15-dars: Operatsion tizim

4-blokXotira, OS va fayl13–16 darslar

Nega bu muhim

Hozir kompyuteringizda yuzdan ortiq dastur “ishlab turibdi”: brauzer, musiqa, messenjer, antivirus… Protsessor yadrolari esa bir hovuch. Qanday qilib hammasi “bir vaqtda” yuradi?

Javob: hech qanday bir vaqtda emas. Protsessor ular orasida shu qadar tez sakraydiki, sizga parallel tuyuladi — xuddi kinodagi 24 kadr harakatdek. Bu sehrni boshqaruvchi dastur — operatsion tizim, va bugun siz uning eng qiziq bo’limini o’zingiz boshqarasiz.

Bu darsdan keyin siz

operatsion tizim qanday vazifalarni bajarishini sanab bera olasiz
dastur bilan jarayonning farqini bilasiz
round-robin rejalashtirish va kvant tushunchasini amalda ko’rasiz
virtual xotira nima uchun kerakligini tushuntira olasiz

Nazariya

OS: temir bilan dasturlar orasidagi hokim

Shu paytgacha qurgan mashinamizda dastur apparatning to’la egasi edi. Lekin real kompyuterda dasturlar ko’p, apparat esa bitta. Kim protsessorni oladi? Kim xotiraning qaysi qismini ishlatadi? Ikkita dastur bir faylga yozsa-chi?

Bu janjallarni hal qiluvchi hakam — operatsion tizim: Windows, Linux, Android, iOS. U apparatni birinchi bo’lib egallab, qolgan dasturlarga resurslarni taqsimlab beradi.

operatsion tizimoperating system

Apparat resurslarini (protsessor, xotira, disk, tarmoq) dasturlar o’rtasida taqsimlovchi va ularni bir-biridan himoyalovchi asosiy dastur.

Dastur va jarayon: retsept va ovqat

Diskdagi dastur — shunchaki fayl, retsept kabi harakatsiz. Uni ishga tushirsangiz, OS unga xotira ajratadi, registrlar holatini yaratadi va navbatga qo’shadi. Mana shu jonli nusxa jarayon deyiladi.

jarayonprocess

Ishga tushirilgan dasturning jonli nusxasi: o’z xotirasi, registrlar holati va huquqlari bilan. Bitta dasturdan bir nechta jarayon ochilishi mumkin.

Brauzeringizning har varag’i alohida jarayon bo’lishi mumkin — biri qotib qolsa, qolganlari yashayveradi. “Task Manager”da ko’rganingiz ro’yxat — aynan jarayonlar.

Rejalashtiruvchi va kvant

Protsessorni jarayonlarga taqsimlovchi OS bo’limi rejalashtiruvchi deyiladi. Eng sodda adolatli usul — round-robin: jarayonlar davra bo’lib turadi, har biriga kichik vaqt bo’lagi — kvant — beriladi. Kvant tugadi — navbat keyingisiga, tugatmagani davra oxiriga qaytadi.

Kvantni tanlash — savdo: kichik kvant = hamma jarayon “jonli” seziladi, lekin almashishlar ko’payadi (almashish ham vaqt yeydi). Katta kvant = almashish kam, lekin navbat kutgan dastur “qotib qolgandek” tuyuladi.

Virtual xotira: har jarayonga o’z olami

Yana bir muammo: ikki jarayon bir xil 500-manzilga yozsa nima bo’ladi? Hech nima — chunki OS har jarayonga o’z xayoliy manzillar olamini beradi. Jarayon “500-katak” desa, apparat uni jismoniy xotiraning boshqa-boshqa joylariga o’giradi.

virtual xotiravirtual memory

Har jarayonga beriladigan xayoliy manzillar maydoni. OS va protsessor uni jismoniy RAM’ga (kerak bo’lsa diskka ham) o’girib turadi.

Natijada jarayonlar bir-birining xotirasini ko’rolmaydi — xato ham, virus ham chegaradan o’ta olmaydi. Bu 13-darsdagi zinapoyaga qo’shilgan yana bir abstraksiya qavati.

Sinab ko’r

To’rt jarayon, bitta protsessor. Kvantni tanlab, vaqtni taqsimlang — pastdagi chiziq protsessorning har birligi kimga ketganini ko’rsatadi. To’liq ijroni ikki xil kvant bilan o’tkazib, almashishlar sonini solishtiring.

Rejalashtiruvchi: bitta protsessor, to'rt ish

Kvantni tanlab, Qadam bilan protsessor vaqtini jarayonlarga bo'lib bering.

Bu simulyatorda to'rt jarayon bitta protsessorni navbat bilan oladi (round-robin). Kvant — har jarayonga uzluksiz beriladigan vaqt bo'lagi. Kichik kvantda almashish ko'p, katta kvantda navbat kutish uzoq.

JavaScript'siz mashq: 4 ta ishni (4, 8, 5, 7 birlik) kvant 2 bilan qog'ozda taqsimlab, 24 katakli chiziqqa rang bilan bo'lib chiqing.

Kvant:birlik uzluksiz ish

Musiqa0/4

Brauzer0/8

Yuklab olish0/5

Matn muharriri0/7

Protsessor vaqti (24 birlik)

vaqt: 0 · almashishlar: 0

Hozir kvant = 2. Qadam bosing — protsessor birinchi jarayonga o'tadi.

Xulosa

OS — resurs hakami: protsessor, xotira, disk va tarmoqni taqsimlaydi
Jarayon — ishga tushirilgan dasturning jonli nusxasi (retsept ≠ ovqat)
Round-robin: har jarayonga kvant; tugatmagani davra oxiriga
Kvant savdosi: kichik = sezgir lekin isrofli, katta = tejamli lekin “qotadi”
Virtual xotira har jarayonga o’z manzil olamini beradi — himoya shundan

O’zingizni sinang

1Dastur bilan jarayonning farqini o'z misolingiz bilan tushuntiring.

Javobni ko'rish

Dastur — diskdagi harakatsiz fayl (retsept), jarayon — uning ishga tushgan jonli nusxasi (pishayotgan ovqat). Masalan bitta brauzer dasturidan uchta oyna ochsangiz, dastur bitta, jarayonlar bir nechta bo’ladi — har biri o’z xotirasi bilan.

2Simulyatorda kvant 1 va kvant 4 da almashishlar soni qanday farq qildi va bu nimani bildiradi?

Javobni ko'rish

Kvant 1 da almashish deyarli har birlikda — jarayonlar “jonli”, lekin OS ko’p vaqtni almashishning o’ziga sarflaydi. Kvant 4 da almashish bir necha barobar kam, lekin navbatdagi jarayon uzoqroq kutadi. Ideal kvant — shu ikki yomonlik orasidagi muvozanat.

3Kontekst almashishda OS aynan nimalarni saqlaydi va nega PC eng muhimi?

Javobni ko'rish

Jarayonning barcha registrlarini: A (akkumulyator), bayroqlar va birinchi navbatda PC ni. PC — “qayerda to’xtaganim”. U saqlanmasa, jarayon uyg’onganda qayerdan davom etishni bilmaydi va boshidan boshlashga majbur bo’lardi.

4Nega bitta dastur qotib qolsa, butun kompyuter qotib qolmaydi?

Javobni ko'rish

Chunki protsessorni dastur emas, OS taqsimlaydi. Kvant tugashi bilan rejalashtiruvchi protsessorni baribir tortib oladi — dastur “roziligini” so’ramaydi. Qadimgi OS’larda buning teskarisi edi va bitta dastur butun tizimni osiltirardi.

5Virtual xotirasiz qanday xavf tug'ilardi?

Javobni ko'rish

Har jarayon jismoniy xotiraning istalgan joyiga yoza olardi: xatoli dastur boshqa dasturning (yoki OS’ning!) ma’lumotini buzardi, virus esa parollarni to’g’ridan-to’g’ri o’qiy olardi. Virtual xotira har jarayonni o’z “hujrasiga” qamaydi.

Amaliy topshiriq

~30 daqiqao'rta

Kompyuterda Task Manager (Windows: Ctrl+Shift+Esc) yoki Activity Monitor (Mac) oching. Telefonda bo’lsa: Sozlamalar → Batareya → ilovalar sarfi ham bo’ladi.

Birinchi qism. Jarayonlar ro’yxatidan beshtasini tanlab jadval tuzing: nomi, protsessor foizi, xotira sarfi. Ulardan nechtasini o’zingiz ochgansiz, nechtasi “o’zi” ishlab turibdi?

Ikkinchi qism. Eng ko’p xotira yeyayotgan jarayonni toping. Nega aynan u? (Maslahat: brauzer varaqlari alohida jarayonlar bo’lishini eslang.)

Uchinchi qism. Jami jarayonlar sonini yozing va bitta savolga javob bering: protsessoringiz yadrolari soni undan necha barobar kam — va shunga qaramay hammasi qanday “ishlayapti”?

Topshiriladigan natija: 5 qatorli jadval + ikki savolga javob.

Darsni belgilash uchun JavaScript kerak. Bu progressni saqlash uchun ishlatiladi — darslikning o'zi JavaScript'siz ham to'liq o'qiladi.