Bilgisayarda Kullanılan İşletim Sistemleri

Bilgisayarda Kullanılan İşletim Sistemleri

İşletim Sistemleri Logoları Resim-1

Bizler okulda ve evde sürekli bilgisayar kullanan öğrencileriz ayrıca bilgisayar üzerine eğitim veren lisede eğitim görmekteyiz. Çoğu bilgisayarda genelde Windows işletim sistemi kullanılması sonucunda acaba başka işletim sistemleri kullananlar var mı sorusunu kendimize sormaya başladık. Bununla birlikte işletim sisteminin ne olduğunu, kullandıkları işletim sistemini faydalı bulup bulmadıkları, diğer işletim sistemlerinden haberdar olup olmadıkları, ülkemizde TÜBİTAK tarafından geliştirilen Pardüs işletim sisteminden haberdar olup olmadıklarını içeren bir dizi konunun araştırılmasının iyi olacağını düşündük.

Giriş

Bilgisayarın Tanımı

Bilgisayar; aldığı verileri önceden yüklenmiş belirli programlara göre, mantıksal ve aritmetiksel işlemleri kullanarak işleyen, bilginin sonucunu çıkartan ve bu verileri uygun ortamlarda saklayabilen ve yine istenildiğinde geri getirilebilen elektronik bir cihazdır.

Bilgisayar temel olarak donanım ve yazılım olmak üzere iki yapıda ele alınır

Donanım (Hardware): Bilgisayarın fiziksel yapısını oluşturan parçalardır.

Yazılım (Software): Donanımsal parçaların çalışma ve işlemleri gerçekleştirme prosedürlerini belirleyen ve kullanıcı ile iletişimini sağlayan yapıdır.

Ana Kart (Mainboard / Motherboard)

Ana kart bilgisayarın donanımsal parçalarının birbirleri ile iletişimlerini sağlayan baskı devreli veri yoludur. Bu baskı devreli kart Merkezi İşlem Biriminin (CPU) diğer tüm birimler iletişimini sağlamaktadır. Bilgisayarlarda Merkezi  İşlem Birimi, Bellek (RAM) ve diğer birimler anakart'a bağlı olarak çalışmaktadırlar. Diğer birimler örneğin veri depolama üniteleri, ekran ve ses kartları gibi parçalar kablo veya takılabilir (plug‐in) kart olarak anakart'a bağlanabildikleri gibi yerleşik (on board) sistemlerde bazı çevre birimler anakart üzerinde bütünleşik olarak da bulunabilmektedirler.  Anakart'ın en önemli parçası Merkezi İşlem Birimini destekleyen yonga seti (chipset) dir.Yonga seti, Merkezi İşlem birimi, veri yolları ve diğer parçaların iletişimini koordine eden bir mikroişlemcidir. Anakart'ın özelliklerini ve kapasitesini belirleyen parçadır.Merkezi İşlem Birimi/ İşlemci (CPU / Processor) Bilgisayarın veri işleyen ve program komutlarını gerçekleştiren bölümdür.

Bellek (RAM)

Rastgele erişimli hafıza, bilgisayarlarda kullanılan bir tür veri depolama ünitesidir.

Çevre Birimleri

Bilgisayarı oluşturan temel parçaların dışında kalan, kullanıcı kolaylığı sağlayan yada bilgisayara yeni özellikler katmak için kullanılan elektronik veya mekanik parçaların tümü çevre birimleri olarak tanımlanmaktadır. Genel olarak giriş birimleri, çıkış birimleri ve iletişim birimleri olarak 3 ana gruba ayırabilirler.

Veri Depolama Üniteleri

Veri depolama üniteleri çevre birimlerin hem giriş hem çıkış birimleri altında yer almaktadırlar. Bilgisayarda genel olarak kullanılan veri depolama üniteleri, kullandıkları kayıt ve okuma teknolojilerine göre manyetik, optik ve elektronik olarak 3 farklı grupta ele alabiliriz.

İşletim Sistemi Nedir ve Niçin Kullanılır?

Kullanıcı ile bilgisayar arasında bir köprü görevi yürüten ve donanıma en yakın yazılım birimi olan işletim sisteminin ayrıntılarını incelemeye geçmeden önce, bir bilgisayar sisteminin yapısını genel olarak ele almak gerekmektedir.

Bir bilgisayar sisteminin genel olarak 4 bileşeni vardır.

- Donanım (İşlemci (CPU), belek ve I/O üniteleri gibi)

- İşletim Sistemi (Ms-Dos, Unix, OS/2 gibi)

- Sistem Yazılımları (Derleyiciler, Veritabanı ve Network Yazılımları)

- Uygulama Yazılımları (Kullanıcıların kendi geliştirdikleri yazılımlar)

Modern bir bilgisayar sistemi, bir veya birden fazla işlemci (ya da diğer bir söylemle “CPU”), gerçek bellek (RAM), saatler, terminaller, diskler, bilgisayar ağı (network) birimleri, yazıcı üniteleri, CD sürücüsü, disket ve teyp üniteleri gibi I/O ünitelerinden oluşmaktadır. Doğal olarak bir bilgisayar sistemi oldukça karmaşık bir yapıdadır.

