Sistem, sistem kaynaklarını belli bir hiyerarşi içinde kullanıcının hizmetine
sunar. Bir işletim sisteminde paylaşılan kaynaklar ise şunlardır: Merkezi işlem birimi,
Bellek, Giriş/Çıkış birimleri gibi donanım elemanları, Dosyalar ve klasörler, yazılımlar;
uygulama programları, çeşitli programlar.
Kaynak paylaşımı yapılmasının nedenleri 4 faktör söylenebilir:
• Maliyet: Her kullanıcıya birbirinden bağımsız kaynak sağlamak zordur.
• Birinin geliştirdiği bir programı veya uygulamayı diğerleri de kullanabilir
• Aynı veri tabanı birden fazla kullanıcı tarafından kullanılabilir
• Bir programın birden fazla kullanıcı tarafından kullanılarak depolama
birimlerinden tasarruf sağlanır ve geçersiz kaynak kullanımının önüne geçilebilir
İşletim sisteminin paylaşım işlemini gerçekleştirebilmek için ise şu görevleri yerine
getirmesi gerekir:
a. Giriş/Çıkış İşlemleri: Kullanıcıdan bağımsız donanıma bağlı değişen G/Ç
işlemlerini yerine getirme.
b. Bellek İşlemleri: Makinedeki fiziksel bellekten farklı olarak kullanılan soyut
bir bellek imkanı sunmalıdır.
c. Dosya Sistemi: Soyut makinelerin çoğu program ve verilerin saklanması için
bir dosya sistemi içerir. Kullanıcının bu bilgilere ulaşımı, adresler yerine
sembolik isimlerle sağlanır.
d. Koruma ve hata kontrolü: Kullanıcıların birbirlerinin alanlarına müdahale
etmeleri önlenmeli ve kişisel bilgilerin güvenli bir şekilde saklanması için
koruma sağlanmalıdır.
e. Program kontrolü: Soyut bir makine kullanıcıya program ve işlemler üzerinde
işlem yapmaya izin verir.
f. Etkileşim: İşletim sistemi kullanıcılar arasında karşılıklı etkileşim olanağı
verir.
Kaynakların farklı kullanıcılar veya programlar arasında paylaştırılması farklı
teknikler kullanılarak yapılabilir;
• Aynı anda çalışma (Concurrent execution): Bir bilgisayarın birden fazla programı
aynı anda çalıştırmasıdır. Sistemde aynı anda farklı aktivitelerin yer almasıdır.
Mesela birden fazla kullanıcı G/Ç işlemi yapabilmeli belleği kullanabilmelidir. Bu
durumda işlerin senkronize edilmesi gerekir. Çünkü aslında sistemde
gerçekleştirilecek işlemler aynı anda yapılmamakta, sıralı olarak yapılmaktadır.
Yani birden fazla program mantıksal olarak aynı anda çalışmakta iken fiziksel
olarak sıralı olarak çalışmaktadır. Örnek olarak çoklu programlama yaparken
MİB’ni programların paylaşması verilebilir.
• Paralel çalışma (Paralel execution): Bir bilgisayarın birden fazla programı
gerçekten aynı anda çalıştırmasıdır. Yani birden fazla program hem mantıksal
hem de fiziksel olarak aynı anda çalışmaktadır.
Aynı anda veya paralel çalışma sırasından bir bilgisayar kaynaklarını paylaştırmak
zorundadır. Bu paylaşımlar iki türlü olabilir;
• Saydam paylaşım (Transparently sharing): Kaynakların paylaşımının işletim
sistemi tarafından yürütmesidir. Burada kullanıcı kaynakların
paylaştırıldığından habersizdir. Bu paylaşım türünün gerçekleştirilebilmesi
için soyut makineler kullanılmaktadır.
• Açık paylaşım (Explict sharing): İşlemlerin genel kaynakları kendi
politikalarına göre kullanmalarıdır. İşletim sistemini kullanıcıya makinedeki
kaynakları paylaştırmasına da izin vermektedir.
