П7: Системски софтвер рачунара опште намене – оперативни систем, развојни софтвер и услужни програми

1. 7.2. Оперативни систем
7.2.1.Основне особине оперативних система
Оперативни систем је најзначајнији програм или скуп програма
у рачунару који координира све акције хардвера, осталог
софтвера и самог корисника рачунара, као би им омогућио да
раде као једна целина.
Приликом покретања рачунарског система оперативни систем
се учитава са секундарне меморије (хард диска) у оперативну
меморију. Оперативни систем обезбеђује и могућност
повезивања корисника са рачунаром, тзв. кориснички
интерфејс. Корисник тако може да користи рачунарски систем
задајући му одређене команде преко улазних уређаја,
најчешће тастатуре или миша. У зависности од задатих
команди корисника, било да су оне директно задате преко
улазних уређаја или из неког корисничког програма,
оперативни систем издаје наредбе рачунарском хардверу.

2. 7.2. Оперативни систем
7.2.1.Основне особине оперативних система
Основни задаци оперативног система су: управљање
хардвером, извршавање програмских апликација,
обезбеђење интеракције са корисником и управљање
системом фајлова.
То значи да оперативни систем представља скуп програма
којима се организује рад рачунара, ефикасно коришћење
свих ресурса рачунара, као и управљање извршењем
рачунарских програма.
Оперативни систем је део системског софтвера који је
најближи хардверу рачунара. Он представља основну
помоћ у организацији рада и ефикасном коришћењу
хардвера.

3. 7.2. Оперативни систем
7.2.1.Основне особине оперативних система
Оперативни систем се учитава у главну меморију (RAM)
приликом стартовања рачунара (boot).
Програми за стартовање омогућавају покретање и
учитавање оперативног система након укључења
рачунара и обично се налазе упрограмирани у чипове
самог рачунара, као фирмвер.
Програм који омогућава покретање персоналног рачунара
се зове БИОС (BIOS - Basic Input Output System) и он,
после укључења рачунара, покреће низ инструкција
неопходних за покретање рачунара.

4. 7.2. Оперативни систем
7.2.1.Основне особине оперативних система
Након стартовања рачунара, инструкције у оквиру БИОС-а
извршавају тестирање свих компоненти у рачунару (power on
self-test - POST), а затим врше учитавање језгра оперативног
система са уређаја за стартовање („бутовање“)
специфицираног у оквиру CMOS RAM-a. Када је језгро
оперативног система учитано у меморију, БИОС програм
преноси управљање на језгро.
Програмски кôд и подаци који чине оперативни систем остају у
меморији током рада рачунара и управљају учитавањем и
извршавањем свих осталих програма који се извршавају на
рачунару. Корисници и апликациони програми приступају
компонентама рачунара (процесор, улазно-излазни уређаји)
преко одговарајућих интерфејса оперативног система.

5. 7.2. Оперативни систем
7.2.1.Основне особине оперативних система
Програми за интерфејс са уређајима називају се драјвери уређаја (device
drivers).
Драјвер уређаја је рачунарски програм који омогућава програмима вишег
нивоа да интерагују са хардверском компонентом рачунара. Драјвери уређаја
поједностављују програмирање апликативних програма зато што функционишу
као спрега и преводилац између хардвера и оперативног система или
апликације која их користи. Сваки хардверски уређај захтева своје специфичне
хардверске команде као би радио. Програмери могу да пишу програме на
вишем нивоу апстракције без обзира на специфичности хардвера, а задатак
драјвера уређаја је да прилагоди и преведе те команде вишег нивоа на ниво
који хардвер може да „разуме“. Драјвер уређаја прихвата команде вишег нивоа
и дели их и преводи у низове команди нижег нивоа које захтева уређај како би
могао да ради. Кључни циљ постојања драјвера је, дакле, апстракција
различитих специфичности хардвера на вишим нивоима софтвера.
Оперативни систем поседује генеричке драјвере за стандардне уређаје, попут
тастатуре и монитора, док за специјализоване уређаје, попут штампача,
скенера, или камера морају бити инсталирани драјвери који су развијени од
стране произвођача самих уређаја.