İşletim Sisteminin Tanımı

En büyüğünden en küçüğüne, bütün genel amaçlı bilgisayarlarda çalışan programlar, bir işletim sistemine gereksinim duyarlar. Bu yüzden bilgisayarlarda herhangi program çalıştırılmadan önce İşletim Sistemi ile programların ana belleğine (RAM) yerleştirilmeleri gerekir. Bu işlem genellikle bilgisayar ilk açıldığı zaman otomatik olarak yapılır ve HHD’ deki İşletim Sistemi ana belleğe yüklenir.

Bir işletim sisteminden beklenen hizmet, donanım ve yazılım kaynaklarının uyumlu ve verimli bir şekilde birlikte işletilmesidir. Örneğin kullanıcı Cobol veya Pascal dili ile geliştirdiği uygulama programını, bir bilgisayar sisteminde çalıştırabilmesi için, uygulama programı ve verilerini yazabileceği bir disk ünitesi, verilerini yazdıracağı yazıcı ünitesi, bu programı işletecek işlemci (CPU) ve gerçek bellek gibi donanım birimlerinin yanı sıra derleyici (compiler), yükleyici (loader) ve network yazılımları gibi yazılım birimlerine de ihtiyaç vardır.

İşletim sistemini, bir bilgisayar sisteminde kullanıcı ile iletişim kurarak, donanım ve yazılım nitelikli kaynakların kullanıcılar arasında adil bir biçimde paylaştırılmasını ve donanım ile yazılım birimlerinin etkin bir biçimde kullanılmalarını sağlayan sistem programları topluluğuna denir.

İşletim Sistemi, bilgisayar donanımı ile bilgisayar kullanıcısı arasında bir arayüz (interface) görevini gören programlar topluluğudur. Bu programlar topluluğunun genel amacı, bilgisayar kullanıcılarına programlarını çalıştırabilecekleri ortamı yaratmak ve bilgisayar sisteminin etkin ve verimli olarak kullanılmasını sağlamaktır.

İşletim Sistemlerinin Tarihçesi

İlk gerçek “Sayısal Bilgisayar” İngiliz matematikçilerinden Charles Babbage (1792-1871) tarafından tasarlanmıştır. Ancak onun yaşadığı yıllarda teknoloji yetersizliklerinden, tasarladığı makinelerde işletim sistemleri mevcut değildi. 1.4.1. Birinci Nesil İşletim Sistemleri (1945-1955) Babbage’ ın başarısızlıkla sonuçlanan çalışmalarından sonra, II. Dünya savaşına kadar olan dönemde yok denecek kadar az bir gelişme olmuştur. 1940’ lı yıllarda ise, Harvard Üniversitesinde Howard Aiken; Princeton Üniversitesinde, John Von Neumann ve Amerika ile Almanya’ daki bazı diğer araştırmacıların çalışmaları sonucunda vakum tüpleri kullanılarak sayısal bazı makinelerin geliştirilmesi mümkün olabilmiştir. 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. Bu dönemde makinenin hem tasarımını yapan, hem imalatını yapan, hem programlayan, hem işleten ve hem de bakımını yapan hep aynı küçük bir gruptu. Bütün programlama, kontrol panelindeki ilgili yerlere, ilgili kabloları takarak makine dili ile yapılırdı. İşletim sisteminin ise adı bile anılmamaktaydı. Sonraları 1950’ li yılların başında kartlı makinelerin gelişmesi ile programların kartlara yazılıp buradan okutulması sağlanmakla beraber, diğer olaylar tümüyle aynıydı.

İkinci Nesil İşletim 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 cihazları ile soğutma gerektirdiğinden ve çok büyük devlet daireleri ya da çok büyük özel sektör kuruluşları tarafından satın alınabildiler. Bu nesil bilgisayarlarda, kullanıcı her bir satırını bir karta yazdığı programını getirip eliyle sistem operatörüne verirdi.

Operatör kartları kart okuyucu cihazında okutur ve okunmuş seklini teyp bantına aktarırdı. Sonra sisteme derleyici bantını yükler ve arkasından da kullanıcının programının bulunduğu bantı yükleyerek derleme işlemini yapardı. Bu derleme işlemi tamamlandıktan sonra programın çalıştırılabilir halini 3. banta çıkar ve bunu tekrar sisteme götürüp çalıştırarak programın sonucunu yazıcıdan yazdırırdı.