Soyut/Sanal bir makine (Abstract Machine) ve Saydam Paylaşım
İşletim sisteminin ikinci görevi ise kullanıcıya veya kullanıcılara yalnızca kendine tahsis
edilmiş bir makine varmış gibi çalışma ortamının sağlanmasıdır. Her bir soyut makine
fiziksel makinenin bir simülasyonudur. Bir fiziksel makine birden fazla soyut makineyi
aynı anda çalıştırabilir. Her program kendi soyut makinesinde çalışır. Bu işlemleri
yapabilmek için fiziksel makine donanımlarını saydam paylaşım tekniğini kullanarak
soyut makineler arasında paylaştırır. Soyut makine tarafından çalıştırılan programa
genellikle ‘process (işlem)’ denilmektedir.
Soyut makinelerin oluşturulması için saydam paylaşım tekniğinin 2 tür paylaşımı
kullanılmaktadır;
a. Alan çoklama paylaşımı (Space-multiplexed sharing): Bir kaynak bir veya
daha fazla bölüme ayrılır, ardından her bir bölüm bir işlem’e atanır. Bu
paylaşım türüne, bellek ve hard disk’in belli bölümlere ayrılarak her bölümün
farklı işlemler için ayrılması örnek olarak verilebilir.
b. Zaman çoklama paylaşımı (Time-multiplexed sharing): Bu paylaşım türünde
bir kaynak bölümlere ayrılmaz, bunun yerine kaynak bir işlem tarafından belli
bir süre kullanılır yani o işleme adanır ardından diğer işlem bu kaynağı belli
bir süre kullanır. Örneğin MİB’ni işlemlerin belirli süreler için kullanılması bu
duruma bir örnektir.
İşletim istemi bu iki paylaşım türünü beraber kullanabilir. Örneğin MİB’i için
zaman çoklama, hard disk ve bellek için ise alan çoklama paylaşım türlerini kullanabilir.
Bu paylaşımlar sayesinde aynı andan birden çok program çalışabilmektedir kısacası
çoklu programlama özelliği kullanılabilmektedir. N tane soyut makine olduğunu
düşünürsek;
Soyut Makine 1 (S1) Soyut Makine 2 (S2) Soyut Makine 3 (S3)
Alan çoklama
Zaman çoklama
Fiziksel MİB Fiziksel Bellek
Şekil 2. Çoklu programlama (Multiprogramming)
İşletim Sistemi
Kaynak Paylaşımı
...
S1 Belleği
S2 Belleği
S3 Belleği
Sn Belleği
Çoklu programlama bir işlemcinin dolayısı ile bir bilgisayar sistemin performansını
arttırır.
Açık paylaşım (Explict sharing)
İşlemlerin genel kaynakları kendi politikalarına göre kullanmalarıdır. Bu paylaşımda
zaman veya alan çoklama paylaşımı yapılsa da dikkat edilmesi gereken 2 önemli
nokta vardır;
• Kaynak yalıtımı (Resource isolation): Sistem yerleşim politikasına göre
kaynaklara ulaşımı ayırabilmelidir. İşletim sistemi, bir soyut makine tarafından
kullanılan kaynağa diğer yetkisiz işlemlerin ulaşmasını engellemelidir. Örneğin
bellek yalıtım mekanizmasında, bellek belli bölümlere ayrılarak her bir bölüm
ayrı bir soyut makine tarafından kullanılmaktadır. Bu durumda sistem, bir soyut
makineye ayrılmış bir bellek bölümüne başka bir soyut makinenin müdahale
etmesini engellemelidir. Aynı şekilde MİB’nin işlemler tarafından sıralı olarak
paylaşılmasında da, bir işlem MİB’ni kullanırken diğer işlemlerin bellek alanlarına
MİB yoluyla müdahale etmemelidir.
