Programmerimise alused

1. Operatsioonisüsteemide ajalugu

Esimesed operatsioonisüsteemid olid loodud arvutite riistvara juhtimiseks ja kasutaja suhtlemise vahendamiseks (OS)

• UNIX (1969) – monoliitne kernel, esimene laialt kasutatud mitmekasutaja OS.
• MS-DOS (1981) – varajane Microsofti OS personaalarvutitele, kasutas pakktöötlust.
• Mac OS (1984) – graafilise kasutajaliidesega süsteem Apple Macintoshile.
• Linux (1991) – avatud lähtekoodiga OS, mille kernel on monoliitne.
• Windows 95 (1995) – hübriidkernel, tõi Start-menüü ja ajajaotusliku multitaskingu.
• Mac OS X (2001) – hübriidne XNU kernel (UNIX-baasil).
• Windows XP (2001) – hübriidkernel NT-põhine, väga populaarne.
• iOS (2007) ja Android (2008) – mobiilseid OS-id, kernel vastavalt XNU ja Linux.
• Windows 10 (2015) – hübriidkernel, ühendas seadmete platvorme.

2. Kernelite eripärad

Kernel (tuuum) on OS põhi, mis haldab protsesse, mälu, I/O ja faile.
On viis peamist tüüpi:

1. Monoliitne kernel – kõik teenused ühes (nt Linux, BSD). Kiire, aga vähem turvaline.
2. Mikrokernel – ainult baasfunktsioonid, ülejäänud töötab kasutajarežiimis. Näited: Minix, QNX.
3. Hübriidkernel – kombineerib eelnevad (Windows NT, macOS XNU).
4. Exokernel – väga õhuke, annab kontrolli rakendustele.
5. Nanokernel – minimaalne, kasutusel virtualiseerimises (nt Xen Hypervisor).

3. Windows 95 (Chicago)

Windows 95 (koodnimi Chicago) ilmus 1995. aastal. See ühendas DOS-i ja Windowsi, kasutades hübriidset kernelit (16/32-bit).
Uuendused:

• Start-menüü, töölaua ikoonid, Plug and Play
• Toetus multitaskingule ja 32-bit programmidele
• Pikad failinimed (kuni 255 tähemärki)
• Lihtsam paigaldus
  Miinused: aeglus vanadel arvutitel, draiveriprobleemid (Device Driver).
  Minimaalsed nõuded: CPU 386 DX, RAM 4 MB, HDD 20 MB.
  Kernel – hübriidne, osa DOS (16-bit) ja osa Windows (32-bit).

Windowsi paigaldamine virtuaalmasinas

1. Laadi alla ISO-fail Windowsi paigaldamiseks.
2. Loo uus virtuaalmasin (nt VirtualBox või VMware).
3. Määra OS tüüp ja versioon (nt Windows 10).
4. Jaga ressursid – RAM, CPU (toetab multithreading ja multiprocessing).
5. Lisa ISO virtuaalse CD-ROMina.
6. Käivita VM ja alusta installatsiooni.
7. Järgi ekraanil olevaid juhiseid: vali keel, kettaseadistus, kasutajakonto.
8. Pärast installi paigalda draiverid (Device Drivers) ja uuendused.