6. 7.2. Оперативни систем
7.2.1.Основне особине оперативних система
Део оперативног система који представља интерфејс према
апликативним и системским програмима, омогућавајући овим
програмима приступ и позивање функција оперативног система, чине
системски позиви.
У оквиру Microsoft Windows оперативног система скуп ових функција
представља Windows API (Application Programming Interface) док је у
UNIX и Linux оперативним системима скуп системских позива је
дефинисан POSIX (Portable Operating System Interface) стандардом.
Код Windows оперативног система се постављање вредности
параметара неопходних за рад оперативног система, као и других
системских и апликативних програма обавља се у оквиру модула за
конфигурацију, коришћењем Registry базе података и
конфигурационих датотека.

7. 7.2. Оперативни систем
7.2.1.Основне особине
оперативних система
Програми оперативног система могу се,
историјски гледано, а према намени, поделити
у три релативно независне целине приказане
на слици.
Скуп програма којима се решава неки проблем
корисника организује се као посебна целина и
назива се посао (job). Посао представља
основну јединицу са којом манипулише
оперативни систем. При планирању
оперативни систем од послова образује
посебне мање радне целине – задатке (tasks)
или процесе. Сваки задатак може независно
конкурисати за добијање било ког ресурса
рачунара. О сваком задатку оперативни систем
поседује и води одређене управљачке
информације.

8. 7.2. Оперативни систем
7.2.2. Подела оперативних система
Оперативни системи се могу поделити према већем броју критеријума.
Према типу рачунара на коме се извршавају оперативни системи могу бити
подељени на: оперативне системе за супер рачунаре, мејнфрејм рачунаре,
радне станице, сервере, персоналне рачунаре (PC), ручне рачунаре (PocketPC),
паметне телефоне и таблете, уграђене рачунаре - практично за сваки уређај који
поседује микропроцесор.
Сваки оперативни систем је развијен за одређене области примене. На
пример, Microsoft Windows и Mac OS поседују кориснички интерфејс који
укључује и мултимедијалне карактеристике, па су ови оперативни системи
претежно намењени кућној и пословној употреби и инсталирани на већини
десктоп рачунара. Unix је развијен као стабилан, сигуран, мултипрограмски и
вишекориснички оперативни систем, тако да се обично инсталира као
оперативни систем на серверима и мејнфрејм рачунарима. Linux поседује
развијен графички кориснички интерфејс и једноставност употребе која је
погодна за оперативне системе стоних рачиунара, али и сигурност и стабилност
серверских оперативних система. Налази своју употребу и у паметним
телефонима и таблетима, као језгро популарних мобилних оперативних система
попут Андроид-а.

9. 7.2. Оперативни систем
7.2.2. Подела оперативних система
Према броју истовремених корисника разликујемо једнокорисничке (Windows)
и вишекорисничке (Unix, Linux) оперативне системе.
Према броју програма који могу истовремено да се извршавају оперативни
системи се деле на на монопрограмске (енг. singletasking) који омогућују да се у
једном тренутку извршава само један програм (DOS, Windows 3.x), и
мултипрограмске (енг. multitasking) коју пружају могућност извршења више
програма у исто време (Windows, Unix, Linux, Mac OS). Ови програми се не
извршавају потпуно истовремено (паралелно) на једнопроцесорском рачунару
већ се сваком програму додељује веома мали временски период за извршавање
(временски квант). Након истека једног временског кванта активира се следећи
програм који се изврђава у новом временском кванту. Кориснику рачунара
изгледа да се сви програми извршавају истовремено, а у ствари се извршавају
један по један смењујући се у кратким временским интервалима (квази-
паралелно). Савремени оперативни системи попут, Windows, Unix, Linux и Mac
OS могу да се извршавају на савременим рачунарским архитектурама које
поседују симетричне мултипроцесоре и процесоре са више језгара (multi core) на
којима оперативни систем обезбеђује паралелно извршење програма.