• İşbirliği yaparak paylaşım (Cooperatively sharing): Sistem işlemlerin kaynakları
istenildiği takdirde işbirliği yaparak paylaşmalarına izin verebilmelidir. Örneğin
bir işlem diğer bir işlemin sonucunu kullanabilmeli veya belirli bir bellek
bölgesindeki bilgiler iki işlem tarafından kullanılması gerektiğinde buna izin
verebilmelidir. Fakat bu paylaşım son derece dikkatli yapılması gerekmektedir.
Kaynak paylaşımını yapmak ile görevli işletim sistemi yazılımı bu paylaşımı
algoritma veya başka bir hata (bug) yüzünden gerçekleştiremediğinde ise hatalar
oluşmaktadır. Oysa güvenilir ve gelişimi tamamlanmış bir işletim sisteminde bu tür
hataların olması beklenmez. Güvenilir bir işletim sisteminde donanım kaynaklarının
doğru bir biçimde paylaştırılması ve birbirinden yalıtılması gerekmektedir. Bir işletim
sisteminin soyutlamaları, sistem çağrı arayüzü (system call interface) olarak da bilinen
işletim sisteminin arayüzü kullanılarak gerçekleştirilebilir. Tüm sistem yazılımları bir
uygulama programlama arayüzü – API (Application Programming Interface) yoluyla
ulaşılabilinir. API; bir yazılım veya sistem yazılım parçasının programlama arayüzüdür.
Veritabanları, VBasic editörü gibi. Programcılar uygulama programlama arayüzlerini
kullanırlarken, işletim sistemi, sistem çağrı arayüzünü kullanır. Uygulama programlama
arayüzleri sistem yazılım arayüzlerine ulaşarak bunların kullanıcı tarafından
kullanılabilmesini sağlar. Microsoft Windows sistem çağrı arayüzünü “Win32 API”
olarak adlandırmıştır.
Uygulama yazılımı, sistem yazılımı ve işletim sistemi arasında bir hiyerarşi
vardır. İşletim sistemi, yazılım-donanım arayüzünü kullanarak işletim sistemi
arayüzüne, sistem yazılımı, işletim sistemi arayüzünü kullanarak API’ye ve uygulama
yazılımı da API’yi kullanarak insan-bilgisayar arayüzünde gerçekleşecek olan yazılımı
oluşturur.
Şekil 3. Uygulama yazılımı, Sistem yazılımı ve İşletim Sistemi
Bir İşletim Sisteminin Fonksiyonları Açısından Mantıksal Yapısı
Bir işletim sisteminin, temel olarak 4 bileşeni bulunmaktadır;
• Aygıt yönetimi (Device management)
• İşlem yönetimi (Process management)
• Bellek yönetimi (Memory management)
• Dosya yönetimi (File management)
Aygıt yönetimi (Device management)
Bir işletim sistemi donanım aygıtlarının yönetiminden sorumludur. Birçok işletim
sistemi yazıcı, disk gibi donanım aygıtlarına genelde aynı şekilde yönetirken işlemci ve
belleğin yönetiminde farklı yaklaşımlar kullanmaktadır.
Aygıt yönetiminin aygıt bağımlı ve bağımsız olmak üzere ki bölümü
bulunmaktadır. Bağımlı olan bölüm’e aygıt sürücüsü (device driver) de denilmektedir.
İşletim sisteminin her bir aygıt için kullandığı ayrı bir sürücü vardır. Aygıt yönetiminin
bağımsız olan bölümü ise aygıt bağımlı bölümün yürüteceği yazılım ortamını temsil
etmektedir. Örneğin aygıt bağımsız alan, sistem çağrı arayüzündeki çağrıları aygıt
sürücüsüne iletmektedir. Aygıt bağımsız alan genellikle aygıt yönetiminin küçük bir
bölümüdür, büyük bölümü sürücülere ayrılmıştır.
