कंप्यूटर की मूल बातें - OS के कार्य

जैसा कि आप जानते हैं, ऑपरेटिंग सिस्टम कंप्यूटर सिस्टम के कामकाज के लिए जिम्मेदार है। यह करने के लिए कि यह गतिविधियों की इन तीन व्यापक श्रेणियों को करता है -

• Essential functions - संसाधनों का इष्टतम और प्रभावी उपयोग सुनिश्चित करता है

• Monitoring functions - मॉनिटर और सिस्टम प्रदर्शन से संबंधित जानकारी एकत्र करता है

• Service functions - उपयोगकर्ताओं को सेवाएं प्रदान करता है

आइए इन गतिविधियों से जुड़े कुछ सबसे महत्वपूर्ण कार्यों को देखें।

प्रोसेसर प्रबंधन

एक कंप्यूटर के सीपीयू को प्रबंधित करना सुनिश्चित करने के लिए इसका इष्टतम उपयोग कहा जाता है processor management। प्रोसेसर के प्रबंधन में मूल रूप से उन कार्यों को प्रोसेसर समय आवंटित करना शामिल होता है जिन्हें पूरा करने की आवश्यकता होती है। यह कहा जाता हैjob scheduling। नौकरियों को इस तरह से निर्धारित किया जाना चाहिए -

• सीपीयू का अधिकतम उपयोग है
• टर्नअराउंड समय, यानी प्रत्येक कार्य को पूरा करने के लिए आवश्यक समय, न्यूनतम है
• प्रतीक्षा का समय न्यूनतम है
• प्रत्येक नौकरी को सबसे तेज़ संभव प्रतिक्रिया समय मिलता है
• अधिकतम थ्रूपुट हासिल किया जाता है, जहां थ्रूपुट प्रत्येक कार्य को पूरा करने के लिए औसत समय है

ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा किए जाने वाले जॉब शेड्यूलिंग के दो तरीके हैं -

• निवारक निर्धारण
• गैर-निवारक समय-निर्धारण

निवारक निर्धारण

इस प्रकार के शेड्यूलिंग में, प्रोसेसर द्वारा किया जाने वाला अगला काम वर्तमान नौकरी के पूरा होने से पहले निर्धारित किया जा सकता है। यदि उच्च प्राथमिकता की नौकरी आती है, तो प्रोसेसर को वर्तमान नौकरी छोड़ने और अगली नौकरी लेने के लिए मजबूर किया जा सकता है। दो शेड्यूलिंग तकनीकें हैं जो पूर्व-खाली शेड्यूलिंग का उपयोग करती हैं -

• Round robin scheduling - समय की एक छोटी इकाई कहा जाता है time sliceपरिभाषित किया गया है और प्रत्येक कार्यक्रम को एक बार में केवल एक बार टुकड़ा मिलता है। यदि यह उस समय के दौरान पूरा नहीं हुआ है, तो इसे अंत में नौकरी की कतार में शामिल होना चाहिए और तब तक इंतजार करना चाहिए जब तक कि सभी कार्यक्रमों को एक बार टुकड़ा न मिल जाए। यहां लाभ यह है कि सभी कार्यक्रमों को समान अवसर मिलता है। नकारात्मक पक्ष यह है कि यदि कोई कार्यक्रम समय समाप्त होने से पहले निष्पादन को पूरा करता है, तो सीपीयू बाकी अवधि के लिए निष्क्रिय है।

• Response ratio scheduling - प्रतिक्रिया अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है

  $$ \ frac {व्यतीत \ _: समय} {निष्पादन \ _: समय \: प्राप्त} $ $

  कम प्रतिक्रिया समय वाली नौकरी को उच्च प्राथमिकता मिलती है। तो एक बड़े कार्यक्रम के लिए इंतजार करना पड़ सकता है, भले ही यह पहले से कम कार्यक्रम से अनुरोध किया गया हो। यह CPU के थ्रूपुट में सुधार करता है।

गैर-पूर्वनिर्धारित निर्धारण

इस प्रकार के शेड्यूलिंग में, जॉब शेड्यूलिंग के फैसले वर्तमान नौकरी के पूरा होने के बाद ही लिए जाते हैं। उच्च प्राथमिकता वाली नौकरियों को वरीयता देने के लिए नौकरी कभी बाधित नहीं होती है। शेड्यूलिंग तकनीक जो गैर-प्रीमेप्टिव शेड्यूलिंग का उपयोग करती हैं -

• First come first serve scheduling - यह सबसे सरल तकनीक है जहां अनुरोध को फेंकने का पहला कार्यक्रम पहले पूरा होता है।

• Shortest job next scheduling - यहां निष्पादन के लिए कम से कम समय की आवश्यकता वाले कार्य को निर्धारित किया गया है।

• Deadline scheduling - अगली समय सीमा के साथ काम अगले निष्पादन के लिए निर्धारित है।

स्मृति प्रबंधन

कंप्यूटर मेमोरी को विनियमित करने और समग्र प्रणाली के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए अनुकूलन तकनीकों का उपयोग करने की प्रक्रिया को कहा जाता है memory management। आधुनिक कंप्यूटिंग वातावरण में मेमोरी स्पेस बहुत महत्वपूर्ण है, इसलिए मेमोरी प्रबंधन ऑपरेटिंग सिस्टम की एक महत्वपूर्ण भूमिका है।

जैसा कि आप जानते हैं, कंप्यूटर में दो प्रकार की मेमोरी होती है - primary तथा secondary। प्राथमिक मेमोरी हैfast but expensive और माध्यमिक मेमोरी है cheap but slower। ओएस को दोनों के बीच एक संतुलन बनाना पड़ता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि बहुत कम प्राथमिक मेमोरी के कारण सिस्टम का प्रदर्शन चोटिल नहीं है या सिस्टम की लागत बहुत अधिक प्राथमिक मेमोरी के कारण शूट नहीं होती है।