10. 7.2. Оперативни систем
7.2.3. Ресурси рачунарског система
Једна од најважнијих функција оперативног система јесте управљање ресурсима
рачунарског система. Управљање ресурсима има утицаја на структуру скоро
свих компонената оперативног система.
Рачунарски систем поседује пре свега следеће ресурсе:
• време централног процесора,
• оперативну меморију,
• улазно-излазне уређаје,
• датотеке и
• софтвер (програме).
Управљање ресурсима састоји се у додељивању тих ресурса програмима
који конкуришу за њихово добијање.
Овде улазе: распоређивање задатака (процеса), додељивање оперативне
меморије, додељивање улазно излазних уређаја и управљање коришћењем
програмских ресурса. Наиме, потреба за управљањем јавља се због
конкуренције за добијање ресурса. Програми конкуришу за добијање времена
централног процесора, за коришћење појединих улазно-излазних уређаја, а
такође за добијање оперативне и спољне (секундарне) меморије. Критеријум за
оцену квалитета управљања ресурсима је ефикасност коришћења
расположивих ресурса, приоритет задатака који конкуришу и захтеви за
временом реакције код рада у реалном времену.

11. 7.2. Оперативни систем
7.2.3. Ресурси рачунарског система
Време централног процесора расподељује се међу различитим
супарничким програмима пребацивањем извршења задатака
према одређеним правилима. Тако на пример, када је потребно
учитати нове податке, текући задатак се зауставља да сачека
улазно-излазни пренос, а процесор се додељује другом задатку.
Оперативни систем и у другим ситуацијама може прекинути текући
задатак, нпр. ако је истекло додељено време, и активирати други
задатак.
Потреба за управљањем оперативном меморијом јавља се због
тога што обично није могуће све активне програме и све податке
сместити истовремено. Управљање спољном меморијом
последица је потребе да се резервише или ажурира простор за
смештање датотека и да се управља преносом података.

12. 7.2. Оперативни систем
7.2.3. Ресурси рачунарског система
Управљање улазом-излазом потребно је због вишепрограмског рада
када многи програми захтевају коришћење периферијских уређаја. Осим
тога улазно излазни пренос се одвија независно и паралелно са радом
централног процесора, али додељивање уређаја, припрема
информација за контролер, активирање преноса и обрада прекида по
завршетку преноса захтева управљање од стране оперативног система.
Управљање програмима потребно је због тога што сви програми који су
расположиви кориснику рачунарског система такође представљају
ресурс. У свакој апликацији могу се позивати одређени потпрограми из
одређене библиотеке, услужни програми или други програми ради
коришћења у тој апликацији. Осим тога, неки програми могу се користити
за више задатака. Оперативни систем чува информације о стању сваког
програма, доступности, размештају, коришћењу и др.

13. 7.2. Оперативни систем
7.2.4. Структура оперативног система
Функција оперативног система може се посматрати са две тачке гледишта:
1) корисничке и
2) административне.
Са корисничке тачке гледишта функција оперативног система је да олакша
(убрза) добијање решења проблема које интересује корисника, пружајући му
притом разноврсне услуге. С административне тачке гледишта, функција
оперативног система је да обезбеди ефикасно коришћење ресурса рачунара.
Хијерархијска структура оперативног система је подела на следеће делове који
представљају слојеве (нивое) оперативног система (од нижих ка вишим):
1. Језгро (kernel),
2. Управљање оперативном меморијом,
3. Управљање улазно-излазним уређајима,
4. Управљање подацима (датотекама),
5. Планирање и евиденција и
6. Интерпретација командног језика.