İşlem Yönetimi
Dosya Yönetimi
Bellek
Yönetimi
Aygıt Yönetimi
Şekil 4. Aygıt yönetimi
Aygıt yönetiminin bu şekilde ikiye ayrılması ile bilgisayara yeni bir donanım
eklemek çok kolay hale gelmiştir. Öncelikle işletim sistemi tasarımcısı, aygıtın hangi
bölümünün bağımlı ve hangisinin bağımsız olacağını belirler. Bağımsız olan bölüm temel
işletim sistemi içerisinde, bağımlı olan bölüm ise aygıt sürücüsü içerisinde uygulamaya
geçirilir. Bu; aygıt yönetimin bağımsız bölümünün; bir aygıta okuma ve/veya yazma
işlemlerini yürüten sistem çağrılarını içerdiği anlamına gelmektedir. Örneğin yazıcı
sürücüsü bir yazıcı ile ilgili tüm yazılımları içermektedir. Bu yazıcı bilgisayara
bağlanarak sürücüsü yüklendiğinde aygıt yönetiminin bağımsız olan bölümü işletim
sisteminin içerisinde hali hazırda bulunduğu için bu yazıcı kullanıcı tarafından hemen
kullanılabilir.
İşlem Yönetimi (Process Management)
Birçok işletim sistemi işlem ve iş parçacığı (Thread) ve kaynak yönetimini
birlikte ele almaktadır. İş parçacığı, bilgisayarda en düşük kaynağa ihtiyaç duyan bir
program parçasıdır. Genellikle bir işlem ile birlikte kullanılır. İlgili işleme ayrılmış disk
alanı, dosyalar, bellek gibi kaynaklarını kullanarak çalışır. Çoklu kullanım
Aygıt Bağımsız Bölüm
Aygıt Bağımlı Bölüm Aygıt Bağımlı Bölüm Aygıt Bağımlı Bölüm
Aygıt Aygıt Aygıt
(multithreading) ise bir işlemin birden fazla iş parçacığına bölünerek aynı anda
çalıştırılmasıdır. Bir işlem birden fazla iş parçacığından oluşmaktadır.
Bir işletim sisteminin işlem yönetimi; birden fazla işlem ve iş parçasına aynı
makinenin kaynaklarını paylaşmaları, işlemlerin eşzamanlı olarak çalışabilmeleri için
zamanlamanın sağlanması gibi görevleri vardır. İşlem yönetimi; işlemlerin kaynaklara
ulaşması sırasında nasıl bir kaynak yalıtımı yapacağı, bir kaynağı paylaşması gereken
birden fazla işlem olduğunda hangi politikaları kullanarak bu kaynağı paylaştıracağı gibi
soruları cevaplamaya çalışmaktadır. Bunları yaparken de bellek yönetimi ile birlikte
çalışarak belleğin bu işlemler, iş parçacıkları arasında paylaştırılmasını sağlar.
Şekil 5. İşlem yönetimi
Bellek Yönetimi (Memory Management)
Bellek yönetimi işlem yönetimi ile birlikte çalışarak ana bellekte işlemlerin
yerleşimini sağlamaktadır. Her işlem bir bellek bölgesi istemekte ve bellek yönetimi de
bu işlemlerin çalışması için kaynak yalıtımını da sağlayarak gerekli bellek bölümünü
ayırmaktadır. Böylece bellek yönetimi bellekteki blokların paylaştırılması için gerekli
MİB
İş Parçacığı
Çoklu programlama
İşlem Kaynak
Yönetimi
Bellek Kaynaklar
Diğer
stratejileri uygulamaktadır. Modern bellek yönetimleri sanal bellek (virtual memory)
sağlayarak fiziksel bellekten çok daha büyük bir bellek alanının kullanılmasını
sağlamaktadır. Eğer işletim sistemi sanal belleği destekliyorsa bellek yönetiminin bir
kısmı aygıt ve dosya yönetimleri ile birlikte çalışarak belleği yönetir.
Şekil 6. Bellek yönetimi
Dosya Yönetimi (File Management)
Dosya yönetimi, bellek ve aygıt yönetimi ile birlikte çalışarak dosyaların hard
disk ve CD-ROM gibi depolama birimlerine yazılmasını sağlamaktadır. İşletim sistemi
bu yönetimi yapabilmek için dosya sistemlerini kullanmaktadır. Bu dosya sistemlerine
örnek olarak FAT, FAT32, NTFS, EXT2 verilebilir.
sunar. Bir işletim sisteminde paylaşılan kaynaklar ise şunlardır: Merkezi işlem birimi,
Bellek, Giriş/Çıkış birimleri gibi donanım elemanları, Dosyalar ve klasörler, yazılımlar;
uygulama programları, çeşitli programlar.
