5: Operating system

• Informatica
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4-6

Als iemand vraagt: Wat heb je voor computer of mobiel, dan antwoord je vaak door het OS te noemen.

Bv. ik heb een Android telefoon, of een macOS computer.

Waarom is het OS zo belangrijk?

Waarom werd het OS uitgevonden? En wat doet het eigenlijk? Zie hier een aardige animatie over het nut van een OS

Van Code.org: Hoe hardware en software samenwerken, via het OS, zie hier. Eerst uitleg over CPU en de code, die deze uitvoert, daarna hoe het OS eraan te pas komt.

https://youtu.be/GjNp0bBrjmU

Code.org: https://youtu.be/xnyFYiK2rSY

Je kunt een OS vergelijken met een butler: Hij regelt alles voor je, op de achtergrond.

Voorbeelden van besturingsystemen oftewel operating systemen

Het Operating System, oftwele besturingssysteem, oftwel OS

Dit heeft elke computer nodig.

Definitie: De software, die ervoor zorgt dat de onderdelen van een computer met elkaar communiceren, dat het geheugen goed beheerd wordt, dat de randapparatuur goed aangestuurd wordt.

Goed beheren betekent bv.: Zorgen dat onderdelen niet tegelijkertijd bv. data op de bus kunnen zetten, dat de printqueue afgehandeld wordt.

Eerst waren er geen besturingssystemen. Elk programma moest elke taak zelf uitvoeren. Dus communiceren met de hardware, zorgen dat onderdelen elkaar niet in de weg zaten. Erg omslachtig EN elk programma deed vaak dezelfde dingen

Men begon besturingssystemen te ontwikkelen.

Ook de micro:bit heeft een OS, voor embedded systems. Je hebt er niet veel mee te maken. Het zorgt ervoor dat de juiste hardware aangestuurd wordt, dus de LED's, de speaker, de microfoon, etc.

Dat het programma in de RAM geladen wordt. Het OS zelf zit in de ROM, want het moet ergens opgeslagen zijn. De code om de onderdelen aan te sturen, de drivers, zijn onderdelen van het OS en staan ook in het ROM

In de volgende video: de geschiedenis van het OS, multitasking, interrupts, memorymanagement,.....

Deze video leert je alles wat je moet weten over Operating systems, in 12:21min

https://www.youtube.com/watch?v=26QPDBe-NB8

Een taak van elk besturingssysteem is het bestandsbeheer. Waar zijn welke bestanden opgeslagen, hoeveel ruimte hebben ze nodig, hoeveel ruimte hebben ze in de toekomst nodig.

Windows gebruikt als bestandssysteem het zg. NTFS: New Technology File System, ook alweer 30 jaar oud

https://www.hcc.nl/kennis/vraag-van-de-week/4109-formatteren-in-windows-welk-bestandssysteem-moet-je-hebben

00:51

Waar komt de term operating system vandaan?

1. Ze moesten handmatig bestuurd (operated) worden
2. Er moesten manieren komen zodat computers zichzelf konden besturen (operate themselves)

00:53

Uit Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Ada_LovelaceAugusta Ada King, Countess of Lovelace (née Byron; 10 December 1815 – 27 November 1852) was an English mathematician and writer, chiefly known for her work on Charles Babbage's proposed mechanical general-purpose computer, the Analytical Engine. She was the first to recognise that the machine had applications beyond pure calculation, and to have published the first algorithm intended to be carried out by such a machine. As a result, she is often regarded as the first computer programmer.

00:54

01:08

Waar of niet waar?
Elk programma wordt gestart door het OS

1. Waar
2. Niet waar

02:21

Wat betekent peripherals? Hoe noemen we dit in het Nederlands?

Randapparatuur

02:23

Waar of niet waar: Zonder OS moet een programma elk mogelijk type randapparatuur aan weten te sturen

1. Waar
2. Niet waar

02:50

Waar of niet waar: Een device driver hoort bij het OS

1. Waar
2. Niet waar

Nee, die horen bij de specifieke hardware

02:51

03:39

Het OS kon nu met 1 CPU toch meerdere programma's laten runnen. Door slim te organiseren, scheduling genoemd.

Time scheduling: Elk programma krijgt een klein beetje processortijd toebedeeld door het OS. Dit wisselt zo snel af dat het lijkt of de programma's tegelijkertijd runnen, ipv achter elkaar. En of er tussendoor niets anders gebeurt dan het runnen van 1 programma.

03:43

Waar of niet waar:
Het OS bepaalt welk proces hoeveel CPU-tijd krijgt en in welke volgorde

1. Waar
2. Niet waar

Prioriteit, misschien tekenen op het bord

03:45

Tiddlywinks = vlooienspel

03:53

Dus de aanroep van 1 functie, of het opstarten van een app, duurt vrij lang, 1000-en klokcycli, dus pulsjes. In die tussentijd kan de CPU wat anders gaan doen.