इनपुट और आउटपुट डेटा, प्रोग्राम के निष्पादन के लिए उपयोगकर्ता के निर्देश और डेटा अंतरिम को उच्च सिस्टम प्रदर्शन के लिए कुशलतापूर्वक संग्रहीत, एक्सेस और पुनर्प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। एक बार एक कार्यक्रम अनुरोध स्वीकार कर लिया है, ओएस आवश्यकता के अनुसार प्राथमिक और माध्यमिक भंडारण क्षेत्रों को आवंटित करता है। एक बार निष्पादन पूरा हो जाने के बाद, इसे आवंटित मेमोरी स्पेस को मुक्त कर दिया जाता है। OS उन सभी संग्रहण स्थानों का ट्रैक रखने के लिए कई संग्रहण प्रबंधन तकनीकों का उपयोग करता है जो आवंटित या मुफ्त हैं।

संचित भंडारण आवंटन

यह सबसे सरल भंडारण स्थान आवंटन तकनीक है जहां सन्निहित स्मृति स्थानों को प्रत्येक कार्यक्रम को सौंपा गया है। ओएस को आवंटन से पहले पूरी प्रक्रिया के लिए आवश्यक मेमोरी की मात्रा का अनुमान लगाना होगा।

गैर-सन्निहित भंडारण आवंटन

जैसा कि नाम से पता चलता है, कार्यक्रम और संबंधित डेटा को सन्निहित स्थानों में संग्रहीत नहीं किया जाना चाहिए। कार्यक्रम को छोटे घटकों में विभाजित किया गया है और प्रत्येक घटक को एक अलग स्थान पर संग्रहीत किया गया है। एक तालिका रिकॉर्ड रखती है जहां कार्यक्रम के प्रत्येक घटक को संग्रहीत किया जाता है। जब प्रोसेसर को किसी भी घटक को एक्सेस करने की आवश्यकता होती है, तो ओएस इस आवंटन तालिका का उपयोग करके पहुंच प्रदान करता है।

वास्तविक जीवन परिदृश्य में प्राथमिक मेमोरी स्पेस पूरे प्रोग्राम को स्टोर करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। उस स्थिति में, OS की मदद लेता हैVirtual Storageतकनीक, जहां प्रोग्राम को भौतिक रूप से माध्यमिक मेमोरी में संग्रहीत किया जाता है, लेकिन प्राथमिक मेमोरी में संग्रहीत किया जाता है। यह प्रोग्राम अवयवों तक पहुँचने में मिनिस्क्यूल टाइम लैग का परिचय देता है। वर्चुअल स्टोरेज के लिए दो दृष्टिकोण हैं -

• Program paging - एक प्रोग्राम को निश्चित आकार में तोड़ दिया जाता है pageऔर माध्यमिक मेमोरी में संग्रहीत। पेज दिए गए हैंlogical address or virtual address0 से n तक। एpage table भौतिक पतों के लिए तार्किक पतों को मैप करता है, जिसका उपयोग आवश्यक होने पर पृष्ठों को पुनः प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

• Program segmentation - किसी प्रोग्राम को लॉजिकल यूनिट्स में तोड़ दिया जाता है segments, असाइन किया गया तार्किक पता 0 से n तक और द्वितीयक मेमोरी में संग्रहीत है। एsegment table माध्यमिक मेमोरी से प्राथमिक मेमोरी तक सेगमेंट लोड करने के लिए उपयोग किया जाता है।

ऑपरेटिंग सिस्टम आमतौर पर मेमोरी उपयोग को अनुकूलित करने के लिए पेज और प्रोग्राम सेगमेंटेशन के संयोजन का उपयोग करते हैं। एक बड़े प्रोग्राम सेगमेंट को पृष्ठों में या एक से अधिक छोटे खंडों को एक पेज के रूप में संग्रहीत किया जा सकता है।

फाइल प्रबंधन

डेटा और सूचना फ़ाइलों के रूप में कंप्यूटर पर संग्रहीत की जाती है। उपयोगकर्ताओं को अपने डेटा को सुरक्षित और सही ढंग से रखने के लिए सक्षम करने के लिए फ़ाइल सिस्टम को प्रबंधित करना ऑपरेटिंग सिस्टम का एक महत्वपूर्ण कार्य है। OS द्वारा फाइल सिस्टम को प्रबंधित करना कहा जाता हैfile management। फाइल प्रबंधन को इन फाइल संबंधी गतिविधियों के लिए उपकरण प्रदान करना आवश्यक है -

• डेटा संग्रहीत करने के लिए नई फ़ाइलें बनाना
• Updating
• Sharing
• पासवर्ड और एन्क्रिप्शन के माध्यम से डेटा को सुरक्षित करना
• सिस्टम की विफलता के मामले में रिकवरी

डिवाइस प्रबंधन

ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा किसी उपकरण के कार्यान्वयन, संचालन और रखरखाव की प्रक्रिया को कहा जाता है device management। ऑपरेटिंग सिस्टम नामक एक यूटिलिटी सॉफ्टवेयर का उपयोग करता हैdevice driver डिवाइस के लिए इंटरफ़ेस के रूप में।

जब कई प्रक्रियाएं उपकरणों तक पहुंचती हैं या उपकरणों तक पहुंच का अनुरोध करती हैं, तो ओएस उन उपकरणों का प्रबंधन करता है जो सभी प्रक्रियाओं के बीच उपकरणों को कुशलता से साझा करते हैं। प्रक्रियाओं के माध्यम से उपकरणों का उपयोगsystem call interfaceएक प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस ओएस द्वारा प्रदान किया गया।