Kaynak paylaşımı yapılmasının nedenleri 4 faktör söylenebilir:
• Maliyet: Her kullanıcıya birbirinden bağımsız kaynak sağlamak zordur.
• Birinin geliştirdiği bir programı veya uygulamayı diğerleri de kullanabilir
• Aynı veri tabanı birden fazla kullanıcı tarafından kullanılabilir
• Bir programın birden fazla kullanıcı tarafından kullanılarak depolama
birimlerinden tasarruf sağlanır ve geçersiz kaynak kullanımının önüne geçilebilir
İşletim sisteminin paylaşım işlemini gerçekleştirebilmek için ise şu görevleri yerine
getirmesi gerekir:
a. Giriş/Çıkış İşlemleri: Kullanıcıdan bağımsız donanıma bağlı değişen G/Ç
işlemlerini yerine getirme.
b. Bellek İşlemleri: Makinedeki fiziksel bellekten farklı olarak kullanılan soyut
bir bellek imkanı sunmalıdır.
c. Dosya Sistemi: Soyut makinelerin çoğu program ve verilerin saklanması için
bir dosya sistemi içerir. Kullanıcının bu bilgilere ulaşımı, adresler yerine
sembolik isimlerle sağlanır.
d. Koruma ve hata kontrolü: Kullanıcıların birbirlerinin alanlarına müdahale
etmeleri önlenmeli ve kişisel bilgilerin güvenli bir şekilde saklanması için
koruma sağlanmalıdır.
e. Program kontrolü: Soyut bir makine kullanıcıya program ve işlemler üzerinde
işlem yapmaya izin verir.
f. Etkileşim: İşletim sistemi kullanıcılar arasında karşılıklı etkileşim olanağı
verir.
Kaynakların farklı kullanıcılar veya programlar arasında paylaştırılması farklı
teknikler kullanılarak yapılabilir;
• Aynı anda çalışma (Concurrent execution): Bir bilgisayarın birden fazla programı
aynı anda çalıştırmasıdır. Sistemde aynı anda farklı aktivitelerin yer almasıdır.
Mesela birden fazla kullanıcı G/Ç işlemi yapabilmeli belleği kullanabilmelidir. Bu
durumda işlerin senkronize edilmesi gerekir. Çünkü aslında sistemde
gerçekleştirilecek işlemler aynı anda yapılmamakta, sıralı olarak yapılmaktadır.
Yani birden fazla program mantıksal olarak aynı anda çalışmakta iken fiziksel
olarak sıralı olarak çalışmaktadır. Örnek olarak çoklu programlama yaparken
MİB’ni programların paylaşması verilebilir.
• Paralel çalışma (Paralel execution): Bir bilgisayarın birden fazla programı
gerçekten aynı anda çalıştırmasıdır. Yani birden fazla program hem mantıksal
hem de fiziksel olarak aynı anda çalışmaktadır.
Aynı anda veya paralel çalışma sırasından bir bilgisayar kaynaklarını paylaştırmak
zorundadır. Bu paylaşımlar iki türlü olabilir;
• Saydam paylaşım (Transparently sharing): Kaynakların paylaşımının işletim
sistemi tarafından yürütmesidir. Burada kullanıcı kaynakların
paylaştırıldığından habersizdir. Bu paylaşım türünün gerçekleştirilebilmesi
için soyut makineler kullanılmaktadır.
• Açık paylaşım (Explict sharing): İşlemlerin genel kaynakları kendi
politikalarına göre kullanmalarıdır. İşletim sistemini kullanıcıya makinedeki
kaynakları paylaştırmasına da izin vermektedir.