Mõisted

№	Eesti keel
1 OS –	vahendab arvutikasutaja suhtlust arvuti riistvaraga.
2 Rakendustarkvara –	programmid tööülesannete täitmiseks.
3 Hargtöötlus (Multithreading) –	protsess jaguneb lõimedeks, mis töötavad paralleelselt.
4 Hüperviisor (Hypervisor) –	virtualiseerimise haldur riistvara ja kerneli vahel.
5 Kernel (Tuum) –	OS põhikomponent, haldab mälu, protsesse ja seadmeid.
6 Kernelirežiimi mode variandid (User Mode) –	kasutajarežiim väljaspool tuuma.
7 Pakktöötlus (Batch) –	järjest täidetavad ettevalmistatud programmid.
8 Ajajaotuslikud OS-d (Time-sharing) –	protsessori aeg jagatakse kvantumiteks.
9 Reaalajalised OS-d –	täpne reageerimisaeg kriitilistes rakendustes.
10 Rakendusliides (API) –	ühendus erinevate programmide vahel.
11 Baasteenused (Base Services) –	protsessihaldus, mälu, I/O ja turvalisus.
12 Komponenditeenused (Component Services) –	rakenduste suhtlemine.
13 Kasutajaliidese teenused (User Interface Services) –	menüüde ja akendega suhtlemine.
14 Graafika ja multimeedia teenused –	piltide ja heli haldus.
15 Sõnumivahetus ja koostöö –	Messaging and Collaboration
16 Võrgundus (Networking) –	ühendus teiste süsteemidega.
17 Veebiteenused (Web Services) –	rakenduste suhtlus veebi kaudu.
18 OS katkestus (Interrupt driven) –	sündmused käivituvad katkestustega.
19 Erandid (Exceptions / Trap) –	tarkvara genereeritud katkestused.
20 Süsteemikutse (System Call) –	API pöördumine OS teenuse saamiseks.
21 Protsess OS-s –	töötav rakendus, mille ressursse haldab OS.
22 Protsessi juhtplokk (Process Control Block) –	salvestab protsessi info.
23 Round-Robin –	protsessid saavad võrdselt protsessoriaega.
24 I/O Manager –	ühendab rakendused ja seadmed.
25 Võimsuse haldur (Power Manager) –	haldab energiarežiime.
26 INF fail –	seadme draiveri installifail.
27 Plaanur (Scheduler) –	valib järgmise täitmisele mineva protsessi.
28 SJF (Shortest Job First) –	lühim töö saab prioriteedi.
29 Semaphor –	koordineerib juurdepääsu ressurssidele.
30 Deadlock (Ummik) –	protsessid ootavad teineteise ressursse.
31 Multitasking –	mitme protsessi vahelduv täitmine.
32 Multiprocessing –	protsessid eri protsessoritel.
33 Symmetric Multiprocessing (SMP) –	kõik protsessorid võrdsed.
34 Asymmetric Multiprocessing (AMP) –	üks protsessor kernelile.
35 Multitöötlussüsteem (Hyper-Threading) –	ühe protsessori lõimede jagamine.
36 Task –	protsess ja tema lõimed koos.
37 Kontekstkommutatsioon –	protsesside vahetus täitmisel.
38 Virtuaalmälu –	laiendab põhimälu massmäluga.
39 MMU (Memory Management Unit) –	haldab lehekülgede aadresse.
40 Page Directory –	lehekülgede kataloog.
41 Page Table –	leheküljetabel.
42 Page Directory Base Address –	kataloogi füüsiline aadress.
43 CR3 –	register, mis salvestab kataloogi aadressi.
44 Pagefile –	põhimälu + saalefaili kogumaht.
45 Commit limit –	maksimaalne eraldatav mälu.
46 Commit –	OS eraldab protsessile mälu.
47 Current Commit Charge –	kasutusel olev virtuaalmälu.
48 Pagefile size –	optimaalne saalefaili suurus.
49 Peak Commit Charge –	maksimaalne kasutatud mälu.
50 Page Fault –	andmeid pole põhimälus.
51 Thrashing (pukslemine) –	pidev lehekülgede vahetus, jõudluse langus.

Teised küsimused

Teema	Vaastus
Virtuaalne aadressiruum (x86 32-bit)	4 GB, 2 GB kasutaja ja 2 GB süsteemi jaoks.
Mälu hierarhia	Registrid → vahemälu (L1, L2, L3) → RAM → virtuaalmälu (pagefile) → SSD/HDD.

Kernelite tüübid

Kernel	Kirjeldus
Monoliitne	Kõik funktsioonid ühes kernelis (kiire, kuid keeruline).
Mikrokernel	Ainult põhi, teenused eraldi protsessidena (stabiilsem, aeglasem).
Modulaarne	Kernel koos lisamoodulitega (Windows).
Objekt-orienteeritud	Laiendatav, komponendid objektidena.
Hüperviisor	Virtualiseerimise haldur OS ja riistvara vahel.