04:24

Recap: De high score wordt naar de printer gestuurd. Voordat deze score geprint is, moet de CPU wachten om verder te gaan met de volgende instructie van het programma (Tiddlywinks). Zolang het OS niet gehoord heeft dat het printen klaar is, zet hij dit programma in de slaapstand en laat de CPU een ander programma runnen. Zodra de printer laat weten dat de printopdracht gedaan is, kan de CPU het programma hervatten. De OS is hier de manager en schedulet alles

Evt. nogmaals starten op 3:41

04:46

Beschrijf in eigen woorden wat multitasking is

Multitasking: Meer programma's kunnen tegelijkertijd vooruitgaan, waarbij de tijd van de CPU door het OS verdeeld wordt over de programma's.

04:47

Multitasking is....

1. Het tegelijk runnen van meerdere processen
2. Het snel na elkaar runnen van meerdere processen

04:58

Memorymanagement:

Elk programma heeft geheugen nodig om data op te slaan. Dit is ook weer een taak van het OS: Bijhouden  waar data en instructies van welk programma opgeslagen zijn. En dit weer vrijgeven, als het programma klaar is. Het OS wijst blokken geheugen toe aan programma's. Maar het bijhouden vergt een hele administratie.

06:06

Recap:

Memorymanagement is een belangrijke taak van het OS. Niet alleen wijst het geheugenblokken aan programma's toe, het houdt ook bij welke blokken bij welk programma hoort. Voor het programma zelf lijkt het alsof het gebruikte geheugen aaneengesloten is en altijd op adres 0 begint, welk geheugen werkelijk gebruikt wordt, wordt door het OS bepaald.

06:08

Virtueel geheugen

Fysiek geheugen

Elk programma 'denkt' aaneengesloten geheugenblokken tot zijn beschikking te hebben

De werkelijke geheugenblokken worden door het OS bepaald en kunnen verspreid zijn

07:11

Dynamic

Memory

Allocation

Tijdens het runnen

Geheugen

Toewijzen

07:54

Noem 2 voordelen van het toewijzen van afgescheiden geheugenblokken aan elk proces

Als geheugen afgeschermd wordt, dan:

1. Programma's, die er een zooitje van maken, maken alleen een zooitje van hun eigen geheugenblokken

2. Kwaadaardige software kan niet zo makkelijk bij geheugen, omdat het per programma toegewezen wordt

09:15

Recap: Timesharing

Toen dit geintroduceerd werd, werd het mogelijk dat niet alleen meer programma's door 1 cpu gerund konden worden, maar ook dat meer gebruikers tegelijkertijd hun programma's konden gebruiken. Iedereen kreeg van het OS een klein beetje processortijd. Dat leek erg weinig, maar omdat de CPU al zo snel was, was het genoeg.

09:16

Timesharing

Multitasking

Meerdere programma's kunnen 'tegelijkertijd' gerund worden

Meerdere gebruikers kunnen gebruik maken van 1 CPU

10:11

Uitleg hier

Maak de puzzel samen en kijk of je het goed gedaan hebt. Vond je het leuk om te doen?

Wedstrijd micro:bit

Je gaat zo snel mogelijk, samen, een aantal programma's maken voor de micro:bit

• 1 met de speaker
• 1 met de microfoon
• 1 met schudden
• 1.....

Van elk programma maak je een filmpje, waarin je vertelt wat voor randapparatuur gebruikt is, waar het programma opgeslagen is. Hoe runt het programma?

Dit nog iets beter uitwerken.

1. Multitasking: Het OS geeft elk proces een beetje CPU-tijd
2. Timesharing: Meerdere gebruikers kunnen met 1 CPU werken
3. msdos: Eenvoudig operating systeem, dat past op 1 disk
4. memorymanagement: Geheugenbeheer
5. taakbeheer: Geen geheugen- of bestandsbeheer
6. besturingssysteem: Nederlands woord voor operating system

Kruiswoordraadsel

Voorbereiden toets:

Begrippen:

OS, multitasking, timesharing, memorymanagement, virtueel en fysiek geheugen, DMA (Dynamic Memory Allocation), aansturing hardware, device drivers, verdeling CPU-tijd = timescheduling, (VWO) kernel, 

Waarom ontstond het OS, waar is het opgeslagen, wat zijn voordelen van het afscheiden van geheugen per programma?

De taken van het OS van de micro:bit

Je ziet dat het OS van de micro:bit de zg. drivers aanstuurt.

Wat zijn drivers? Programma's, die zorgen dat de hardware goed werkt.

Dit kwam in de video ter sprake.

Bv. om de speaker te laten werken, moet er een programma zijn, dat speciaal voor die speaker gemaakt is. Want elke speaker is weer anders.

Thuis heb je misschien een printer. Elke printer is weer anders. Dus elke printer heeft een programma nodig, dat ervoor zorgt dat die printer goed werkt, met dat ene OS.