Soyut/Sanal bir makine (Abstract Machine) ve Saydam Paylaşım
İşletim sisteminin ikinci görevi ise kullanıcıya veya kullanıcılara yalnızca kendine tahsis
edilmiş bir makine varmış gibi çalışma ortamının sağlanmasıdır. Her bir soyut makine
fiziksel makinenin bir simülasyonudur. Bir fiziksel makine birden fazla soyut makineyi
aynı anda çalıştırabilir. Her program kendi soyut makinesinde çalışır. Bu işlemleri
yapabilmek için fiziksel makine donanımlarını saydam paylaşım tekniğini kullanarak
soyut makineler arasında paylaştırır. Soyut makine tarafından çalıştırılan programa
genellikle ‘process (işlem)’ denilmektedir.
Soyut makinelerin oluşturulması için saydam paylaşım tekniğinin 2 tür paylaşımı
kullanılmaktadır;
a. Alan çoklama paylaşımı (Space-multiplexed sharing): Bir kaynak bir veya
daha fazla bölüme ayrılır, ardından her bir bölüm bir işlem’e atanır. Bu
paylaşım türüne, bellek ve hard disk’in belli bölümlere ayrılarak her bölümün
farklı işlemler için ayrılması örnek olarak verilebilir.
b. Zaman çoklama paylaşımı (Time-multiplexed sharing): Bu paylaşım türünde
bir kaynak bölümlere ayrılmaz, bunun yerine kaynak bir işlem tarafından belli
bir süre kullanılır yani o işleme adanır ardından diğer işlem bu kaynağı belli
bir süre kullanır. Örneğin MİB’ni işlemlerin belirli süreler için kullanılması bu
duruma bir örnektir.
İşletim istemi bu iki paylaşım türünü beraber kullanabilir. Örneğin MİB’i için
zaman çoklama, hard disk ve bellek için ise alan çoklama paylaşım türlerini kullanabilir.
Bu paylaşımlar sayesinde aynı andan birden çok program çalışabilmektedir kısacası
çoklu programlama özelliği kullanılabilmektedir. N tane soyut makine olduğunu
düşünürsek;
Soyut Makine 1 (S1) Soyut Makine 2 (S2) Soyut Makine 3 (S3)
Alan çoklama
Zaman çoklama
Fiziksel MİB Fiziksel Bellek
Şekil 2. Çoklu programlama (Multiprogramming)
İşletim Sistemi
Kaynak Paylaşımı
...
S1 Belleği
S2 Belleği
S3 Belleği
Sn Belleği
Çoklu programlama bir işlemcinin dolayısı ile bir bilgisayar sistemin performansını
arttırır.
Açık paylaşım (Explict sharing)
İşlemlerin genel kaynakları kendi politikalarına göre kullanmalarıdır. Bu paylaşımda
zaman veya alan çoklama paylaşımı yapılsa da dikkat edilmesi gereken 2 önemli
nokta vardır;
• Kaynak yalıtımı (Resource isolation): Sistem yerleşim politikasına göre
kaynaklara ulaşımı ayırabilmelidir. İşletim sistemi, bir soyut makine tarafından
kullanılan kaynağa diğer yetkisiz işlemlerin ulaşmasını engellemelidir. Örneğin
bellek yalıtım mekanizmasında, bellek belli bölümlere ayrılarak her bir bölüm
ayrı bir soyut makine tarafından kullanılmaktadır. Bu durumda sistem, bir soyut
makineye ayrılmış bir bellek bölümüne başka bir soyut makinenin müdahale
etmesini engellemelidir. Aynı şekilde MİB’nin işlemler tarafından sıralı olarak
paylaşılmasında da, bir işlem MİB’ni kullanırken diğer işlemlerin bellek alanlarına
MİB yoluyla müdahale etmemelidir.
• İşbirliği yaparak paylaşım (Cooperatively sharing): Sistem işlemlerin kaynakları
istenildiği takdirde işbirliği yaparak paylaşmalarına izin verebilmelidir. Örneğin
bir işlem diğer bir işlemin sonucunu kullanabilmeli veya belirli bir bellek
bölgesindeki bilgiler iki işlem tarafından kullanılması gerektiğinde buna izin
verebilmelidir. Fakat bu paylaşım son derece dikkatli yapılması gerekmektedir.