14. 7.2. Оперативни систем
7.2.4. Структура оперативног система
Језгро оперативног система обезбеђује
управљање системом прекида и обраду прекида,
планирање задатака (процеса) оперативног система,
манипулацију са задацима (формирање задатка,
завршавање задатка и сл.) и комуникацију између
задатака. Језгро оперативног система представља
основу оперативног система. Представља релативно
мали програм или скуп програма који се први
учитавају у главну меморију и остају у меморији све
време док је рачунар укључен. Језгро савременог
оперативног система обезбеђује управљање
процесором и садржи остале функције значајне за
рад рачунара.
Управљање оперативном меморијом обавља
следеће функције: реализација одређене стратегије
додељивања меморије, само додељивање меморије
и реализација одређене стратегије ослобађања
меморије.

15. 7.2. Оперативни систем
7.2.4. Структура оперативног система
На нивоу управљања уређајима реализују се
следеће функције: обезбеђење независности
програма од типа уређаја, обезбеђење ефикасног
рада уређаја, реализација одређене стратегије
додељивања уређаја, само додељивање уређаја и
реализација одређене стратегије ослобађања уређаја.
Управљање подацима треба да обезбеди
софтверска средства за организовање и приступање
подацима на начин који одговара кориснику
рачунарског система. На овом се нивоу реализују
следеће функције: формирање и брисање основних
структура података (датотека), читање из датотека и
упис у датотеке, управљање секундарним
меморијским простором, обезбеђење услова за
симболичко обраћање датотекама, заштита података
од намерног или ненамерног уништења, заштита
података од неовлашћеног приступа и коришћења,
деоба датотека између више послова (корисника).

16. 7.2. Оперативни систем
7.2.4. Структура оперативног система
Планирање се састоји у увођењу нових послова у
систем и одређивању поретка у којем ће се они
извршавати. Функције које се реализују у оквиру
планирања су: избор новог посла за извршење,
додељивање приоритета пословима, реализација
стратегије додељивања ресурса. У реализацији
евиденције и контроле ресурса основне су следеће
функције: ограничење приступа ресурсима,
ограничење приступа систему и др.
Командни језик омогућава успостављање везе
између корисника и система и коришћење
рачунарских ресурса. Ова веза се остварује
помоћу интерпретатора командног језика
оперативног система.

17. 7.2. Оперативни систем
7.2.5. Функције оперативног система
Без обзира на различите врсте оперативних система које постоје,
сви они обављају исте основне функције: обезбеђују кориснички
интерфејс, планирају и управљају извршењем програма,
управљају меморијом, конфигуришу улазно-излазне уређаје,
обезбеђују управљање датотекама и сигурност у приступу
подацима и обезбеђују основне функције повезивања у
рачунарске мреже.
Основне функције оперативног система могу се класификовати у
три главне категорије:
• Обезбеђивање корисничког интерфејса;
• Управљање ресурсима рачунарског система (процесор,
меморија, хард диск, улазно-излазни уређаји, итд.);
• Омогућавање апликационим програмима интеракцију са
ресурсима рачунара.

18. 7.2. Оперативни систем
7.2.5. Функције оперативног система
При управљању ресурсима разликујемо следеће
функције оперативних система према типу ресурса:
• Управљање процесима,
• Управљање меморијом,
• Управљање улазно-излазним уређајима,
• Управљање подацима на секундарним/трајним
меморијама,
• Сигурност и заштита у приступу ресурсима.

19. 7.2. Оперативни систем
7.2.6. Кориснички интерфејс
Оперативни систем комуницира са корисником тако што му
обезбеђује корисничко окружење - кориснички интерфејс (user
interface – UI). Могућност интеракције је омогућена преко
улазних уређаја (тастатура, миш, екран осетљив на додир,
гласовне команде и сл). Оперативни систем обезбеђује излаз
углавном преко монитора или штампача.
Постоје два основна типа корисничког интерфејса:
• текстуални интерфејс, или интерфејс преко командне
линије (Command Line Interface, CLI) и
• графички кориснички интерфејс (Graphical User Interface –
GUI).