Bu dönemde bundan sonra sağlanan en büyük aşama, derleyicinin bir defa yüklenmesinden sonra, çok sayıda farklı programcının programlarının 1 bant üzerine arka arkaya yüklenip çalıştırılması olanağı ile Yığın İşlem (Batch Processing)kavramının getirilmesi ve uygulamaya koyulmasıdır. Bundan önce bilindiği gibi her programcının programı için derleyici bantınıda bir defa yükleme zorunluluğu vardı. Bu nesil bilgisayarlar bilimsel ve mühendislik işleri için ve Fortran dili ile kullanılırdı. İşletim sistemi ise IBM’ in geliştirdiği ve 7094 makinelerin de kullanılan IBSYS’ di.

Üçüncü Nesil İşletim Sistemleri (1965-1980)

1960’ lı yılların başına kadar üretici firmalar iki farklı üretim çizgisinde gittiler. Bir taraftan mühendislik ve bilimsel işlerde kullanılan bilgisayarlar, diğer taraftan da bankacılık ve sigortacılık şirketleri gibi ticari kuruluşlar tarafından kullanılan bilgisayarlar üretildi.

Ancak bu durum çeşitli sorunlar yarattığından IBM firması bu iki farklı yaklaşımı tek bir yapı üzerinde birleştirmek ve sorunları gidermek amacı ile 360 mimarisini duyurdu. Bu nesil bilgisayarların mimari yapısındaki en önemli yenilik transistörlerin yerine entegre devlerin kullanılmış olması idi. Böylece makinelerin boyutları küçülürken, çıkardıkları sıcaklıkta binlerce 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 beklemekte 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 gelenin çalışıp bitmesini beklemeden arka arkaya okutulup disk üzerinden sıra ile çalışmayı beklemelerinin sağlanması idi. Bu olanağa “SPOOLİNG” (Simultaneous Peripheral Operation On Line) adı verilmiştir. Spooling tekniği, yazıcı gibi paylaşımlı kullanıma uygun olmayan ünitelerin kullanıcılar tarafından hiç beklemeksizin kullanabilmelerine olanak sağlamıştır.

 Örneğin var sayalım ki, aynı bir yazıcıda yazılmak üzere aynı anda 3 farklı kullanıcı programı tarafından 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. kullanıcının 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.

Özet olarak Spooling; Paylaşımlı kullanıma uygun olmayan çevre ünitelerinin, kullanıcılar arasında birbirlerini beklemelerine gerek olmaksızın paylaşıyorlarmış gibi kullanmalarını sağlar. Hız bakımından birbirinden çok farklı üniteleri arasındaki bilgi transferinin etkin bir şekilde yapılabilmelerini sağlar.

Yine üçüncü nesil bilgisayarlarla gelen diğer bir özellik zaman paylaşımıdır (Time-Sharing). Bu yazılım teknolojisi ile de, aynı anda çok sayıda kullanıcının terminalleri başındayken çalıştırdıkları işlere yada terminal vasıtası ile olmasa da sistem üzerinde yığın işlem “Batch Processing” olarak çalıştırılan işlere CPU’ nun sıra ile ve kısa sürelerle tahsis edilmesi sağlanabilmiştir. Bu sayede hem sistemde çalıştırılan işlerin hepsi CPU’ yu kısa aralıklarla kullanabilmiş olmakta, hem de sistemde çalışan örneğin ekran başında oturan kullanıcılar CPU’ nun yalnızca kendilerine servis verdikleri hissine sahip olurlar.

Dördüncü Nesil İşletim Sistemleri (1980- )

LSI (Large Scale Integration circuits) entegre devrelerinin gelişmesi ile ve  binlerce transistörü ihtiva eden chiplerin 1 cm2 üzerine yerleştirilmesi ile kişisel bilgisayar (PC – Personal Computer) devri doğmuş oldu.

O dönemdeki kişisel bilgisayarlar mimari bakımından mini bilgisayarlardan farklı olmamakla beraber, fiyatı bakımından çok daha ucuzdular. PC’ lerin gelişmesi ve bunlar üzerinde çalışabilecek yazılımların, hiç bilgisayar bilgisi olmayan kişiler tarafından da kullanılabilir olması bu nesil bakımından evrim olmuştur. Bu nesilde iki tane işletim sistemi sektöre hakim olmuştur. Bunlardan bir tanesi Ms-Dos, diğeri de Unix’ dir.

1980’ li yılların ortalarında ilginç bir teknolojik yapılanmada başlamıştır. PC’ lerin Ağ İşletim Sistemleri (Network Operating System) ve Dağıtık İşletim Sistemleri Distributed Operating System) ile kullanılmaya başlamasıdır.

Bir ağ işletim sisteminde, kullanıcılar ortamda çok sayıda bilgisayarın mevcut bulunduğunun farkında olurlar ve aynı zamanda uzaktaki başka bilgisayarlara Uzaktan Bağlanma (Remote Login) olabildikleri 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 kendi 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 sistemde, kullanıcılar programlarının nerede çalıştırıldığının ve dosyalarının nerede yerleşmiş olduğunun farkında olmazlar. Bu işlemlerin hepsi otomatik olarak ve etkin olarak işletim sistemi tarafından gerçekleştirilir.