Практикум Тапсырма атауы: Операциялық жүйені іске қосу және инициализациялау.

№1 зертханалық практикум
Тапсырма атауы: 
Операциялық жүйені іске қосу және
инициализациялау. 
(Дербес компьютерде тәжірибелік жұмыс)
№1 зертханалық практикумға арналған тапсырма.
Windows және Linux операциялық жүйелерінің іске қосу және
иинциализациялау. Операциялық жүйені пішінүйлесімдіру.
3. Зертханалық сабақты орындау үшін әдістемелік нұсқау
Windows XP программалық қабығы тiкелей енусiз компьютердiң
жабдығына қолданбалы режимді басқару жүйесiнiң кодына және драйверлер
қолданбалы қосымшалар (ядроның режимі) процессордың барлық аппаратты
компьютердiң бiр бөлiгiне толық рұқсатын қамтамасыз ететiн ерекше
құқықты режимдерiнде орындалатын процессордың артықшылығы
тәртiптерiнде орындалатын (4.1-шi сурет) модулдiк құрылымы болады.
Ядролар режимінде келесi компоненттер жұмыс iстейдi.
1. Жабдықтан абстрактциялау деңгейі (Hardware Abstraction
Layer, HAL) Демек, оның есебi аналық платадағы айырмашылықтарынан
нақты iске асырулардың ерекшелiктерiнiң компьютердiң аппаратты
қамтамасыз етуiнде процессорлардың түрлендiрулерi, микросхемалардың
жиындарындағы басқару жүйесiнiң бөлiмшесi болып табылады және т.б.
Операциялық жүйе ядросы үшiн бұл деңгей үзулердiң iшкi жүйелерiмен
басқару, жадқа тiкелей енуi, жүйелiк шиналар, таймерлермен бiрдей болып
табылады. HAL деңгей Hal.dllдың жүйелiк файлында iске асырылған.
Жүйелiк процесстердiң диспетчерi, желілік сервистер диспетчері, DLLның 
iшкi
жүйесiнiң диспетчер
1-шi сурет. Windows XP ықшамдалған құрылымы
Жүйелік үрдістер
процессы
Желілік
деректердi өңдеу 
сервистерi
Қолданбалы 
қосымшалар
API орындайтын жүйелер
Терезелер 
диспетчері 
Файлдық жүйелер Жады диспетчері 
Операциялық жүйе ядросы
Құрылымдардың драйверлерi
Орындайтын 
подсистема
(HAL ) жабдықтан абстрактциялау деңгейі
ДК аппаратты қамтамасыз ету

2.Операциялық жүйе ядросы. Ядро операциялық жүйесiнiң жиi
шақырылатын төмен деңгейлi функцияларында жиі болады: процесстер
арасындағы ресурстарды бөлу және жоспарлау, олардың ауыстырып қосылуы
және синхронизациялануы. Ядроның мiндеттерiне қате ахуалдардың үзумен
басқару және өңдеуi сонымен бiрге басқару жүйесiнiң жұмыс жасауы да
кiредi. Windows XPнiң ядросының коды, ағындарға бөлiнбегенiнде емес, тек
қана жедел жадта болғанында және дискке жүк түсiрiле алмағанында.
Windows XP ядросының коды Ntoskrnl.exe жүйелiк файлда орналасқан.
3.Құрылымдардың драйверлерi. Драйверлер нақты құрылымдар үшiн
қолданбалы бағдарламалардың деректердi өңдеудiң сұрау салу түскен
шақыру хабарлайтын iшкi программаларда болады. Драйверлердiң түбегейлi
саны Windows XP құрамына кiредi (олар Isystem32l drivers жүйелiк тiзбенiң
төменгi тiзбектерiнде орналасады және *ның файлының түрлерiн
алады.мысалы, sys диск сияқты iшкi жүйенiң драйверi disk.sysтiң файлында
болады ), қалыпсыз шеттегi құрылымдардың драйверлерi үшiн жабдықтау
комплекттерiнде болады. 
4. Атқарушы iшкi жүйе (NT Executive ). NT Executive-шi модул
микроядродан және виртуалды жадқа рұқсаты бар бағдарламаларын
басқарудың диспетчеризацияның iшкi жүйелерi, терезелерге және график
түрiнде iшкi жүйеге кіреді. Виртуалды жад адрестiк кеңiстiк процесстер және
компьютердiң жедел жадының тиiстi физикалық беттерi виртуалды
мекенжайлар қолданбалы бағдарламаларға iлiгедi. График түрiндегі iшкi
жүйе терезелiк интерфейстiң жасауы үшін, терезе орналасқан басқарулардың
элементтерiнiң сурет салуы үшiн арналған. Атқарушы iшкi жүйеге
Ntkrnlpa.exe, Kernel32.dll, Advapi32.dll, User32.dll, Gdi32.dllдiң жүйелiк
файлдары жатады. 
Windows XP басқару жүйесi Intel x86-шы жанұясымен үйлесiмдi
процессорлары мүмкiндiктерін пайдаланады. Олардың аппаратты
архитектурасында 0-шi - ең жоғары ерекше құқықты, процессордың
командаларының шектелген жиыны бар 4-шi - қолданбалы тәртiбiне дейiнгі
бағдарламаладың кодының орындауының артықшылықтарының төрт деңгейi
ескерiледi. Windows XP операциялық жүйе ядросының тәртiбiнiң
бағдарламалары өңге қолданбалы бағдарламалар және ерекше құқықты
режим қорғал қалған нөлдiк жұмыс iстейдi ерекше құқықты режимдер кем
ядроның тәртiбiнiң бағдарламалары бақылап бола жұмыс iстейдi.
Операциялар және қосымшаның қол жетпес қолданбалы режимдерінде
Win32 API деп аталатын операциялық жүйе ядросының жүйелiк
шақыруларына айналады. API құрамына операциялық жүйе ядросы iшкi
программасына негiзделген жүйелiк шақырулар көмегiмен 250 функциядан
астам кiредi. NT Executive-шi модулымен де, жүйелiк қызметтермен NT те
Win32 API барлық шақырулар қызмет көрсетедi - Windows XPнiң
орындайтын жүйесi. NT Executive-шi модул ядроның тәртiптерiнде
орындалатын бiрнеше программалық ағындар болады. Бұл модулдың
түгелдей дерлiк iшкi жүйелерiнiң коды hal.dllдың файлында болатын
HALның жабдығынан (коды win32k.sysтiң файлында орналастырған

