין האפליקציות שלכם לבין ה-hardware, ומשתתפת במכונה בבטחה כך שתוכניות לעולם לא יגיעו ישירות ל-hardware.
מהו תפקיד ליבה של מערכת הפעלה?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מערכת ההפעלה מנהלת חומרה ומספקת שירותים וממשק משתמש, ומאפשרת לריצת מספר תוכניות באופן בטוח על חומרה משותפת.
מערכת ההפעלה מאפשרת למספר תוכניות לחלק את אותה חומרה בבטחה, כך שהן לא יגרמו להפרעה זו לזו.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
חלוקת זמן מעבד, זיכרון והתקנים בין מספר תוכניות הוא בדיוק מה שמערכת ההפעלה עושה.
מהם מטרות מערכת הפעלה? סמן את כולן החלופות הרלוונטיות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ממשק, הסתרת מורכבות, ניהול וחלוקת משאבים הם תפקידי מערכת ההפעלה. המרה היא תפקידו של מתרגם או פרשן.
ניהול זיכרון
- ניהול זיכרון מקצה זיכרון לכל תוכנית בעת טעינתה ומשחרר אותו כאשר התוכנית מסתיימת.
- הוא שומר על הפרדת הזיכרון של כל תוכנית, הגנה על זיכרון, כך שתוכנית אחת לא תוכל לכתוב על נתוני תוכנית אחרת.
- הוא מחליף דפים בין RAM לבין דיסק, זיכרון וירטואלי באמצעות חלוקת דפים, כך שיותר תוכניות יכולות להיות פתוחות מאשר הזיכרון הפיזי מאפשר.
כל תהליך מקבל בלוק מוגן משלו
זיכרון וירטואלי (דפינות) מאפשר למערכת הפעלה:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
העברת דפים מעבירה בלוקים בין זיכרון RAM לדיסק כדי שניתן יהיה לתוכניות להשתמש בזיכרון רב יותר מזה המותקן פיזית.
ניהול תהליכים
- תוכנית הפועלת היא תהליך. ניהול תהליכים יוצר ומסיים תהליכים.
- הוא קובע איזה תהליך יקבל את מעבד המחשב הבא, תזמון, ואיך לאורך זמן, חיתוך זמן, ולאחר מכן שומר את מצב התהליך ומעבר לתהליך הבא.
- הוא פותר סכסוכים כאשר שני תהליכים רוצים באותו משאב, ועלול לסיים תהליך שהפסיק להגיב.
תוכנית הפועלת נקראת:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ניהול תהליכים מטעין, מתזמן ומחליף בין תהליכים (תוכניות פועלות).
דוגמה עבודה: כיצד מערכת ההפעלה מאפשרת ריבוי משימות
- הסבר כיצד ניהול זיכרון וניהול תהליכים מאפשרים לריבוי תוכניות לפעול בו-זמנית. [4]
- ניהול זיכרון מטעין מספר תוכניות לזיכרון בו-זמנית, כל אחת באזור מוגן משלה, ועוקבת אחר האילויות השייכות לכל תוכנית.
- ניהול תהליכים משתף את המעבד ביניהן: כל תהליך פועל למשך חיתוך זמן, מערכת ההפעלה שומרת את מצבו ומעבר לתהליך הבא.
- החילופים הם כה מהירים שכל התוכניות נראות כאילו הן פועלות בו-זמנית, אם כי המעבד מבצע רק אחת בכל רגע נתון.
סדרו את השלבים המאפשרים למספר תוכניות להיראות כאילו הן פועלות בו-זמנית.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
ניהול הזיכרון מבצע את השלב הראשון; ניהול תהליכים מבצע את שאר השלבים.
ניהול חומרה והפרעות
- מערכת ההפעלה תקשורת עם כל מכשיר דרך נהג המכשיר, ממיינת ומאחסנת במאגר (buffer) נתונים הנשלחים למכשירים איטיים כמו מדפסת, ושיתפה מכשיר אחד בין מספר תוכניות.
- הפרעה בחומרה מגיעה ממכשיר: מקש לחץ, נייר גמר במדפסת, העברת דיסק הסתיימה, הפסקת חשמל. הפרעה בתוכנה מגיעה מתוכנית: חלוקה באפס, פקודה לא חוקית, בקשה לשירות של מערכת ההפעלה.
- מטפל ההפרעות שומר את מצב התהליך הנוכחי, מטפל בהפרעה, ולאחרי đó משחזר את התהליך ומוסיף להפעיל.
מדפסת נגמרה להם נייר והיא מספקת אות למעבד. זהו:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
היא מגיעה מכשיר. הפרת תוכנה מגיעה מתוכנית, כמו חלוקה באפס.
ניהול קבצים וניהול אבטחה
- ניהול קבצים: יוצר, מציין שם, מעתיק, מזיז ומחקר קבצים ותיקיות; שומר את מבנה התיקיות ורשומה של מיקום כל קובץ בדיסק; מקצה שטח דיסק; אוכפת זכויות גישה עבור כל משתמש.
- ניהול אבטחה: חשבונות משתמש וסיסמאות, זכויות גישה, הצפנת נתונים מאובטחים, חומת אש, עדכונים אוטומטיים לאבטחה ויומן של פעולות המשתמש.
- שאלת "תיאור" דורשת להציין מה שהמערכת הפעולה למעשה עושה תחת כל כותרת, פעולה אחת לכל נקודה.
התאימו כל משימת ניהול של מערכת ההפעלה למה שהיא עושה.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מערכת ההפעלה מנהלת ארבע משאבים עיקריים — מעבד (תהליכים), זיכרון RAM (זיכרון), אחסון (קבצים) והתקנים חיצוניים (התקנים).