20. 7.2. Оперативни систем
7.2.6. Кориснички интерфејс
Текстуални кориснички интерфејс се данас ређе користи, осим на уређајима
посебне намене.
Код ове врсте интерфејса корисник комуницира са рачунаром тако што му задаје
текстуалне команде помоћу којих обавља одређене акције у оперативном систему.
Команде се задају преко командне линије, односно командног промпта (command
prompt). Након извршења команде оперативни систем приказује резултат
извршења такође у текстуалном (алфанумеричком) облику. На слици је пример
извршења команде оперативног система MS за листање садржаја директоријума
(DIR). Наиме, Windows је потпуни графички оперативни систем, али је у оквиру
њега могуће приступити командном промпту који емулира MS DOS окружење чиме
је омогућена компатибилност уназад.

21. 7.2. Оперативни систем
7.2.6. Кориснички интерфејс
Оперативни системи Windows и Mac OS, као и Linux/UNIX са инсталираним
XWindow системом, користе графички кориснички интерфејс. Користећи
тастатуру, миша или екран осетљив на додир корисник интерагује са графичким
интерфејсом.
Том приликом користи иконе, дугмад, прозоре и различите врсте графичких
менија. Ако је кориснички интерфејс једноставан за коришћење каже се да је
„пријатељски“ (user-friendly).

22. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
Програм је скуп програмских инструкција и података
организованих у облику извршне датотеке на диску (.еxе).
Покретањем програма у главну меморију рачунара се учитавају
инструкције програма и подаци који се обрађују и започиње
процес (task).
То значи да је процес програм или део програма у стању
извршавања, заједно са свим ресурсима који су потребни
за рад.
Другим речима, програм је пасиван објекат, односно датотека
на диску. Када се та датотека учита у меморију, она постаје
процес, односно активан објекат који има своје ресурсе, попут
регистара и меморије. Сам оперативни систем је такође
састављен од низа процеса.

23. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
У оперативном систему Windows се може видети који су процеси покренути
притиском на комбинацију тастера Ctrl+Alt+Delete којом се покреће менаџер
процеса (Task Manager). На слици је приказан пример Windows 11 Task Manager
прозора.

24. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
Код рачунара са једним процесором у
једном дискретном тренутку времена
може да се извршава само један
процес. Као што је већ објашњено,
Фон Нојманова архитектура
омогућава само да се инструкције
извршавају једна за другом, односно
током једног такта процесора
извршава се само једна инструкција.
Кад се погледа прозор Task Manager-a
види се постојање више процеса који
су активирани, обично неколико
десетина њих, што може да доведе до
погрешног закључка да се они
извршавају истовремено, односо
паралелно.

25. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
Процесор, међутим, извршава само један процес у кратком
дискретном временском интервалу. Како су данашњи процесори у
стању да изврше веома велики број инструкција у једној секунди, то
су они знатно бржи од меморије и улазно-излазних уређаја.
Оперативни систем сваком од активираних процеса додељује мали
временски период процесорског времена у коме процесор извршава
инструкције тог процеса.
Процесор је у стању да извршава сваки активирани процес у врло
кратком временском интервалу тако да кориснику изгледа да се сви
процеси извршавају истовремено.
Овакав начин рада познат је под називом мултипрограмски рад или
мултитаскинг (multitasking).

26. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
Процес кога извршава процесор и коме је додељен одређени временски квант
за извршавање назива се „Активан“ (енг. running) процес. Када истекне време
додељено за извршавање процеса настаје временски прекид (енг. timer
interrupt) и овај процес прелази у стање „Спреман“ (енг. ready) у коме чека да
добије нови временски квант за извршавање. У том тренутку део оперативног
система назван планер (енг. scheduler) од свих спремних процеса, по
одређеном алгоритму, бира један који ће се извршавати у следећем
временском кванту.

27. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
Процес не мора да искористи цео додељени временски квант, већ може да
се прекине због нпр. Улазно-излазне операције. Процес тада прелази у
стање чекања („Блокиран“). Када се заврши задата улазно-излазна
операција (нпр. блок података са диска је прочитан и смештен у главну
меморију у адресни простор у који је смештен процес) улазно-излазни
контролер генерише прекид (interrupt) који се одговарајућим сигналом
преноси процесору. На основу типа прекида, оперативни систем започиње
извршавање процедуре за обраду прекида (interrupt handling routine) која је
смештена на некој локацији у главној меморији. Крајњи ефекат ове
процедуре је да се до тада блокирани процес преводи у стање „Спреман“,
где ће чекати да га планер оперативног система изабере за извршавање и
додели му нови временски квант. На слици је приказан коначни аутомат
промена стања процеса са 5 стања.

28. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
Оперативни систем у главној
меморији чува основне информације
за сваки активни процес у стуктури
података која се назива управљачки
блок процеса (PCB - Process Control
Block).
Овај блок садржи јединствени
идентификатор процеса, приоритет
процеса, време креирања процеса,
време извршења процеса, меморију
коју заузима, датотеке које користи,
итд. Скуп блокова свих активних
процеса који су повезани у структуру
повезане листе чини ред чекања на
процесор која се чува у делу
меморије коју заузима оперативни
систем.

29. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
Сваки пут када се прекине процес који се до тада извршавао и активира нови
процес за наредни временски квант, настаје промена контекста (context switch).
Вредности регистара процесора (програмски бројач, стек поинтер, статусни
регистар, регистри опште намене итд.), које садрже вредности
карактеристичне за одређену тачку у извршењу прекинутог процеса, смештају
се у његов ПЦБ блок. Претходно запамћене вредности регистара процесора за
процес који је изабран за извршавање у следећем временском кванту се из
његовог ПЦБ смештају у регистре процесора тако да тај процес наставља
извршавање од инструкције која је прекинута када је процес прешао у стање
„Спреман“ (након истека додељеног временског периода за извршавање), или
у стање „Блокиран“ уколико је активирао неку улазно-излалзну операцију

30. 7.2. Оперативни систем
7.2.7. Управљање процесима
Планирање процеса и избор спремног процеса који треба да се извршава
наредни временски квант обавља се по принципима:
• Кружног тока - Сваки процес се извршава одређени временски период и
након истека тог периода враћа се у стање спреман (уколико није завршен
или није активирао неку улазн-излазну операцију), а следећи процес по реду
се активира, и тако у круг.
• Приоритета (статички и динамички) - Активира се процес највећег
приоритета. Статички приоритет се не мења током животног циклуса
процеса (на пример системски процеси имају већи приоритет од
корисничких), док је динамички променљив и зависи од претходне историје
извршења процеса. На пример интерактивни процеси који одговарају на
корисникове акције типа клик мишем или притисак тастера, и чији је прозор
активан и на врху свих отворених прозора има виши приоритет од процеса
који претежно извршавају операције над подацима у главној меморији.

31. 7.2. Оперативни систем
7.2.8. Управљање меморијом
Сви процеси који се извршавају на рачунару морају бити
смештени у главну меморију. За сваки процес у меморију се
смештају инструкције програма и подаци над којима се
извршавају. Када корисник изда команду за извршавање
програма (двоструко кликне левим тастером миша на икону
програма на десктопу), оперативни систем треба да програмске
инструкције и податке смести са диска у слободне локације у
меморији.
Током извршавања процеса оперативни систем мора константно
да управља заузетом и слободном меморијом и да повремено
пребацује садржај из главне меморије на диск и обрнуто. Након
завршетка процеса оперативни систем врши ослобађање
меморије коју је процес заузимао.
У сваком тренутку оперативни систем одржава евиденцију о
слободним и заузетим локацијама у меморији.

