İşletim Sistemlerinin Tarihçesi Ünite 1

1

İŞLETİM SİSTEMLERİBilgi Güvenliği Teknolojisi Ön Lisans Programı

Öğr. Gör. Tuğba CANSU

2

Ünite 1

İçİndekİler1.1. BIRINCI NESIL IŞLETIM SISTEMLERI (1945-1955) ................................................................ 31.2. IKINCI NESIL IŞLETIM SISTEMLERI (1955-1965) .................................................................. 31.3. ÜÇÜNCÜ NESIL IŞLETIM SISTEMLERI (1965-1980) ............................................................. 41.4. DÖRDÜNCÜ NESIL IŞLETIM SISTEMLERI (1980-1990) - KIŞISEL BILGISAYARLAR ........ 41.5. IŞLETIM SISTEMI TÜRLERI ........................................................................................................ 5

1.5.1. Anaçatı (Mainframe) İşletim Sistemleri ........................................................................................................ 51.5.2. Sunucu(Ağ) İşletim Sistemleri ......................................................................................................................... 51.5.3. Çok İşlemcili İşletim Sistemleri ........................................................................................................................ 51.5.4. Gerçek Zamanlı İşletim Sistemleri .................................................................................................................. 61.5.5. Gömülü(Embedded) İşletim Sistemleri ....................................................................................................... 61.5.6. Akıllı Kart(Smart Card) İşletim Sistemleri ..................................................................................................... 6

1.6. TEMEL IŞLETIM SISTEMI YAPILARI ......................................................................................... 71.6.1. Tek Parça(Monolitik) Sistemler ........................................................................................................................ 71.6.2. Katmanlı(Layered) Sistemler ............................................................................................................................ 7

1.7. SANAL MAKINELER (VIRTUAL MACHINES) .......................................................................... 71.7.1. Dış Çekirdekler(Exo-Kernels) ............................................................................................................................ 71.7.2. Sunucu-İstemci Modeli ...................................................................................................................................... 8

1.8. KAYNAKÇA ................................................................................................................................. 9

İŞLETİM SİSTEMLERİNİN TARİHÇESİÖğr. Gör. Tuğba CANSU

İşletim Sistemlerinin Tarihçesi Ünite 1

3

İlk gerçek “Sayısal Bilgisayar” İngiliz matematikçilerinden Charles Babbage (1792-1871) tarafın-dan tasarlanmıştır. Ancak onun yaşadığı yıllarda teknoloji yetersizliklerinden, tasarladığı maki-nelerde işletim sistemleri mevcut değildi.

1.1. BIRINCI NESIL IŞLETIM SISTEMLERI (1945-1955)1940 larda Howard Aiken, John von Neumann, Jpresper Eckert ve William Mauncley VAKUM TÜPLERİ kullanarak ilk hesap yapabilen motorlar üretmişlerdir. Ancak bu geliştirilen makineler son derece büyük ve odalar dolusu on binlerce vakum tüplerinden yapılmış ve bugün evlerde kullanılan bilgisayarlardan yüzlerce kez daha yavaş çalışmaktaydılar. 1950 lerde delikli kartlar (punch cart) çıkmıştır. Programlar bu kartlar üzerine delikler ile işleniyordu.

1.2. IKINCI NESIL IŞLETIM SISTEMLERI (1955-1965)1950’ li yıların ortasında transistörlerin geliştirilmesi ile büyük bir devrim oldu. Bu dönemde bilgisayarlar müşterilerin işlerini yapabilecekleri düzeye geldiği için üretici firmalar tarafından satılmaya başladılar. Bu yıllarda, bilgisayar tasarımcıları, üreticileri, operatörler, programcılar ve bakım personeli kesin olarak birbirinden ayrıldılar.

Bu makineler yine de çok büyük ve çok pahalı olduklarından, çok büyük kapasiteli klima cihaz-ları ile soğutma gerektirdiğinden ve çok büyük devlet daireleri ya da çok büyük özel sektör kuruluşları tarafından satın alınabildiler.

Bir iş yaptırmak için program FORTRAN ya da ASSEMBLER ile bir kağıda yazılır. Sonra bu prog-ram delikli kartlara aktarılır. Bu kartlar sırasıyla makinelerde işletilirdi. Programların kartlardan aktarılma işlemi süresini azaltmak amacıyla toplu iş sistemleri (batch systems) geliştirilmiştir.