Kaynak paylaşımını yapmak ile görevli işletim sistemi yazılımı bu paylaşımı
algoritma veya başka bir hata (bug) yüzünden gerçekleştiremediğinde ise hatalar
oluşmaktadır. Oysa güvenilir ve gelişimi tamamlanmış bir işletim sisteminde bu tür
hataların olması beklenmez. Güvenilir bir işletim sisteminde donanım kaynaklarının
doğru bir biçimde paylaştırılması ve birbirinden yalıtılması gerekmektedir. Bir işletim
sisteminin soyutlamaları, sistem çağrı arayüzü (system call interface) olarak da bilinen
işletim sisteminin arayüzü kullanılarak gerçekleştirilebilir. Tüm sistem yazılımları bir
uygulama programlama arayüzü – API (Application Programming Interface) yoluyla
ulaşılabilinir. API; bir yazılım veya sistem yazılım parçasının programlama arayüzüdür.
Veritabanları, VBasic editörü gibi. Programcılar uygulama programlama arayüzlerini
kullanırlarken, işletim sistemi, sistem çağrı arayüzünü kullanır. Uygulama programlama
arayüzleri sistem yazılım arayüzlerine ulaşarak bunların kullanıcı tarafından
kullanılabilmesini sağlar. Microsoft Windows sistem çağrı arayüzünü “Win32 API”
olarak adlandırmıştır.
Uygulama yazılımı, sistem yazılımı ve işletim sistemi arasında bir hiyerarşi
vardır. İşletim sistemi, yazılım-donanım arayüzünü kullanarak işletim sistemi
arayüzüne, sistem yazılımı, işletim sistemi arayüzünü kullanarak API’ye ve uygulama
yazılımı da API’yi kullanarak insan-bilgisayar arayüzünde gerçekleşecek olan yazılımı
oluşturur.
Şekil 3. Uygulama yazılımı, Sistem yazılımı ve İşletim Sistemi
Bir İşletim Sisteminin Fonksiyonları Açısından Mantıksal Yapısı
Bir işletim sisteminin, temel olarak 4 bileşeni bulunmaktadır;
• Aygıt yönetimi (Device management)
• İşlem yönetimi (Process management)
• Bellek yönetimi (Memory management)
• Dosya yönetimi (File management)
Aygıt yönetimi (Device management)
Bir işletim sistemi donanım aygıtlarının yönetiminden sorumludur. Birçok işletim
sistemi yazıcı, disk gibi donanım aygıtlarına genelde aynı şekilde yönetirken işlemci ve
belleğin yönetiminde farklı yaklaşımlar kullanmaktadır.
Aygıt yönetiminin aygıt bağımlı ve bağımsız olmak üzere ki bölümü
bulunmaktadır. Bağımlı olan bölüm’e aygıt sürücüsü (device driver) de denilmektedir.
İşletim sisteminin her bir aygıt için kullandığı ayrı bir sürücü vardır. Aygıt yönetiminin
bağımsız olan bölümü ise aygıt bağımlı bölümün yürüteceği yazılım ortamını temsil
etmektedir. Örneğin aygıt bağımsız alan, sistem çağrı arayüzündeki çağrıları aygıt
sürücüsüne iletmektedir. Aygıt bağımsız alan genellikle aygıt yönetiminin küçük bir
bölümüdür, büyük bölümü sürücülere ayrılmıştır.