32. 7.2. Оперативни систем
7.2.8. Управљање меморијом
Приликом старовања рачунара („бутовања“) програми и
подаци који чине језгро оперативног система, као и
помоћни системски програми се смештају у главну
меморију и остају у њој до заустављања рада
(искључивања) рачунара. Преостали део меморије
резервисан је за апликативне програме (процесе).
Постоји више стратегија за управљање меморијом.
Основну и најједноставнију стратегију за управљање
меморијом представља једнопрограмско, континуално
управљање меморијом. У овој стратегији у меморију се
смештају оперативни систем и апликативни програм који
се извршава. Меморија је подељена у две партиције и
садржајем граничног регистра заштићен је приступ
апликативног програма меморијском простору у који је
смештен оперативни систем. Логичка адреса је
целобројна вредност релативна у односу на почетак
апликативног програма. Да би се генерисала физичка
адреса, логичка адреса се сабира са адресом почев од
које је смештен апликативни програм у главној меморији.

33. 7.2. Оперативни систем
7.2.8. Управљање меморијом
Код мултипрограмског рада у меморију се истовремено смешта више
програма и њихових података над којима врше обраду.
Главна меморија је у ту сврху подељена на делове (партиције) који могу бити
заузети и слободни. Ове партиције могу бити фиксне (непроменљиве)
величине, тако да се њихова почетна адреса и величина дефинишу
приликом покретања оперативног система.
Партиције могу да се формирају и динамички током извршавања
апликативних програма (стартовања и стопирања) и такве партиције имају
променљиву почетну адресу и величину. У том случају се ради о
мултипрограмском раду са променљивим партицијама.
Процес који се тренутно извршава има одређену почетна адресу и величину
меморијске партиције у коју је смештен и ове вредности се током
извршавања тог процеса чувају у регистрима процесора.

34. 7.2. Оперативни систем
7.2.8. Управљање меморијом
Базни регистар садржи почетну
адресу меморијске партиције у коју је
смештен програм, док гранични
регистар садржи вредност величине
меморијске партиције у коју је
смештен овај програм и одговара
величини програма у меморији.
Ове вредности омогућавају
превођење логичке у физичку адресу
при сваком приступу меморији током
извршавања тог процеса, као и
заштиту меморијског простора који
заузимају други процеси и оперативни
систем

35. 7.2. Оперативни систем
7.2.8. Управљање меморијом
Савремени оперативни системи имплементирају стратегију за управљање
меморијом коришћењем технике страничења (paging).
Сваки процес који се извршава је подељен на странице (page) фиксне
величине, уобичајено 4KB (може бити 512B до 67KB и више). Главна
меморија је фиктивно подељена у страничне оквире (page frame) исте
величине. Приликом смештања инструкција програма и података у главну
меморију странице процеса се смештају у неконтинуалне страничне оквире.
Да би се обезбедило превођење логичке у физичку адресу за сваки активни
процес формира се табела мапирања страница (PMT – Page Map Table).
Ова табела води евиденцију о томе које странице процеса су смештене у
одговарајуће страничне оквире у главној меморији.

36. 7.2. Оперативни систем
7.2.9. Управљање улазно-излазним уређајима
Поред процесора и главне меморије, периферијски (улазно/излазни) уређаји
представљају широк и разнолик скуп ресурса којима управља оперативни
систем. Управо због те разноврсности у типовима и карактеристикама
улазно-излазних уређаја који се могу уградити или прикључити на савремене
рачунаре, у циљу управљања радом ових уређаја, оперативном систему
подршку пружа специјалан софтвер назван драјвер уређаја.
Оперативни систем обезбеђује јединствени интерфејс према драјверима
уређаја, врши планирање, додељивање и ослобађање улазно-излазних
уређаја, и обезбеђује механизме за ефикасно извршавање улазно-излазних
операција (баферовање, кеширање и спуловање).
Оперативни систем упућује команде вишег нивоа (на пример, за читање,
упис, тражење) драјверу уређаја за управљање уређајем на најнижем нивоу.