Bu sistemde programlar kart okuyucusundan manyetik teyp’e kayıt edilir, bu teyp bilgisayarda çalıştırılır, çıktılar manyetik teype kayıt edilir. Başka yerden de çıktılar yazıcılar ile alınırdı.

Şekil 1.2. İkinci Nesil İşletim Sistemlerinde Programlama

İşletim Sistemleri

4

1.3. ÜÇÜNCÜ NESIL IŞLETIM SISTEMLERI (1965-1980)Bu nesil bilgisayarların mimari yapısındaki en önemli yenilik transistörlerin yerine entegre dev-lerin kullanılmış olması idi. Böylece makinelerin boyutları küçülürken, çıkardıkları sıcaklıkta bin-lerce kat azalmıştı. Bununla beraber kullanım açısından bu mimari yapının getirdiği en önemli yenilik ise “mutiprogramming” tekniği idi.

Eski nesil bilgisayarlarda, kart ya da bant okuma süresi boyunca CPU tamamen boş olarak bekle-mekte iken, bu nesilde belleğin parçalara ayrılıp, her parçada başka bir programın çalıştırılması sayesinde, örneğin bir program teypten okuma yaparken CPU atıl (boş) olarak durmamakta ve diğer programın gereksindiği hesaplama işini yapmakta idi.

Üçüncü nesil bilgisayarların getirdiği bir diğer önemli özellikle, aynı anda gelen çok sayıda program destelerinin, kendinden önce gele-nin çalışıp bitmesini beklemeden arka arkaya okutulup disk üzerinden sıra ile çalışmayı bek-lemelerinin sağlanması idi. Bu olanağa “SPO-OLİNG” (Simultaneous Peripheral Operation On Line) adı verilmiştir.

Örneğin var sayalım ki, bir yazıcıda yazılmak üzere aynı anda 3 farklı kullanıcı programı tarafın-dan 3 tane çıktı gönderilse ne olur?

Eğer işletim sistemi ve onun kaynakları yöneten fonksiyonları olmasaydı, kağıt üzerinde ilk 5 satır mesela 1. kullanıcının, sonraki bazı satırlar 2. kullanıcının ve diğer bazı satırlar da 3. kulla-nıcının olurdu ki bu tam bir kaos yaratırdı. İşte işletim sistemi örneğin sahip olduğu Spooling mekanizması sayesinde bu kullanıcılar tarafından gönderilen işleri disk üzerinde sıra ile biriktirir ve yazıcı ünitesinden de sıra ile birbirine karışmadan yazdırır.

1961’de ilk küçük bilgisayarlar olan DEC PDP-1 ‘ ler çıkmıştır. 4K belleğe sahiptir. Makine başına 120.000$ a satılmıştır. (7094 ‘ün %5 fiyatına) Bell laboratuvarlarında çalışan Ken Thompson bir PDP-7 küçük bilgisayar üzerinde çalışmış ve UNIX işletim sistemini geliştirmiştir. 1987 yılında Ta-nenbaum, MINIX adında küçük bir UNIX türevini geliştirmiştir. Eğitim amaçlı olan bu versiyonu kullanan bir finli öğrenci Linus Torvalds Linux ‘u yazdı.

1.4. DÖRDÜNCÜ NESIL IŞLETIM SISTEMLERI (1980-1990) - KIŞISEL BILGISAYARLARLSI(Large Scale Integration) büyük ölçekli entegre devrelerin geliştirilmesi ile (1 cm slikon üze-rinde yüzlerce transistör vardır) kişisel bilgisayarlar üretilmiştir. O dönemdeki kişisel bilgisayar-lar mimari bakımından mini bilgisayarlardan farklı olmamakla beraber, fiyatı bakımından çok

İşletim Sistemlerinin Tarihçesi Ünite 1

5

daha ucuzdular. Bu nesilde iki tane işletim sistemi sektöre hakim olmuştur. Bunlardan bir tanesi Ms-Dos, diğeri de Unix’ dir.