תוכנת עזר
- תוכנות עזר הן תוכנית מערכת המשמרת, מתקנת או מיטבת את המחשב במקום לבצע משימת משתמש.
- פורמט דיסק: מכין דיסק לשימוש על ידי הגדרת מערכת הקבצים שלו ומחיקת כל נתון קיים. בודק וירוסים: משווה קבצים נגד בסיס נתונים של חתימות ידועות, צופה בהתנהגות, ומבודד מה שמצא; יש לעדכן אותו באופן שוטף.
- תוכנת פרוק-פרוק: מאגדת את בלוקים המפוזרים של כל קובץ יחד. ניתוח ותיקון תוכן דיסק: מראה מה תופס מקום; מזהה ומתקן סקטורים פגומים ושגיאות במערכת הקבצים.
- דחיסת קבצים: מצמצם קבצים כדי לחסוך מקום ולהעביר אותם בקלות. תוכנת גיבוי: מעתיקה קבצים לתמיכה אחרת לפי לוח זמנים; העתקה מלאה, ולאחר כך גיבויים אינקרמנטליים של מה שהשתנה.
כל אחת מבצעת משימת תחזוקה אחת
תוכניות לתחזוקת מערכת כגון אנטי-וירוס, גיבוי ומפצות פרוטוקולים נקראות תוכנת ⟦number⟧.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
תוכנת ⟦number⟧ שומרת את המערכת; עורכי טקסט ודפדפנים הן תוכנת יישום.
דוגמה מוצגת: כיצד פרוק-פרוק משפר ביצועים
- הסבר כיצד פרוק-פרוק יכול לשפר את הביצועים של מחשב. [3]
- דיסק קשיח שומר קובץ בכל בלוקים ריקים שהוא מוצא, ולכן לאורך זמן קובץ הופך למפורק, מפוזר על פני הצלחת האחסון, והקריאה ממנו דורשת הרבה תנועות של ראש הקריאה/כתיבה.
- התוכנית מפרק-פרוק מזיזה את בלוקי每个 קובץ זה לצד זה, כך שהוא מאוחסן ברצף, ומאגדת את המקום הפנוי באזור אחד.
- לאחר מכן קבצים נקראים עם פחות תנועות ראש, ולכן הם נטענים מהר יותר, וקבצים חדשים יכולים להיות נכתבים בחלל רציף. ל-SSD אין ראש נע, ולכן הוא לא מרוויח מזה.
מפצת פרוטוקולים היא שימונית על דיסק קשיח אך לא על SSD מכיוון ש:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מפצת פרוטוקולים מקצרת זמן תנועת ראש (חיפוש) על דיסק מסתובב; ל-SSD אין ראשים, ולכן היא אינה צוברת כלום (ועוד, הכתיבה הנוספת גורמת לו להישרות).
דוגמה מוצגת: שורה אחת מכל תוכנת עזר למטרתה
| תוכנת עזר | מטרה |
|---|---|
| פרוק-פרוק | קבצים נטענים מהר יותר כי בלוקיהם יחד |
| תיקון דיסק | דיסק עם סקטורים פגומים או שגיאות במערכת קבצים חוזר לפעולה תקינה |
| ניתוח תוכן דיסק | מקום משוחרר על ידי זיהוי קבצים גדולים, כפולים ומوقتים |
| דחיסת קבצים | יותר נתון נכנס לדיסק והעברה מהירה יותר |
| בדיקת וירוסים | נמצא תוכנת זיהוי והיא מבודדת |
| תוכנת גיבוי | הנתונים משוחזרים לאחר אובדן, פגם או התקפת רטסוור |
- ביצועים בצד שמאל, אבטחה בצד ימין. לכל כלי יש מטרה אחת בלבד.
התאם כל תוכנת ⟦number⟧ למטרתה.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
כל כלי, מטרה אחת. שאלות השרטוט של בוחן נדרגות בדיוק לפי עקרון זה.
סימונים נופלים מהיד
- "מנהל זיכרון" הוא הכותרת, לא התשובה. יש לציין את הפעולה: הקצאה, הגנה, שחרור או ערימת דפים לדיסק.
- כלי תחזוקה אינו מערכת ההפעלה ואינו תוכנית יישום. הוא מבצע פעולת תחזוקה אחת ספציפית.
- טכניקת פירוק קטעים מסייעת ל-דיסק קשיח, אך אינה בעלת השפעה על SSD.
- בדיקת וירוסים יעילה רק לפי ה-עדכון האחרון שלה; גיבוי הוא הדרך היחידה להתאושש מהתקפת רטסוור.
הבנתך מושלמת
- מערכת ההפעלה היא הממשק בין המשתמש לרכיבים: היא מסתירה מורכבות, מנהלת ומחלקת את מעבד, הזיכרון, האחסון והתחלף/קלט (I/O), וטוענת ורצה תוכניות.
- חמישה משימות ניהול: זיכרון (הקצה, הגנה, ערימה), מעבד (תזמון לפי פרקי זמן, החלפה), רכיבים (נהלים, буферы, הפרעות), קבצים (תיקיות, מקום, הרשאות), אבטחה (חשבונות, הצפנה, חומת מגן, יומנים).
- ריבוי משימות = אזורים מוגנים בזיכרון + החלפה במפרקי זמן מהירים מספיק כדי ליצור תחושה של סימולטניות.
- כלים: פורמטר, בדיקת וירוסים, מפרק קטעים, ניתוח ותיקון דיסק, דחיסה, גיבוי, כל אחד עם מטרה אחת.