37. 7.2. Оперативни систем
7.2.10. Управљање датотекама
Секундарне (трајне) меморије представљају посебан скуп уређаја за трајно
чување података код којих се читање и упис података обављају у блоковима
одређене величине (хард диск, CD ROM, DVD ROM, USB flash меморија, СД
картице, итд).
На основном нивоу и овим уређајима се управља помоћу драјвера уређаја
који управља радом диск контролера. Компонента оперативног система која
управља подацима смештеним на овим уређајима назива се систем за
управљање датотекама (енг. file system).
Сви подаци на трајним меморијским уређајима организовани су у датотеке
(енг. file) и директоријуме (енг. folder). Датотека представља именовану
колекцију логички повезаних података коју карактеришу атрибути: име
датотеке, тип датотеке (екстензија), величина, датум
креирања/модификације, права приступа, итд. Директоријуми (фолдери,
адресари, каталози) представљају специјалан тип датотека који садрже
списак датотека које су у њима евидентиране, као и директоријума нижег
нивоа.

38. 7.2. Оперативни систем
7.2.10. Управљање датотекама
Сваки хард диск може бити подељен у више логичких делова – партиција. У
Windows оперативном систему свака партиција је означена словом, попут C:,
D:, E:, итд. Свакој секундарној меморијској јединици се такође додељује
одговарајућа ознака у виду великог слова абецеде и знака :.
На свакој меморијској јединици или партицији диска разликујемо коренски
директоријум (енг. root) (ознака , нпр, C:) и поддиректоријуме (подфолдере)
који су хијерархијски организовани у стабло.
Сваки директоријум и датотека у оквиру њега су јединствено означени својим
именом и путем у односу на коренски или радни директоријум. Разликујемо
апсолутни пут – дефинисан почев од коренског директоријума, навођењем
свих директоријума на „путу“ до коначне датотеке или директоријума, и
релативни – почев од радног директоријума, коришћењем симбола тачке за
текући директоријум и две спојене тачке (..) за директоријум изнад у стаблу
директоријума.
На овај начин, датотеке представљају крајње чворове у структури
директоријума у виду стабла.

39. 7.2. Оперативни систем
7.2.10. Управљање датотекама
Оперативни систем обезбеђује операције коришћењем одговарајуће
системске апликације за креирање и управљање директоријумима
(фолдерима) и датотекама, попут:
Партиционисање диска,
Форматирање диска,
Креирање директоријума и датотека (празних),
Приказ и листање садржаја директоријума и датотека,
Преименовање директоријума и датотека,
Брисање директоријума и датотека,
Копирање директоријума и датотека,
Премештање директоријума и датотека.
Креирање и едитовање датотека обавља се коришћењем апликативних
програма намењених за одређени тип датотеке.

40. 7.2. Оперативни систем
7.2.11. Сигурност и заштита
Током рада рачунара на њему се извршавају процеси које је покренуо
корисник, или процеси покренути од стране других процеса. Такође се
извршавају и процеси који извршавају програме који чине оперативни
систем. Основна улога оперативног система је да заштити меморију и остале
ресурсе које користи један процес од приступа и нарушавања од стране
другог процеса. Оперативни систем служи као менаџер ресурса водећи
рачуна да сви процеси стартовани на рачунару добију ресурсе за своје
извршење.
Такође, оперативни систем води рачуна да неауторизовани корисници не
могу стартовати програме и приступати подацима и уређајима на рачунару
за шта немају овлашћења. Један од начина да се само ауторизованим
корисницима обезбеди приступ ресурсима рачунара је постављање
корисничких налога заштићених лозинком од стране систем администратора.
Такође, многи оперативни системи омогућују администраторима да
дефинишу групе корисника и њихове заједничке привилегије и права
приступа програмима, подацима и уређајима рачунара.