PC’ lerin Ağ İşletim Sistemleri (Network Operating System) ve Dağıtık İşletim Sistemleri (Distributed Operating System) ile kullanılmaya baş-lamasıdır. Bir ağ işletim sisteminde, kullanıcılar ortamda çok sayıda bil-gisayarın mevcut bulunduğunun farkında olurlar ve aynı zamanda uzaktaki başka bilgisayarlara Uzaktan Bağlanma (Remote Login) olabil-dikleri gibi dosyalarını bir bilgisayardan diğerine kopya edebilirler. Ağ işletim sistemindeki, en önemli özelliklerinde biri de, her makinanın kendi yerel işletim sistemi tarafından işletilmesi ve her makinenin ken-di kullanıcılarına sahip olmasıdır.

Dağıtık işletim sistemlerin de, bunun tersine, gerçekte ortamda çok sayıda CPU, olduğu halde, ortamın kullanıcıya sadece geleneksel tek işlemcili gibi görünmesidir. Bir gerçek dağıtık sis-temde, kullanıcılar programlarının nerede çalıştırıldığının ve dosyalarının nerede yerleşmiş ol-duğunun farkında olmazlar. Bu işlemlerin hepsi otomatik olarak ve etkin olarak işletim sistemi tarafından gerçekleştirilir.

1.5. IŞLETIM SISTEMI TÜRLERI

1.5.1. Anaçatı (Mainframe) İşletim SistemleriYoğun I/O işlemi gerektiren çok sayıda görevçalıştırmaya yönelik sistemler için kullanılır.

Hizmetleri:1. Toplu iş(batch) kipinde çalışma. Örneğin, aynı anda tüm kullanıcıların belirli hesaplarını

güncelleme gibi.2. Birim-iş[hareket] (transaction) işleme. Örneğin, rezervasyon işlemleri gibi.3. Zaman paylaşımlı çalışma. Örneğin, veritabanı sorgulama

1.5.2. Sunucu(Ağ) İşletim SistemleriSunucular üzerinde çalışırlar. Sunucuların kaynak kapasiteleri yüksektir. Bağlı iş istasyonları var-dır. Bilgisayar ağı üzerinden çok sayıda kullanıcıya hizmet verir. Donanım ve yazılım paylaştırma yazıcı hizmeti, dosya paylaştırma, web erişimi,...

Sunucu işletim sistemlerine örnek olarak; UNIX, Windows 2000, Windows 2003 Server, Win-dows 2008 Server, Windows 2012 Server verilebilir.

1.5.3. Çok İşlemcili İşletim SistemleriBirden fazla işlemcili bilgisayar sistemlerinde kullanılır. İşlem gücünün arttırılması hedeflen-mektedir.

İşletim Sistemleri

6

İşlemcilerin bağlanma şekillerine göre sistemler gruplanırlar:• Paralel sistemler• Grid sistemler• Çok işlemcili sistemler

Kişisel Bilgisayar İşletim Sistemleri• Kullanıcıya etkin ve kolay kullanılabilir bir arayüz sunmak.• Üzerinde bazı programlar mevcuttur.• Windows 98,2000,XP, Winows 8• MacOS • Linux

1.5.4. Gerçek Zamanlı İşletim SistemleriNormalde, günlük hayatta, kullandığımız işletim sistemlerinden farklı olarak bu sistemlerin üze-rinde çalışan programlar “gerçek zamanlı”dır. Yani çalışan uygulamaların belirli bir süre içerisin-de görevini bitirmesi gerekmektedir.

Bu durumda GZİS’lerin en önemli özelliklerinden biri, bir uygulamanın verdiği görevi bitirene kadar geçen sürede oldukça tutarlı olmalarıdır. Bu noktada asıl amacın en yüksek işlem hacmi değil de verilen görevleri belirli süreler içinde yapmak olduğu açıktır.

GZİS’lerin kullanım alanlarına bakacak olursak gömülü sistemler karşımıza çıkacaktır. Bilinen en yaygın GZİS’ler QNX, RTLinux, VxWorks ve Windows CE’dir. GZİS’lerin üzerlerinde gerçek zaman-lı görevlerin çalıştırıldığını düşündüğümüzde, örnek olarak uçaklardaki kritik zamanlamalarla yapılması gereken hesapların, bu işletim sistemleriyle gerçekleştiğini görürüz.

1.5.5. Gömülü(Embedded) İşletim SistemleriAvuç-içi bilgisayarlar ve gömülü sistemlere yönelik tasarlanmıştır. Kısıtlı ve özel amaçlı işlevler içerir. TV, mikrodalga fırın, çamaşır makinesi, cep telefonları için geliştirilmiş sistemler. Bazı sis-temlerde boyut, bellek ve güç harcama kısıtlamaları vardır. PalmOS , WindowsCE, Symbian OS vb.

1.5.6. Akıllı Kart(Smart Card) İşletim SistemleriEn küçük işletim sistemi türüdür. Kredi kartı boyutunda üzerinde işlemci olan kartlarda çalışır. İşlemci ve bellek kısıtlamaları çok önemlidir. Bazı işletim sistemleri Java tabanlıdır. JVM içerir ve Java programları çalıştırabilirler. Örn:MULTOS, Windows Embedded CE,SmartecOS

İşletim Sistemlerinin Tarihçesi Ünite 1

7

1.6. TEMEL IŞLETIM SISTEMI YAPILARI

1.6.1. Tek Parça(Monolitik) SistemlerBu mimaride genel bir yapı yoktur. İşletim sistemi büyük bir prosedür topluluğudur. Tüm yapılabilecek işler işletim siste-minin içinde yer alır. İşlevleri yerine getiren tüm prosedürler aynı seviyede yer alır ve birbirleri ile etkileşim yapabilirler ve çekirdek yapıları büyüktür.

1.6.2. Katmanlı(Layered) SistemlerKatmanlardan meydana gelir. Her katman alttakinin işlevlerinden oluşturulur. Bu şekilde geliş-tirilen ilk sistem 1968 de THE ismi ile E.W. Dijkstra’dır.

Örneğin; 0. katmanda işlemci süreçler arasında paylaştırılır. 1. katman bellek yönetimini yapar.Her katman alt katmanının ne yaptığı ile ilgilenmez.

1.7. SANAL MAKINELER (VIRTUAL MACHINES)İlk kez IBM tarafından geliştirilmiştir. VM/370 ismiyle çıkmıştır. Amaç çoklu programlama orta-mı ile tamamen donanıma bağımlı olan kısmı birbirinden ayırmaktır. Sistemin temeline SANAL MAKİNE MONİTÖRÜ denilir. Bu makine donanım üzerinde çalışır ve çoklu programlamayı ger-çekleştirir. Birden fazla sanal makineyi bir üst katmanda çalıştırır. Bu makineler asıl sistemin her şeyiyle birebir kopyasıdır. Her sanal makine farklı İşletim Sistemi çalıştırabilir.

Şekil 1.1. CMS-Etkileşimli Monitör Sistem(Conversational Monitor System)

1.7.1. Dış Çekirdekler(Exo-Kernels)Sanal makine gibi çalışır. MIT’de geliştirilmiştir. Her kullanıcıya bilgisayarın gerçek kopyası veri-lir. Her sanal makineye kaynakların belirli bir alt kümesi verilir. Her sanal makinenin kullanabile-ceği kaynak aralıkları belirlidir. En alt katmanda bir dış çekirdek(exo-kernel) çalışır ve kaynakla-rın düzenli ve doğru şekilde dağıtılmasını ve kullanılmasını kontrol eder. Her sanal makine farklı işletim sistemi olabilir.

İşletim Sistemleri

8

1.7.2. Sunucu-İstemci ModeliÇekirdek kipinde çalışan mikro çekirdek(mikro kernel) vardır. Bu çekirdek en küçük sayıdaki hiz-mete sahiptir. Karmaşık kod üst katmanlara aktarılır. İşletim sisteminin çok büyük görev yoğun-luğu kullanıcı kipinde(user mode) çalışan programlarda gerçekleşir.

Bu modelde mikro çekirdek istemciler ile sunucular arasındaki iletişimi yönetir. Sunucunun biri arızalandığında sistemin tümüne zarar vermez ve dağıtılmış sistemlerde kolay kullanılabilirler.

İşletim Sistemlerinin Tarihçesi Ünite 1

9

1.8. KAYNAKÇA

• Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Ders Notları, “İşletim Sistemlerine Giriş” http://mem-bers.comu.edu.tr/

• Z, Alkoç Burma. “Vertabanı Yönetim sistemleri”, s.2-9 http://celalettinuyanik.com/wp-content/uploads/2012/05/İşletim-Sistemleri-1.pdf

• Çizgi Tagem “Bilişim Teknolojilerine Giriş”, http://www.cizgi-tagem.org/?lesson=bilisim-teknolojilerine-giris

• MEGEP, Bilişim Teknolojileri, “İşletim Sistemleri Temeller” (s. 13-14)

İşletim Sistemleri

10