İşlem Yönetimi
Dosya Yönetimi
Bellek
Yönetimi
Aygıt Yönetimi
Şekil 4. Aygıt yönetimi
Aygıt yönetiminin bu şekilde ikiye ayrılması ile bilgisayara yeni bir donanım
eklemek çok kolay hale gelmiştir. Öncelikle işletim sistemi tasarımcısı, aygıtın hangi
bölümünün bağımlı ve hangisinin bağımsız olacağını belirler. Bağımsız olan bölüm temel
işletim sistemi içerisinde, bağımlı olan bölüm ise aygıt sürücüsü içerisinde uygulamaya
geçirilir. Bu; aygıt yönetimin bağımsız bölümünün; bir aygıta okuma ve/veya yazma
işlemlerini yürüten sistem çağrılarını içerdiği anlamına gelmektedir. Örneğin yazıcı
sürücüsü bir yazıcı ile ilgili tüm yazılımları içermektedir. Bu yazıcı bilgisayara
bağlanarak sürücüsü yüklendiğinde aygıt yönetiminin bağımsız olan bölümü işletim
sisteminin içerisinde hali hazırda bulunduğu için bu yazıcı kullanıcı tarafından hemen
kullanılabilir.
İşlem Yönetimi (Process Management)
Birçok işletim sistemi işlem ve iş parçacığı (Thread) ve kaynak yönetimini
birlikte ele almaktadır. İş parçacığı, bilgisayarda en düşük kaynağa ihtiyaç duyan bir
program parçasıdır. Genellikle bir işlem ile birlikte kullanılır. İlgili işleme ayrılmış disk
alanı, dosyalar, bellek gibi kaynaklarını kullanarak çalışır. Çoklu kullanım
Aygıt Bağımsız Bölüm
Aygıt Bağımlı Bölüm Aygıt Bağımlı Bölüm Aygıt Bağımlı Bölüm
Aygıt Aygıt Aygıt
(multithreading) ise bir işlemin birden fazla iş parçacığına bölünerek aynı anda
çalıştırılmasıdır. Bir işlem birden fazla iş parçacığından oluşmaktadır.
Bir işletim sisteminin işlem yönetimi; birden fazla işlem ve iş parçasına aynı
makinenin kaynaklarını paylaşmaları, işlemlerin eşzamanlı olarak çalışabilmeleri için
zamanlamanın sağlanması gibi görevleri vardır. İşlem yönetimi; işlemlerin kaynaklara
ulaşması sırasında nasıl bir kaynak yalıtımı yapacağı, bir kaynağı paylaşması gereken
birden fazla işlem olduğunda hangi politikaları kullanarak bu kaynağı paylaştıracağı gibi
soruları cevaplamaya çalışmaktadır. Bunları yaparken de bellek yönetimi ile birlikte
çalışarak belleğin bu işlemler, iş parçacıkları arasında paylaştırılmasını sağlar.
Şekil 5. İşlem yönetimi
Bellek Yönetimi (Memory Management)
Bellek yönetimi işlem yönetimi ile birlikte çalışarak ana bellekte işlemlerin
yerleşimini sağlamaktadır. Her işlem bir bellek bölgesi istemekte ve bellek yönetimi de
bu işlemlerin çalışması için kaynak yalıtımını da sağlayarak gerekli bellek bölümünü
ayırmaktadır. Böylece bellek yönetimi bellekteki blokların paylaştırılması için gerekli
MİB
İş Parçacığı
Çoklu programlama
İşlem Kaynak
Yönetimi
Bellek Kaynaklar
Diğer
stratejileri uygulamaktadır. Modern bellek yönetimleri sanal bellek (virtual memory)
sağlayarak fiziksel bellekten çok daha büyük bir bellek alanının kullanılmasını
sağlamaktadır. Eğer işletim sistemi sanal belleği destekliyorsa bellek yönetiminin bir
kısmı aygıt ve dosya yönetimleri ile birlikte çalışarak belleği yönetir.
Şekil 6. Bellek yönetimi
Dosya Yönetimi (File Management)
Dosya yönetimi, bellek ve aygıt yönetimi ile birlikte çalışarak dosyaların hard
disk ve CD-ROM gibi depolama birimlerine yazılmasını sağlamaktadır. İşletim sistemi
bu yönetimi yapabilmek için dosya sistemlerini kullanmaktadır. Bu dosya sistemlerine
örnek olarak FAT, FAT32, NTFS, EXT2 verilebilir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder