Dr. irin KARADENZ 1

LETM SSTEMLERNE GR

Von Neumann Mimarisi

Modern bilgisayar alma prensipleri, Von Neumannn 1945de gelitirdii

mimariyi temel almaktadr.

ekil 1. Von Neumann Mimarisi

letim sistemi (Operating System) tanm:

Bir iletim sistemini orkestray yneten bir maestro gibi dnebilirsiniz. Bir

orkestray yneten biri olmadnda, enstrmanlardan kan sesler birbiriyle uyumlu

olmayacaktr. te iletim sistemi de bir bilgisayar sisteminin maestrosudur;

bilgisayarn donanm elemanlarnn birbiri ile haberlemesini, birbirini tanmasn,

ksacas birbiri ile uyumlu bir ekilde almasn salar.

letim sistemi ayn zamanda, kullanc ve donanm, yazlm ve donanm ve son

olarak yazlm ve yazlm arasndaki ara yazlmdr. Kullanc ve donanmn, donanm ve

yazlmlarn ve birok farkl yazlmn etkileimini, birbirini anlamasn ve birbiri ile

alabilmesini salar.

Merkezi lem Birimi

Donanm Aygtlar

Aritmetik ve Mantk Birimi

Ana Bellek

Kontrol Birimi

Adres yolu

Veri yolu

Dr. irin KARADENZ 2

ekil 2. Bir bilgisayar sisteminin genel grnm

letim sistemi; bilgisayar sistemini oluturan donanm ve yazlm nitelikli

kaynaklar kullanclar arasnda kolay, hzl ve gvenli bir iletim hizmetine olanak

verecek biimde paylatrrken bu kaynaklarn kullanm verimliliini en st dzeyde

tutmay amalayan bir yazlm sistemidir.

Bir bilgisayar sistemindeki MB, bellek, soyut bellek, G/ aygtlar ve dosyalar

gibi kaynaklar kontrol eden program modlleri topluluudur. Bu modller sistemin

daha etkili ve performansl kullanlmasn salar. Bunlar kullanc ve donanm arasnda

bir arabirim gibi alrlar.

Tarihsel Geliim:

1. Eski Sistemler (Mainframe)

a) 1950lerdeki sistemlerdir. Tek kullancldrlar. letim sistemi

kullanlmamtr. rn: Eniac da iletim sistemi yoktu

b) Sadece tek bir i: Ayn anda sadece bir i yaplmaktayd. Ksacas dorusal

alyorlard.

Derleyici Word VBasic ... Veritaban

Sistem ve uygulama programlar

Bilgisayar donanm

letim sistemi

Kullanc 1

Kullanc 2

Kullanc 3 ...

Kullanc n

Dr. irin KARADENZ 3

c) Bilgi girii ve k iin kartlar kullanlmaktayd.

2. Toplu lem Sistemleri (Batch Systems):

a) Monitor programlar gelitirilerek otomatik olarak birden fazla iin arka

arkaya yaplmas saland. Bir ie rnek olarak u program altr veya u

program derle komutlar verilebilir.

b) Kart okuyucular kullanlmaktayd.

3. Zaman paylaml sistemler (Timesharing Systems)

a) Diskteki veya bellekteki farkl ileri ayn anda yapabilmektedir.

b) Bu ileri yaparken bir donanm belirli zamanlarda farkl ileri yaplmas iin

tahsis ederdi. rnei MB farkl ileri ayn anda yapmyor ama bu ilerin

belli grevlerini yerine getiriyordu. rnein ayn anda 3 i yapmas

gerekiyorsa ncelikle 1. iin ilk grevini sonra 2. iin ilk grevini ve 3. iin ilk

grevini yapyordu ve bu ekilde devam ediyordu. Kullanc bu ileri ayn anda

yaptn zannetse de aslnda bu ilerin belli grevleri arasnda deiim

yapyordu. te bu zellie ok grevli (Multitasking) denilmektedir. oklu

programlama (multiprogramming) sistemleri ise ayn anda birden fazla

programn altrlmas anlamna gelmektedir. Bu sistemlerde MB

zamanlamas (scheduling), bellek ynetimi gibi ilemler sistem tarafndan

yaplmaktayd.

c) Kart okuyucu olmadan kullanc ile iletiimde bulunabilmektedir.

4. Kiisel Bilgisayar sistemleri (Personal Computer Systems)

a) Donanm ebatlarnn klmesi ile masastnde yer alan bilgisayarlardr.

b) G/ aygtlar kullanlmaktadr. Farkl teknolojiler adapte edilebilmektedir.

c) letim sistem

Dr. irin KARADENZ 4

5. Paralel veya ok lemcili Sistemler (Paralell Systems):

a) Birden fazla MBnin kullanlabildii sistemlerdir. MBleri, bellei ve dier

donanm kaynaklarn paylarlar.

b) Simetrik oklu ileme: Her ilemci iletim sisteminin ayr bir kopyas

zerinde alr. htiya olduunda birbirleri ile haberleirler.

c) Asimetrik oklu ileme: Her ilemci ayr bir i iin tahsil edilmitir. Master

olan bir ilemci vardr ve grev ve i dalmlarn yapar, slave iin ileri

sraya sokar ve zamanlar.

6. Datk Sistemler (Distributed Systems):

a) Bu sistemler internet ve a teknolojilerinin gelimesi ile ortaya kmtr. Bir

a zerinde kuruludur. Ancak bir adan farkl olarak a zerinde gerekleen

ilemler kullancya grnmektedir. Kullanc, bir ilemci ve bir arayz

olduunu dnse de bu sistemler, deiik bilgisayar sistemleri zerindeki

verileri ve ilemleri bir btn olarak ileyebilir ve altrabilirler.

b) Her ilemcinin kendine ait bellei vardr ve dier ilemcilerle iletiim hatlar

zerinden haberleirler.

c) Kaynak paylam salanr. Bu kaynak MB, dier donanm elemanlar

olabilecei gibi veriler, dosyalar da olabilir.

d) Datk sistemlere; bilgisayar alar, Sunucu-stemci Sistemleri, Peer-to-

Peer (Noktadan noktaya) ve Internet rnek olarak verilebilir.

7. Gerek-Zamanl Sistemler (Real-Time Systems):

a) ok ksa srelerde rnein milisaniyelerde alan sistemlerdir. Belli bir

sistemi kontrol amacyla kullanlr. rnein bir ilemciye ok youn bir veri

ak olduunda veya bir uygulamann kontrol iin ayrlan bir aygt iin

kullanlr.

Dr. irin KARADENZ 5

b) Bilimsel deneyleri kontrol eden, gsterim sistemleri, endstriyel kontrol

sistemleri vb. gerek zamanl sistemlerdir.

8. Gml Sistemler (Embedded Systems):

a) Gerek-zamanl iletim sistemlerini altran sistemlerdir. Bunlarda

genellikle bir kullanc arayz olmaz, sadece donanmlar izleme ve ynetme

ilemlerini yaparlar.

b) rnein routerlarda bulunan ayr iletim sistemleri, firewalllar, otomobil

motorlar, nkleer reaktrn soutma ilemleri.

Modern bir iletim sistemleri yukardaki farkl iletim sistemlerinin zelliklerini

kapsamaktadr.

letim Sisteminin Yerine Getirmesi Gereken Fonksiyonlar

Bir iletim sistemi u fonksiyonlar yerine getirebilmelidir:

1. leri sraya koymaldr

2. i kontrol eden dili yorumlayabilmelidir

3. Hata durumlarnda ilgili ilemleri sonulandrmaldr

4. Giri/k ilemlerini sonulandrmaldr

5. Kesmelerin gereini yerine getirmelidir

6. lerde ncelik tanyabilmelidir

7. Kaynaklar kontrol etmelidir

8. Kullanclarn birbirlerinin haklarna mdahalelerini nlemelidir

9. Bilgisayara birden fazla eriim salamaldr

10. yi bir ara yz olmaldr

11. Bilgisayar kaynaklarnn hesabn tutmaldr.

12. Bilgileri uzun vadede saklamaldr.

Dr. irin KARADENZ 6

Bir letim Sisteminde stenilen zellikler

1. Etkinlik: letim sistemi, bir ii etkin ve verimli bir ekilde yapmaldr.

2. ler arasndaki zaman: Bir ii bitirip dier ii balama sresi ksa olmaldr.

3. Kullanlmayan MB zaman: Merkezi ilem birimin kullanmad sre ksa olmaldr.

Yani mikroilemciden bellee aktarlacak veya bellekten alnacak bilginin eriim sresi

ksa olmaldr.

4. Toplu ilemler arasndaki zaman: Toplu ilem dosyalarnn ilenmesi arasndaki sre

ksa olmaldr.

5. Cevap verme sresi: Sistemin cevap verme sresi ksa olmaldr.

6. Az zamanda ok i yaplmaldr.

7. Gvenirlik: Sistem tamamen hatalardan arndrlm olmaldr.

8. Sreklilik: Sistem bakm yaplabilir ve dokman bol olmaldr.

9. Dk boyut: Sistem kendinden taviz vermeden kk boyutta olmaldr.

Dr. irin KARADENZ 1

LETM SSTEMLERNE GR - 2

Kaynaklarn Paylam (Resource Sharing)

Sistem, sistem kaynaklarn belli bir hiyerari iinde kullancnn hizmetine

sunar. Bir iletim sisteminde paylalan kaynaklar ise unlardr: Merkezi ilem birimi,

Bellek, Giri/k birimleri gibi donanm elemanlar, Dosyalar ve klasrler, yazlmlar;

uygulama programlar, eitli programlar.

Kaynak paylam yaplmasnn nedenleri 4 faktr sylenebilir:

Maliyet: Her kullancya birbirinden bamsz kaynak salamak zordur. Birinin gelitirdii bir program veya uygulamay dierleri de kullanabilir Ayn veri taban birden fazla kullanc tarafndan kullanlabilir Bir programn birden fazla kullanc tarafndan kullanlarak depolama

birimlerinden tasarruf salanr ve geersiz kaynak kullanmnn nne geilebilir

letim sisteminin paylam ilemini gerekletirebilmek iin ise u grevleri yerine

getirmesi gerekir:

a. Giri/k lemleri: Kullancdan bamsz donanma bal deien G/

ilemlerini yerine getirme.

b. Bellek lemleri: Makinedeki fiziksel bellekten farkl olarak kullanlan soyut

bir bellek imkan sunmaldr.

c. Dosya Sistemi: Soyut makinelerin ou program ve verilerin saklanmas iin

bir dosya sistemi ierir. Kullancnn bu bilgilere ulam, adresler yerine

sembolik isimlerle salanr.

d. Koruma ve hata kontrol: Kullanclarn birbirlerinin alanlarna mdahale

etmeleri nlenmeli ve kiisel bilgilerin gvenli bir ekilde saklanmas iin

koruma salanmaldr.

Dr. irin KARADENZ 2

e. Program kontrol: Soyut bir makine kullancya program ve ilemler zerinde

ilem yapmaya izin verir.

f. Etkileim: letim sistemi kullanclar arasnda karlkl etkileim olana

verir.

Kaynaklarn farkl kullanclar veya programlar arasnda paylatrlmas farkl

teknikler kullanlarak yaplabilir;

Ayn anda alma (Concurrent execution): Bir bilgisayarn birden fazla program ayn anda altrmasdr. Sistemde ayn anda farkl aktivitelerin yer almasdr.

Mesela birden fazla kullanc G/ ilemi yapabilmeli bellei kullanabilmelidir. Bu

durumda ilerin senkronize edilmesi gerekir. nk aslnda sistemde

gerekletirilecek ilemler ayn anda yaplmamakta, sral olarak yaplmaktadr.

Yani birden fazla program mantksal olarak ayn anda almakta iken fiziksel

olarak sral olarak almaktadr. rnek olarak oklu programlama yaparken

MBni programlarn paylamas verilebilir.

Paralel alma (Paralel execution): Bir bilgisayarn birden fazla program gerekten ayn anda altrmasdr. Yani birden fazla program hem mantksal

hem de fiziksel olarak ayn anda almaktadr.

Ayn anda veya paralel alma srasndan bir bilgisayar kaynaklarn paylatrmak

zorundadr. Bu paylamlar iki trl olabilir;

Saydam paylam (Transparently sharing): Kaynaklarn paylamnn iletim sistemi tarafndan yrtmesidir. Burada kullanc kaynaklarn

paylatrldndan habersizdir. Bu paylam trnn gerekletirilebilmesi

iin soyut makineler kullanlmaktadr.

Dr. irin KARADENZ 3

Ak paylam (Explict sharing): lemlerin genel kaynaklar kendi politikalarna gre kullanmalardr. letim sistemini kullancya makinedeki

kaynaklar paylatrmasna da izin vermektedir.

Soyut/Sanal bir makine (Abstract Machine) ve Saydam Paylam

letim sisteminin ikinci grevi ise kullancya veya kullanclara yalnzca kendine tahsis

edilmi bir makine varm gibi alma ortamnn salanmasdr. Her bir soyut makine

fiziksel makinenin bir simlasyonudur. Bir fiziksel makine birden fazla soyut makineyi

ayn anda altrabilir. Her program kendi soyut makinesinde alr. Bu ilemleri

yapabilmek iin fiziksel makine donanmlarn saydam paylam tekniini kullanarak

soyut makineler arasnda paylatrr. Soyut makine tarafndan altrlan programa

genellikle process (ilem) denilmektedir.

Soyut makinelerin oluturulmas iin saydam paylam tekniinin 2 tr paylam

kullanlmaktadr;

a. Alan oklama paylam (Space-multiplexed sharing): Bir kaynak bir veya

daha fazla blme ayrlr, ardndan her bir blm bir ileme atanr. Bu

Sonu

Sonu

Sonu

Fiziksel Makine

Sanal Makineler

Program

Program

Program

Dr. irin KARADENZ 4

paylam trne, bellek ve hard diskin belli blmlere ayrlarak her blmn

farkl ilemler iin ayrlmas rnek olarak verilebilir.

b. Zaman oklama paylam (Time-multiplexed sharing): Bu paylam trnde

bir kaynak blmlere ayrlmaz, bunun yerine kaynak bir ilem tarafndan belli

bir sre kullanlr yani o ileme adanr ardndan dier ilem bu kayna belli

bir sre kullanr. rnein MBni ilemlerin belirli sreler iin kullanlmas bu

duruma bir rnektir.

letim istemi bu iki paylam trn beraber kullanabilir. rnein MBi iin

zaman oklama, hard disk ve bellek iin ise alan oklama paylam trlerini kullanabilir.

Bu paylamlar sayesinde ayn andan birden ok program alabilmektedir ksacas

oklu programlama zellii kullanlabilmektedir. N tane soyut makine olduunu

dnrsek;

Soyut Makine 1 (S1) Soyut Makine 2 (S2) Soyut Makine 3 (S3)

Alan oklama

Zaman oklama

Fiziksel MB Fiziksel Bellek

ekil 2. oklu programlama (Multiprogramming)

letim Sistemi Kaynak Paylam

...

S1 Bellei

S2 Bellei

S3 Bellei

Sn Bellei

Dr. irin KARADENZ 5

oklu programlama bir ilemcinin dolays ile bir bilgisayar sistemin performansn

arttrr.

Ak paylam (Explict sharing)

lemlerin genel kaynaklar kendi politikalarna gre kullanmalardr. Bu paylamda

zaman veya alan oklama paylam yaplsa da dikkat edilmesi gereken 2 nemli

nokta vardr;

Kaynak yaltm (Resource isolation): Sistem yerleim politikasna gre kaynaklara ulam ayrabilmelidir. letim sistemi, bir soyut makine tarafndan

kullanlan kaynaa dier yetkisiz ilemlerin ulamasn engellemelidir. rnein

bellek yaltm mekanizmasnda, bellek belli blmlere ayrlarak her bir blm

ayr bir soyut makine tarafndan kullanlmaktadr. Bu durumda sistem, bir soyut

makineye ayrlm bir bellek blmne baka bir soyut makinenin mdahale

etmesini engellemelidir. Ayn ekilde MBnin ilemler tarafndan sral olarak

paylalmasnda da, bir ilem MBni kullanrken dier ilemlerin bellek alanlarna

MB yoluyla mdahale etmemelidir.

birlii yaparak paylam (Cooperatively sharing): Sistem ilemlerin kaynaklar istenildii takdirde ibirlii yaparak paylamalarna izin verebilmelidir. rnein

bir ilem dier bir ilemin sonucunu kullanabilmeli veya belirli bir bellek

blgesindeki bilgiler iki ilem tarafndan kullanlmas gerektiinde buna izin

verebilmelidir. Fakat bu paylam son derece dikkatli yaplmas gerekmektedir.

Kaynak paylamn yapmak ile grevli iletim sistemi yazlm bu paylam

algoritma veya baka bir hata (bug) yznden gerekletiremediinde ise hatalar

olumaktadr. Oysa gvenilir ve geliimi tamamlanm bir iletim sisteminde bu tr

hatalarn olmas beklenmez. Gvenilir bir iletim sisteminde donanm kaynaklarnn

doru bir biimde paylatrlmas ve birbirinden yaltlmas gerekmektedir. Bir iletim

sisteminin soyutlamalar, sistem ar arayz (system call interface) olarak da bilinen

Dr. irin KARADENZ 6

iletim sisteminin arayz kullanlarak gerekletirilebilir. Tm sistem yazlmlar bir

uygulama programlama arayz API (Application Programming Interface) yoluyla

ulalabilinir. API; bir yazlm veya sistem yazlm parasnn programlama arayzdr.

Veritabanlar, VBasic editr gibi. Programclar uygulama programlama arayzlerini

kullanrlarken, iletim sistemi, sistem ar arayzn kullanr. Uygulama programlama

arayzleri sistem yazlm arayzlerine ulaarak bunlarn kullanc tarafndan

kullanlabilmesini salar. Microsoft Windows sistem ar arayzn Win32 API

olarak adlandrmtr.

Uygulama yazlm, sistem yazlm ve iletim sistemi arasnda bir hiyerari

vardr. letim sistemi, yazlm-donanm arayzn kullanarak iletim sistemi

arayzne, sistem yazlm, iletim sistemi arayzn kullanarak APIye ve uygulama

yazlm da APIyi kullanarak insan-bilgisayar arayznde gerekleecek olan yazlm

oluturur.

ekil 3. Uygulama yazlm, Sistem yazlm ve letim Sistemi

Dr. irin KARADENZ 7

Bir letim Sisteminin Fonksiyonlar Asndan Mantksal Yaps

Bir iletim sisteminin, temel olarak 4 bileeni bulunmaktadr;

Aygt ynetimi (Device management)

lem ynetimi (Process management)

Bellek ynetimi (Memory management)

Dosya ynetimi (File management)

Aygt ynetimi (Device management)

Bir iletim sistemi donanm aygtlarnn ynetiminden sorumludur. Birok iletim

sistemi yazc, disk gibi donanm aygtlarna genelde ayn ekilde ynetirken ilemci ve

bellein ynetiminde farkl yaklamlar kullanmaktadr.

Aygt ynetiminin aygt baml ve bamsz olmak zere ki blm

bulunmaktadr. Baml olan blme aygt srcs (device driver) de denilmektedir.

letim sisteminin her bir aygt iin kulland ayr bir src vardr. Aygt ynetiminin

bamsz olan blm ise aygt baml blmn yrtecei yazlm ortamn temsil

etmektedir. rnein aygt bamsz alan, sistem ar arayzndeki arlar aygt

srcsne iletmektedir. Aygt bamsz alan genellikle aygt ynetiminin kk bir

blmdr, byk blm srclere ayrlmtr.

lem Ynetimi

Dosya Ynetimi

Bellek

Ynetimi

Aygt Ynetimi

Dr. irin KARADENZ 8

ekil 4. Aygt ynetimi

Aygt ynetiminin bu ekilde ikiye ayrlmas ile bilgisayara yeni bir donanm

eklemek ok kolay hale gelmitir. ncelikle iletim sistemi tasarmcs, aygtn hangi

blmnn baml ve hangisinin bamsz olacan belirler. Bamsz olan blm temel

iletim sistemi ierisinde, baml olan blm ise aygt srcs ierisinde uygulamaya

geirilir. Bu; aygt ynetimin bamsz blmnn; bir aygta okuma ve/veya yazma

ilemlerini yrten sistem arlarn ierdii anlamna gelmektedir. rnein yazc

srcs bir yazc ile ilgili tm yazlmlar iermektedir. Bu yazc bilgisayara

balanarak srcs yklendiinde aygt ynetiminin bamsz olan blm iletim

sisteminin ierisinde hali hazrda bulunduu iin bu yazc kullanc tarafndan hemen

kullanlabilir.

lem Ynetimi (Process Management)

Birok iletim sistemi ilem ve i parac (Thread) ve kaynak ynetimini

birlikte ele almaktadr. parac, bilgisayarda en dk kaynaa ihtiya duyan bir

program parasdr. Genellikle bir ilem ile birlikte kullanlr. lgili ileme ayrlm disk

alan, dosyalar, bellek gibi kaynaklarn kullanarak alr. oklu kullanm

Aygt Bamsz Blm

Aygt Baml Blm Aygt Baml Blm Aygt Baml Blm

Aygt Aygt Aygt

Dr. irin KARADENZ 9

(multithreading) ise bir ilemin birden fazla i paracna blnerek ayn anda

altrlmasdr. Bir ilem birden fazla i paracndan olumaktadr.

Bir iletim sisteminin ilem ynetimi; birden fazla ilem ve i parasna ayn

makinenin kaynaklarn paylamalar, ilemlerin ezamanl olarak alabilmeleri iin

zamanlamann salanmas gibi grevleri vardr. lem ynetimi; ilemlerin kaynaklara

ulamas srasnda nasl bir kaynak yaltm yapaca, bir kayna paylamas gereken

birden fazla ilem olduunda hangi politikalar kullanarak bu kayna paylatraca gibi

sorular cevaplamaya almaktadr. Bunlar yaparken de bellek ynetimi ile birlikte

alarak bellein bu ilemler, i paracklar arasnda paylatrlmasn salar.

ekil 5. lem ynetimi

Bellek Ynetimi (Memory Management)

Bellek ynetimi ilem ynetimi ile birlikte alarak ana bellekte ilemlerin

yerleimini salamaktadr. Her ilem bir bellek blgesi istemekte ve bellek ynetimi de

bu ilemlerin almas iin kaynak yaltmn da salayarak gerekli bellek blmn

ayrmaktadr. Bylece bellek ynetimi bellekteki bloklarn paylatrlmas iin gerekli

MB

Parac

oklu programlama

lem Kaynak Ynetimi

Kaynaklar Bellek

Dier

Dr. irin KARADENZ 10

stratejileri uygulamaktadr. Modern bellek ynetimleri sanal bellek (virtual memory)

salayarak fiziksel bellekten ok daha byk bir bellek alannn kullanlmasn

salamaktadr. Eer iletim sistemi sanal bellei destekliyorsa bellek ynetiminin bir

ksm aygt ve dosya ynetimleri ile birlikte alarak bellei ynetir.

ekil 6. Bellek ynetimi

Dosya Ynetimi (File Management)

Dosya ynetimi, bellek ve aygt ynetimi ile birlikte alarak dosyalarn hard

disk ve CD-ROM gibi depolama birimlerine yazlmasn salamaktadr. letim sistemi

bu ynetimi yapabilmek iin dosya sistemlerini kullanmaktadr. Bu dosya sistemlerine

rnek olarak FAT, FAT32, NTFS, EXT2 verilebilir.

Yaltm ve Paylam

Blok Yerleimi

lem Ynetimi

Sanal Bellek

Depolama Aygtlar

Ana Bellek

Dr. irin KARADENZ 1

LETM SSTEM KATMANLARI (ekirdek, kabuk ve dier temel kavramlar)

Bir iletim sisteminin yazlm tasarmnda ele alnmas gereken iki nemli konu

bulunmaktadr;

1. Performans: letim sistemi, makine kaynaklarn (zellikle MB zaman ve

bellek alan) en etkili ekilde kullanlmasn salayacak ekilde tasarlanmaldr.

Makinenin donanmsal performansn en iyi ekilde kullanabilmelidir.

2. Kaynaklarn zel kullanm: letim sistemi, kaynaklarn yaltmn salamaldr,

dier bir deyile bir ilemin dier ileme ait kaynaklara olan mdahalesine veya

bu ileme ait bilgilerin silinmesine izin vermeyen bir koruma mekanizmas

gelitirmelidir. Her iletim sisteminin kaynaklara ulam ynetmede kulland

stratejiyi belirleyen bir gvenlik politikas vardr.

Her iletim sisteminin tasarmnda olan temel unsur ise unlardr;

1. lemci modlar

2. ekirdek (Kernel)

3. Sistem servislerini uyarma metodu

lemci Modlar

lemcide, bir programn alma yeteneini gsteren bir mod biti

bulunmaktadr. Bu bit supervisor (kernel) veya kullanc modunu belirlemede

kullanlr. lemci supervisor modda iken donanmsal her tr komutu altrrken

kullanc modunda ise baz komutlar altrabilir. Supervisor moda alan

komutlara supervisor, ncelikli veya korunmu komutlar denilmektedir. letim

sistemi programlar supervisor moda alrken dier tm yazlmlar kullanc

modunda almaktadr. rnein giri/k ilemleri supervisor moda almakta,

kullanc modunda yer alan bir program herhangi bir giri/k ilemi yaplmasn

istediinde bunu iletim sisteminin yapmasn istemektedir.

Dr. irin KARADENZ 2

Sistem ayn zamanda mod bitini kullanarak bellek alanlar tanmlar. Eer mod biti

supervisor modda olacak ekilde ayarlandnda ilemcide alan ilem hem bellein

supervisor hem de kullanc alanlarna ulaabilir. lemci kullanc modunda alrken

ise bu ilem bellekte sadece kullanc alanna ulaabilir. letim sistemlerinde bu

alanlara kullanc ve sistem (supervisor, ekirdek veya korunmu) alan denilmektedir.

ekil 1. Supervisor ve Kullanc Bellei

Genel olarak; mod biti iletim sisteminin koruma haklarndan biridir. letim

sistemi supervisor modda almakta ve kullanc moduna gre bellee ve ncelikli

komut kmesine ulamakta daha fazla haklara sahip olmaktadr.

lemci supervisor moda getiinde iletim sisteminin kodlarn altrmaktadr.

Kullanc modundaki bir ilem iletim sistemini ardnda ilemci hemen

supervisor moda, mod bitini kullanarak geer ki bu duruma supervisor ar (veya

sistem ars) denilmektedir. rnein; Wordde byk bellek gerektiren bir dosya

anca baka ilemlerin alanlarna mdahale edilir. Bunu nlemek amacyla yeni bir

alan bu dosya iin eklenmelidir. Burada supervisor ar yaplmtr.

8086/8088 gibi eski ilemcilerde mod biti bulunmad iin supervisor ve

kullanc komutlar arasnda bir ayrm yaplmamaktadr. Bu da kaynaklarn

paylamn ve yaltmn gletirmekteydi.

Kullanc

Alan

Supervisor Alan

Kullanc lemleri

Supervisor lemleri

Dr. irin KARADENZ 3

ekil 2. letim sisteminin 2 mod aras geii

ekirdek

letim sisteminin supervisor modda alan ve dier paralar iin temel

servisleri salayan en nemli parasdr. letim sisteminin uzantlar kullanc

modunda alr ve daha snrl haklara sahip olur. ekirdekte alan iletim sistemi

fonksiyonlar ise bellee ve ekirdein dier blmlerine ulamada daha fazla

haklara sahiptir. Kabuk (shell) veya dier adyla komut yorumlaycs ise kullancnn

sisteme verdii komutlar anlayan ve altran bir programdr. Kabuun genellikle

bir arayz bulunmaktadr; rnein DOStaki C:> nin grnd komut istemi

arayz ve kullancnn girdii DIR komutu. ekirdek ve kabuk baz iletim

sistemlerinde ayr iken bazlarnda da sadece kavramsal olarak ayrlmtr.

ekil 3. Kabuk (shell)

Uygulama ve Sistem Yazlmlar

letim Sistemi Sistem ar Arayz

letim Sistemi

Kabuk program

Kullanc

Dr. irin KARADENZ 4

Monolitik ekirdekler (monolithic kernel), 19701990 arasnda kullanlan ilk

ekirdeklerdir. Burada tm yazlmlar, srcler iletim sisteminin ekirdeinde

yer almaktadr. rnek olarak Unix verilebilmektedir. ekirdek byk olmasna

karn her tr fonksiyonu ierdii iin genelde hzldr. Monolitik ekirdeklerin

boyutlarnn ok byk olduu dncesi modler yapda olan mikro ekirdekleri

(microkernel) yaratmtr. Bu ekirdeklerde sadece en nemli iletim sistemi

fonksiyonlar bulunduu iin olduka kk boyutta olmaktadr. Yeni bir donanm

eklendiinde onun srcs de ekirdee tantlmaktadr. Bu ekirdeklere rnek

olarak MS-DOS verilebilir.

Sistem servislerini uyarma metodu

Kullanc ilemlerinin iletim sisteminden belli servisleri (program altrma,

giri/k ve dosya ilemleri, a eriimi gibi) salamas istendiinde oluan bir

durumdur. Bu bir sistem fonksiyonunun arlmas veya MBne bir mesaj gnderilmesi

(message passing) ile gereklemektedir. Sistem arlar, iletim sistemi ve ilemler

arasnda bir arayzdr. Bu arlar genellikle Assembly dili komutlar eklindedir. C ve

C++ gibi baz programlama dilleri bunu direkt olarak yapabilmektedir. Microsoft

Windows ise bunu Win32 API ile gerekletirmektedir.

Dr. irin KARADENZ 5

Temel letim Sistemi Katmanlar

Bir iletim sisteminde yer alan katmanlar unlardr; Donanm, ekirdek, kabuk ve

uygulama katman.

ekil 4. letim Sistemi Katmanlar

Uygulama Katman: Kullanlan her tr program bu katmanda yer almaktadr.

rnein Word, Excel vb...

Kabuk Katman: Genellikle kullanc arayz de denilen kullanc ile bilgisayarn

iletiimini salayan arabirimdir. Buna MS-DOSda komut istemi arayz (C:>), Linuxde

root olarak giri yapldnda #, kullanc olarak giri yapldnda $ ile grnen

arabirim rnek olarak verilebilir. Linuxde birden fazla kabuk bulunmakta ve chsh

komutu ile bunlar arasnda gei yaplabilmektedir. Bu katman; uygulama katmannda

kullancn verdii bir komutu alarak ekirdek katmanna iletmektedir.

ekirdek katman: Kabuk katmanndan gelen komutlar dorultusunda donanm

katman ile iletiime geerek gerekli ilemleri yrten ksmdr.

Uygulama Katman

Kabuk (Shell) Katman

ekirdek (Kernel) Katman

Donanm Katman

Dr. irin KARADENZ 6

Donanm katman: Ekran kart, ses kart gibi donanm elemanlarnn bulunduu

ksmdr.

UNIX letim Sistemi Katmanlar

UNIX, 1969 ylnda, Ken Thompson tarafndan Bell Laboratuvarlarnda

gelitirilmi, ok kullancl, ok grevli yapy destekleyen bilgisayar iletim sistemidir.

Gnmzde Windows tabanl sistemlerden sonra en ok kullanlan ve kkleri UNIX'e

dayanan iletim sistemi GNU/Linux'tur.

ekil 5. Unix iletim sistemi mimarisi

Unix iletim sistemi ekirdeinde, iletim sisteminin temel fonksiyonlarn

yapmas iin gerekli ilem, bellek, dosya ynetimi bulunmaktadr. Aygt ynetimi

ncelikli olarak ekirdein iinde yer almaktayd. Ancak daha sonra tek bir donanmn

eklenmesinin bile btn ekirdein tekrar derlenmesini gerektirmesi nedeni ile aygt

ynetimi yine ekirdein iinde olmak zere ayr bir blm haline getirilmitir. Sistem

ar arayz yani kabuk kullancnn uygulama katmannda gerekletirdii ilemleri ve

komutlar alp yorumlayarak ekirdee iletmekte ve ekirdekte direkt olarak donanm

ile iletiime geerek gerekli ilemleri yapmaktadr.

Sr

c A

ray

z Monolitik ekirdek Modlleri

lem ynetimi Bellek ynetimi Dosya ynetimi Aygt ynetimi

altyaps

Sistem ar arayz

Ktphaneler Komutlar Uygulama Programlar

Src

Src

Src

Donanm Katman

Dr. irin KARADENZ 7

Windows NT/2000/XP Katmanlar

Windows NT mimarisi donanm soyutlama katman, NT ekirdei, NT yrtcs

ve birok alt sistemden olumaktadr. Donanm soyutlama katman, bir donanmn

birok detaynn soyutlanmas (rnein kesme adresleri) ile iletim sisteminin

donanmsal adresleri kullanmas yerine farkl soyutlamalar kullanmasn salamaktadr.

NT ekirdei donanma en yakn iletim sistemi mekanizmalarn rnein kesmelerin ele

alnmas ve i paracklarnn zamanlanmas gibi ilemleri yrtmektedir. NT

yrtcs ise NT ekirdeinin en stnde ilemler ve kaynaklarla uraan ve ilem,

bellek ve dosya ynetimini yapan ve aygt alt sistemini ieren blmdr. Sistem ar

yorumlaycs Win32 API tarafndan gerekletirilmektedir. G/ alt sistemi, sistem

ekirdek fonksiyonlarndan ayr bir alt sistem olarak tanmlanm ve aygt srclerini

iermektedir. NT alt sistemleri ise kullanc tarafnda NT ekirdeinin baz ilemleri

yapabilmesi iin gerekli servisleri salamaktadr.

ekil 6. Windows NT/2000/XP iletim sistemleri mimarisi

lemci Ana Bellek Aygtlar

NT Yrtcs (Executive)

Ktphaneler lem

Supervisor

lem ynetimi Bellek ynetimi Dosya ynetimi Aygt ynetimi altyaps

G/ Alt sistemi

Nt ekirdei

Donanm Soyutlama Katman

Kullanc Altsistem

Dr. irin KARADENZ 1

lem Ynetimi (lem, Semafor ve Kilitlenme)

lem (process) belli bir ilemi yerine getiren program parasdr. Ancak bir

program parasnda sadece kodlar vardr oysa bir ilem alma srasnda gerekli olan

tm bilgileri bnyesinde barndrmaktadr. Bir ilemin yapsnda; ilemin yazl olduu

metin blm, bir sonraki iletilecek olan komutu gsteren saya ve ilemci

kaydedicilerinin ierii olan program sayac (program counter) blm, yerel

deikenler, dn adresleri gibi geici bilgileri tutan yn (stack) blm, genel

deiken vb. bilgileri tutan veri blm bulunmaktadr. Baz ilemlerde ilemin alt

srece kulland bir alan (heap) de bulunmaktadr.

lem Kontrol Blou (Process Control Block): Her ilem iletim sistemi tarafndan

ilem kontrol blou tarafndan gsterilir, yer alan eler ise unlardr;

ekil 1. lem Kontrol Blou

lem durumu

lem numaras

Program sayac

Kaydediciler

Bellek snrlar

Alan dosyalarn says

...

Dr. irin KARADENZ 2

lem durumu: lem yeni, alyor, bekliyor, hazr veya bitti eklinde olabilir.

Program sayac: lemde altrlacak bir sonraki komutu gsterir. MB kaydedicileri: lemci mimarisini gre kaydedicilerin says ve tr

deimektedir. lemde kullanlan kaydediciler (AX, BX vb.) ierisindeki

bilgiler bir kesme geldiinde mutlaka saklanmaldr (ekil 2).

MB zamanlanma bilgisi: Burada ilemin nceliini, zamanlama kuyruundaki iaretisi ve dier zamanlama parametreleri ile ilgili bilgiler bulunmaktadr.

Bellek ynetimi bilgisi: letim sistemi tarafndan kullanlan bellek sistemleri; taban ve limit (tavan) kaydedicileri, sayfa tablosu veya blm

tablosu gibi bilgileri iermektedir.

Hesap bilgileri: lem tarafndan kullanlan MB ve dier parametrelerin kulanm zamanlarn iermektedir.

G/ durum bilgisi: lem tarafndan kullanlan G/ aygtlarnn listesi, alan dosyalarn listesi vb. bilgileri iermektedir.

ekil 2. MBnin ilemden ileme gei aamalar

Dr. irin KARADENZ 3

lem durumu (Process state):

Bir ilemin hangi durumda olduunu gsteren ve ilemin mr boyunca deiken

bir durumu bulunmaktadr. Bunlar;

Yeni: lemin oluturulduunu gsterir. alyor: lemin komutlar yrtlmektedir. Bekliyor: lem bir olayn gereklemesini beklemektedir. rnein bir

G/ ilemi.

Hazr: lem bir ilemciye atanmak iin beklemektedir. Bitti: lem almasn bitirdi.

ekil 3. lem durumlar

Paracklar (Threads)

parac, ilemin bir parasdr. rnein bir ilemin bir kelime ilemci

programnn almasn yrttn dnelim. Burada kullanc rnein bir satrdaki

yazlar seerek kaln yapmak istediinde bu faaliyete i parac denilmektedir.

Modern iletim sistemleri ayn ilem ierisinde birden fazla i paracnn

yrtlmesine izin vermektedir.

Dr. irin KARADENZ 4

lemlerin Zamanlanmas (Process Schedulers)

Tm ilemler i kuyruuna (Job queue) alnmaktadr. altrlmaya hazr olan

veya bekleyen ilemler hazr kuyruana (ready queue) alnarak MBne gnderilir.

Datc (Dispatcher) altrlacak olan bir ilemi seerek MBne gnderdikten sonra

aadaki olaylar meydana gelebilir;

lem bir G/ isteinde bulunabilir ve bylece G/ kuyruuna yerletirilir.

lem alt ilemler oluturabilir ve bunlarn bitmesini bekleyebilir. lem bir kesme olutuu iin MBde almas durdurularak kesmenin

bitiminin ardndan kuyrua alnarak MBne gnderilebilir.

lk iki durumda ilem hazr durumdan bekliyor durumuna getirilir ardndan

ilemler gerekletikten sonra hazr durumuna getirilerek kuyrua tekrar girer. Bu

dngde bir ilem bitirilinceye, tm kuyruklardan kncaya ve kulland kaynaklar

brakncaya kadar kalr.

ekil 4. lemlerin kuyrua alnarak zamanlanmas

Dr. irin KARADENZ 5

Kilitlenme (Deadlock)

Sonsuz dng anlamna da gelmektedir. Deiik ilemlerin/i paracklarnn

birbirlerinin alanlarn kullanmalarndan ortaya kar. Windowsda sklkla karnza

kan mavi ekrann sebebi! rnein bir ilem bir kayna (rnein A dosyasn)

kullanrken dier bir kayna (rnein B dosyasn) kullanmak istemektedir. Ancak ayn

zamanda baka bir ilem B dosyasn kullanrken A dosyasn kullanmak istemektedir.

Bu durumda her iki ilem de istedikleri dosyalar alamayacaklar iin bu ilemler

bloklanacaklardr.

Semafor (Semaphore):

Latincede deniz feneri anlamna gelen Semafor, negatif olmayan bir tamsay

olup ilemin balang deyiminden itibaren wait ve signal ilemleri ile deeri

deitirilebilen bir deikendir.

Signal (S) : S = S + 1 (1 arttrma)

Wait (W) : W = W 1 (1 azaltma)

Vol (sem) = C(sem) + ns(sem) - nw(sem)

Vol (sem): Semaforun deeri. Bu deer 0a eit veya byk olmaldr.

C(sem) : Semaforun balang deeri

ns(sem): Semafor zerindeki signal operasyon says

nw(sem): Semafor zerindeki wait operasyon says

Vol(sem) 0 Nw(sem) ns(sem) + C(sem)

Dr. irin KARADENZ 6

ki ayr ilem ayn anda bellekte yrtlrken kaynaklara ayn anda erimeye

alabilirler. Bu durumda kullanlan semafor, sistem kilitlenmelerine engel olur. Bir

semaforun paylalabilmesi onun balang deerine baldr. Balang deeri n olan

bir semafor n ilem tarafndan kullanlr.

Wait ve signal ilemleri yanl yerletirilirse sistem hemen kilitlenir. Semaforlar

ilemler aras iletiimi salayarak sonsuz dnglere ve sistem kilitlenmelerine engel

olurlar. rnein; X ve Y balang deerleri 1 olan iki semafor olsun. P0 ve P1 ise bu iki

semaforu kullanan ilemler olsun.

P0 P1 . .

wait (S) wait (Q) wait (Q) wait (S)

. . Deadlock

. . (ilemler bloklanr)

. . signal (S) signal (Q) signal (Q) signal (S)

Bloklama ve blou ama (Blocking and Unblocking): Bir wait ilemi eer ilgili

semaphore deeri 0 ise o ilemin bloke edilmesine neden olur. Semaphoreun deeri

signal ile 1 olunca bloke kaldrlarak ilem alabilir hale getirilir.

rnek: ki ilemden bir tanesinin bir buffera eitli deerler aktardn, dierinin ise

buradan bu bilgileri aldn farz edelim. Buna verilecek bir rnek bir satr

uzunluundaki bir karakter dizisini her seferinde buffera atan bir ilem (process) ile

her seferinde bufferdan bir satr alp bunu ekrana yazan bir ilem olabilir. Burada bir

baka farz edi ise tampon (buffer) byklnn kstl olmasdr (n satr

tutulabildii). Bu durumda bu iki ilem arasnda senkronizasyon gereklidir:

1. Eer buffer dolu ise buraya bilgi aktarlmayacaktr.

2. Eer buffer bo ise buradan bilgi alnmayacaktr.

Dr. irin KARADENZ 7

0 d e N d: Buffera atlan satr says

e: Bufferdan alnan satr says

N: Space avaible (Bo alan says)

Q: Item avaible (dolu alan says yani eleman says)

Program for Producers

Repeat indefinitely

Begin

Produce item;

Wait (space avaible);

Wait (buffer maniplation);

Deposit item in buffer ;

Signal (buffer maniplation);

Signal (item avaible);

End.

Yukardaki program bir retici programdr. Buffera eleman ekler. Eleman

retir, bo alan oluncaya kadar bekler, buffer kullanp kullanamayacan sorgular

Dr. irin KARADENZ 8

(Buffer = 0), retilen satr buffera yerletirir, buffer serbest brakr ve eleman

saysn 1 arttr.

Program for consumers;

Repeat indefinitely

Begin

Wait (item avaible);

Wait (buffer maniplation);

Extract item in buffer ;

Signal (buffer maniplation);

Signal (space avaible);

End.

Yukardaki program bir tketici programdr. Eleman says 0dan byk olana

kadar- bufferda eleman oluncaya kadar bekler, buffer kullanp kullanamayacan

sorgular (Buffer = 0), eleman alr, buffera ulam salar (Buffer maniplation bir

arttrr), bo yer saysn bir artrr.

Bu iki ilem bellekte ayn anda almalarna ramen buffer maniplation ile

aralarndaki iletiim salanm ve kilitlenmeler nlenmitir. Bir anda ancak bir ilem

buffera erimektedir.

Dr. irin KARADENZ 9

Monitr Programlar

Monitr programlar paylalan nesneye ulamada meydana gelebilecek problemleri

ortadan kaldrmaya ynelik olarak gelitirilmitir. Yani izleyici programlardr.

1. Paylalan nesneyi oluturan veri

2. Bu nesneye ulamak iin kullanlan bir grup procedure

3. Nesneyi balang durumuna getiren bir program parasndan olumaktadr.

Daha nceki buffer rnei iin;

1. Buffer alan ve buraya iaret eden pointerler

2. Depolama ve karma ilemleri iin kullanlan iki procedure

3. Buffer iaretilerini eski haline getiren bir program paras

Monitr programlar, wait ve signal ilemleri yanl gerekletirildiinde oluan

sistem kilitlenmeleri engeller. Semaforlarla ilemler aras kombinasyonu salarlar ve

wait ve signal ilemleri arasndaki senkronizasyonu salarlar.

Mehmet EVRK 010535012

H E E E H H

Program balatlr. BM bayrann deeri kontrol edilir. BM=1 ise program bu bayran deeri sfr olana kadar bekler. BM bayra, buffern dier programlar tarafndan kullanlmasn nlemek zere 1 yaplr. Semafor deeri ile dolu alan says karlatrlr. Deerlerin birbirine eit kmas buffer zerinde bo alan olmad anlamna gelir. Bu durumda program bir uyar mesaj verir. Seenenee gre ilem devam eder. Program buffer zerindeki uygun alana konumlanarak verileri yazar. Semaforun deeri 1 arttrlr. BM bayra tekrar sfr yaplr. Program sonlandrlr.

BALA

BM = 0 0,02 sn. bekle

BM = 1

Val = Q Uyar

Bilgi Yazm lemi

Q=Q+1 N=N-1

BM = 0

SON

Dr. irin KARADENZ 1

BELLEK YNETM

Genellikle bir program hard diskte ikili kodda altrabilir dosya olarak

tutulmaktadr. Bu program bellee bir ilem yardmyla getirilerek yerletirilir. Bellek

ynetimine gre bu ilem alrken bellek ve hard disk arasnda gidip gelebilir.

Diskteki ilemler bellee getirilerek altrlmak iin beklerken oluturduklar forma

giri kuyruu denilmektedir.

letim sisteminin bellek ynetiminin unsurlar unlardr:

Bellekteki herhangi bir ilemi baka bir yere aktarabilmelidir. Birden fazla ilem veya kullanc olduunda bir kullancn dier kullancn

alanlarna girmeleri nlenmelidir.

Kullanclar aras kaynak paylamn salamaldr. Bellein mantksal alanlara blnmesini salayarak bilgiye eriimi

kolaylatrmaldr.

Bellein yetmedii durumlarda fiziksel baka bellek alanlarn yani hard diskleri kullanabilmelidir.

Mantksal ve Fiziksel Adres

MB tarafndan oluturulan adrese genellikle mantksal (veya sanal) adres,

bellekte yer alan adrese ise fiziksel adres denilmektedir. Mantksal adresi MB

tarafndan belirlenen bir kullanc ilemi bellee yerleirken fiziksel adresi

belirlenerek yerletirilir ki bunun iin de tekrar yerletirme (relocation) da denilen

taban (base) kaydedicisi kullanlr. Bu taban kaydedicisinin deeri ile mantksal adres

toplanarak elde edilen adres ise fiziksel adrestir.

Dr. irin KARADENZ 2

ekil 1. Taban kaydedicisini kullanarak bellee dinamik yerleim

Taban ve Taban Kaydedicileri

Bellee ilemlerin yerleimi Tavan (Limit) ve Taban (Base) kaydedicileriyle

donanmsal olarak salanr. Tavan kaydedicisi uzunluu belirtmektedir ve taban ve

tavan kaydedicisi toplanarak ilemin bittii adres bulunabilir. Taban adresi

deitirilerek bir ilem bellekte yer deitirilir. rnein;

a: Program adresi (O anda bulunulan adres)

b: Taban adresi (Balang adresi, base adress) olsun.

ekil 2de bu ilemin bellee yerleimi grlmektedir.

Dr. irin KARADENZ 3

ekil 2. Taban ve tavan kaydedicileri iin adres haritas

Bu adres haritas aadaki kriterlere gre donanmsal olarak adreslenir;

eer a < 0 ise bellek koruma hatas a = B + a eer a > Tavan ise bellek koruma hatas a burada istenilen bellek yeridir.

Bellek koruma: Yerletirilecek olan ilemin bellekte limit kaydedicisinin deerini

amas durumunda bellek koruma hatas ortaya kmaktadr.

ekil 3. Bellek koruma hatas

Dr. irin KARADENZ 4

Bitiik Yerleim (Contiguous Memory Allocation)

Ana bellekte hem iletim sisteminin hem de kullanc ilemlerinin yer almaktadr.

Bu nedenle bellein en etkin ekilde kullanlmas gerekmektedir. Bellekte kullanc

ilemleri boluklara (hole) bloklar halinde yerletirilmektedir. Yeni bir ilem geldiinde

bu bellee ilemin yetecei kadar bir alan ayrlarak konumlandrlmakta ve iletim

sistemi bo alanlar ve dolu alanlar ile ilgili bilgileri kayt altna almaktadr.

ekil 4. Bitiik bellek yerleimi

letim sistemi bellekteki n adet boluun bulunduu listeden ilem iin en uygun

boluu nasl belirleyeceine ise 3 strateji kullanarak karar vermektedir.

lk uyan (First-fit): Listeden ilem iin yeterli byklkte olan ilk boluun seilerek ilemin yerletirilmesidir.

En iyi uyan (Best-fit): Listeden ileme uygun byklkteki boluklarn aranarak bulunmas ve bunlarn iinden en knn seilerek ilemin

yerletirilmesidir.

En kt uyan (Worst-fit): Listeden aratrma yapldktan sonra en byk boluun seilerek ilemin yerletirilmesidir.

lemin bellee yerletirilme hz ve bellein etkili kullanm asndan ilk uyan ve

en iyi uyan stratejileri en kt uyan stratejisinden ok daha kullanldr.

l.Sis.

ilem 5

ilem 8

ilem 2

l.Sis.

ilem 5

ilem 2

l.Sis.

ilem 5

ilem 2

l.Sis.

ilem 5

ilem 9

ilem 2

ilem 9

ilem 10

Dr. irin KARADENZ 5

Sayfalama (Paging)

Toplam bellek alannn eit byklkte sayfalara blnmesine denir. Faydalar ise

unlardr:

Adres aktrma ilemi: Bir program adresinde yer alan atfn hangi sayfaya yapldn tespit etmek ve eer bu sayfa hala bellekte ise bunun hangi bellek

sayfas olduunu tespit etmektir. Bu ilem bilgilere eriimde hz kazanc salar.

Sayfalarn gerektiinde ikincil bellek alanndan ana bellee aktarlmas ve bunun tersi ilem yaplmas bellekte yer kazanc salar.

Fiziksel bellek zerindeki ayn uzunluktaki bloklara ereve (frame), mantksal

bellek zerindeki ayn uzunluktaki bloklara ise sayfa (page) denilmektedir. Sayfalarn

uzunluklar donanm tarafndan belirlenmektedir. Genellikle 2nin katlar; 512 byte, 16

MB kullanlmaktadr.

ekil 5. Fiziksel ve mantksal bellein sayfalama modelleri

ereve numaras

sayfa 0

sayfa 1

sayfa 2

sayfa 3

Mantksal Bellek

1

4

3

7

0

1

2

3

sayfa 0

sayfa 2

sayfa 1

sayfa 3

0

1

2

3

4

5

6

7

Sayfa Tablosu

Fiziksel Bellek

Dr. irin KARADENZ 6

MBnin oluturduu adres iki blmden olumaktadr;

a) sayfa numaras (p): fiziksel bellekteki her bir sayfann taban adresini tutan

sayfa tablosundaki gsterge.

b) sayfa ofseti (d): taban adresi ile birletirilerek fiziksel bellekte sayfann

ierisindeki yerin belirlenmesinde kullanlr. Sayfa tablosunda hem sayfa hem de

ofset adresi bulunmaktadr.

ekil 6. Sayfalama

MB p d f d

f

p

Fiziksel Bellek

Mantksal Address

FizikselAddress

f

Sayfa Tablosu

Dr. irin KARADENZ 7

Sayfalama rnei; 4 byte uzunluunda sayfalardan oluan 32 bytelk bir bellek

olduunu dnelim.

ekil 7. 4 bytelik sayfalardan oluan 32-bytelk bellekte sayfalama rnei

Mantksal adresi 0da sayfa ve ofset adresi 0dr. Sayfa tablosuna bakldnda sayfa 0n ereve 5de olduu grlmektedir. Bylece mantksal adres 0, fiziksel bellekte 20ye ((5*4))+0) karlk gelmektedir.

Mantksal adres 3 (sayfa 0,

ofset 3) fiziksel bellekte 23 ((5*4))+3) adreslemektedir.

Mantksal adres 4 (sayfa 1,

ofset 0), sayfa tablosuna bakldnda ereve 6dadr ve fiziksel bellekte 24 ((6*4))+0) adreslemektedir.

Mantksal adres 13, fiziksel

adreste 9u ((2*4)+1) adreslemektedir.

Modern iletim sistemlerinde; sayfalarn uzunluklar genelde 4 KB ile 8 KB

arasndadr, baz sistemlerde bu artabilmektedir. rnein Solaris 8 KB ve 4 MB

sayfalar kullanabilmektedir. Genellikle sayfa tablosunun iindeki her bir veri 4

bytelktr.

Bir ilem sistem tarafndan altrldnda, ilemin kullanmak istedii kadar

sayfa saysna gre bellekte gerekli sayda ereve ayrlmaktadr. lk sayfa ayrlan bir

ereveye yerletirilir ve bu erevenin numaras sayfa tablosuna konulur, dier bir

sayfa bir ereveye yerletirildiinde o erevenin numaras da sayfa tablosuna

ilenmektedir.

Dr. irin KARADENZ 8

ekil 8. Bo ereveler (a) Yerleimden nce ve (b) Yerleimden sonra

Burada en nemli sorun; sayfa tablosunda ereve adresini ararken kaybedilen

sredir. Bunu nlemek iin zel, kk ve hzl bir n bellek olan TLB (Translation look-

aside buffer) kullanlmaktadr. Bu hzl bir bellek alandr. Burada bir anahtar ve deer

bulunmaktadr. Bulunmak istenen bilgi iin tm anahtarlara ayn anda hzl bir biimde

baklmaktadr. TLB sayfa tablosu ile birlikte kullanlmaktadr. TLB sayfa tablosunun

sadece bir ksmn kapsamaktadr. MB tarafndan mantksal bir adres

tanmlandnda bu sayfa numaras TLBye iletilir. Sayfa numaras burada bulunursa

ereve adresi hzl bir biimde kullanlarak bellee ulalr. Eer sayfa numaras

TLBde bulunmazsa (TLBde eksik olarak bilinir) sayfa tablosuna gidilerek ereve

adresi bulunur ve bu TBLye eklenir ki bylece bir daha ihtiya olduunda bu adres

Dr. irin KARADENZ 9

hzl bir biimde bulunabilir. Eer TLB alan dolarsa, iletim sistemi buradaki en az

kullanlan deerleri bularak bunlarn yerine yeni deerleri ekleyecektir.

ekil 9. TLB ile sayfalama

Blmleme (Segmantation)

Bellek ynetiminin nemli bir yn, kullancnn bellei kullanmas ile gerek

fiziksel bellein birbirinden ok farkl olmasdr. Daha nceki sayfalardan da

anlalaca gibi kullancnn bellei grd biim ile gerek bellek birbirinden ok

farkldr. rnein bir program yazldnda bu programn verileri, deikenleri yn

ayr blmler halinde bellekte yer aldn dnen kullancnn bellei grd bu

biimini blmleme desteklemektedir. Kullanc bir program yazdnda, temel olarak

Dr. irin KARADENZ 10

kodlarn sakland kod blm, verilerin sakland veri blm ve alt programlara

dallanmada kullanlan yn blm oluturulmaktadr.

Kullanc alan Fiziksel bellek alan

ekil 10. Kullanc ve fiziksel bellek alanlarnn gsterimi

Blmlemede; mantksal adres alan blmlerden olumaktadr. Adres hem blm

numaras hem de blm ierisindeki adresi belirten ofset numarasndan meydana

gelmektedir (). Fiziksel bellek tek boyutlu olmasna karn

burada adres iki boyutlu olarak gsterilmekte ve bu da adresin fiziksel bellee ulam

iin evrilmesi gerektii anlamna gelmektedir. Blm tablosunda blmn balang

yerini tutan blm taban ve blmn uzunluunu yani biti yerini belirlemede kullanlan

blm tavan kaydedicileri bulunmaktadr. MB tarafndan oluturulan mantksal

adreste s: blm numarasn ve d: blmdeki ofset adresi gstermektedir. Ofset

adres taban ve tavan kaydedicisi deerleri arasnda olmaldr. Eer deeri fazla olursa

mantksal adresin blm amas nedeniyle iletim sistemi devreye girmektedir. Eer

1

4

2

3

1

3

2

4

Dr. irin KARADENZ 11

deeri bu belirtilen snrlar arasnda ise blm taban kaydedicisi ile bu adres

toplanmakta ve bu ekilde istenilen bytea ulalabilinmektedir.

ekil 11. Blmleme

Blmleme iin u rnek verilebilir; bir program yazdmz dnelim. Bu

program, belli blmler olumaktadr: ana program kodlar, alt programlar, yn, veri

ve deikenlerin olduu blmler olsun. Bunlar blm tablosu kullanlarak bellee

yerletirilmektedir. Bu blmlerin biti adresleri ise taban ve tavan kaydedici

deerlerinin toplanmas sonucu elde edilmektedir. ekil 12de bu rnein gsterimi

bulunmaktadr.

Dr. irin KARADENZ 12

ekil 12. Blmleme iin rnek

Sayfalama ve blmleme arasndaki farklar

1. Blmlemenin amac adres alannn mantksal olarak dilimlenmesidir. Sayfalama

ise bellein fiziksel olarak dilimlenip bir dzeyli bir bellek (sabit disk, bellek

fark gzetmeden eriim) oluturulmas amacna yneliktir.

2. Sayfalar makine donanmna bal olarak sabit boyuttadr. Blmler ise

kullanc tarafndan belirlenecek boyuttadr. Yani program adresinin ilgili blm

kaydedicisi snrlar erevesindedir.

Dr. irin KARADENZ 13

3. Program adresinin sayfa ve ofset numaralarna ayrlmas donanmn bir

ilevidir. Ofset numarasnn snr amas otomatik olarak sayfann evrilmesine

sebep olur. Oysa blm ve ofset numarasnda bir snr ama hadisesi sz konusu

deildir. Bu durumda bellek eriim hatas yani eriilmemesi gereken yere eriim

hatas oluur.

Blmlemenin sayfalama ile birlikte kullanlmas

Hem sayfalama ve hem de blmlemenin avantajlar ve dezavantajlar

bulunmaktadr. Bu nedenle bu ikisi birlikte de kullanlabilir. rnein 80*86 blmleme

ve sayfalamay birlikte kullanmaktadr. Blmler kendi ierisinde sayfalara

ayrlmaktadr. Mantksal adres paradan olumaktadr; blm, sayfa ve ofset

adresi. ncelikle MB tarafndan oluturulan mantksal adresten blm numaras

alnarak blm tablosuna baklmaktadr. Blmn gerek adresi bulunduktan sonra o

blme ait sayfa tablosuna baklmaktadr. Buradan sayfann ereve adresi elde

edilerek bellekte blm sayfa ve ofset adres toplanarak gerek adres elde

edilmektedir.

ekil 13. Blmleme ve sayfalamann birlikte kullanm

Blm Tablosu Sayfa Tablosu Sayfa

Sayfa Sayfadaki ofset adresi Blm

Hafta2Hafta3Hafta4Hafta5akis_semasiHafta6