Win32дiң iшкi жүйесiнен басқа) ntoskrnl.exe файлы және абстрактциялау
деңгейінде болады. NT Executive модулі операциялық жүйесiнiң барлық
маңызды бөлiктерiнде шоғырланған. 
Демек, микроядро қосымшалар және көпесептiктiң iске асыруына
процессорлық уақыттың үлестiрiлуi үшiн жадтың ерекшелеуiне жауап бередi.
Микроядро құрамына 35 приоритет деңгейлерiнiң бiр ағынының
әрқайсыларын тағайындайтын (threads scheduler ) ағын жоспарлауышысы
кiредi. 0-шi деңгей жүйе үшiн кейiнге сақталған. 1мен 15 аралығындағы
деңгейлер орындалатын программаларға белгiленедi, 16 мен 31 арығындағы
деңгейлер тек қана админстратормен белгiлене алады. Жоспарлаушы
бекiтiлген өлшемнiң кванттарына барлық процессорлық уақытты бөледi.
Әрбiр программалық ағыны сонымен бiрге уақыттың тек қана берілген
ағымында орындалады және ол кванттың аяқталуына байланысты егер
берілген уақыттағы процессор жоспарлаушыны босатпаса бұл ағынды
бөгейдi және процесстiң программалық ортасын оның басымдылықпен сол
ие болатын басқа ағынның орындалу күйiне келтiре өзгертедi. Сонымен бiрге
микроядро программалық және аппаратты үзу өңдеуге қатысты барлық
жұмысты жүзеге асырады. 
5.Бағдарламаларды басқару диспетчеризациясы. Модул жүйелiк
бағдарламалардың келесi жиынынан тұрады:
- енгiзу-шығару диспетчері – жүйеге драйверлердің толықтырылуын
Windows XP операциялық жүйесiнде интегралдайды.
- объекттердiң диспетчерi - компьютердiң барлық бөлетiн қорларының
басқаруы үшiн қызмет көрсетедi. Мысалы, объекттердiң диспетчерiн қор
қандай болмасын қосымша үндеулерi кезінде объекттi бұл қорға
салыстырады және бұл объекттiң дескрипторын қосымшаға бередi.
Дескрипторды пайдалана отырып, қосымшаны объектпен әр түрлi
операциялар оның қатынасында жасай әрекеттеседi. Қауiпсiздiк жүйесiнiң
мониторы ар жағында сонымен бiрге объектпен тек қана шешiлген әсерлер
орындалатындай етiп қадағалайды.
- процесстер диспетчерi - Windows NT Executiveнiң басқа
компоненттерi көмегiмен интерфейс, сонымен бiрге қолданбалы режимнің
қосымша процесстермен және ағындармен манипуляция жасай алуын
ұсынады. Процесстер диспетчерi жұмыс уақытында (PID - Process Identifier)
процесстiң идентификаторы және (TID - Thret Identifier) ағынның
идентификаторын әрбiр процеске және ағынға сәйкесiнше салыстырады. 
- виртуалды жад диспетчерi - жадтың iшкi жүйесі ұйымының басқаруы
үшiн қызмет көрсетедi, процесстер үшiн кесте мекенжайларын құруға
мүмкiндiк бередi және адрестi кеңiстiк қосымшаларын қолданудың
түзулілігін қадағалайды. Бұдан басқа, атқарылатын файлдар және
динамикалық кiтапханалардың файлдарының жедел жадқа жүктеу
мүмкiндiгiн қамтамасыз етедi. Виртуалды жадтың диспетчерi қолданбалы
қосымшалар үшiн нақты жадты ұсынады - әрбiр процесске 4 гбайт кiшi 2
гбайттан процесстермен қолданылатын виртуалды адрестi кеңiстiк (бәрiмiзге
ортақ процесстер) жоғары 2 гбайт жүйенiң мұқтаждықтарында берiледi

алады. Әрбiр процесс өз шеттетiлген адрес кеңiстiкте жұмыс iстейдi және
басқа процесстер туралы бiлмейдi. Процесстер мәлiметтермен виртуалды
адрес кеңiстiк бiрнеше процесстерге проекциялайланған бөлетiн жад арқылы
ауысып кетедi. 
- виртуалды жадтың диспетчерiнiң басты мiндетi – өлшем, өлшемi
көбiрек физикалық логикалық жадтың ұйымы компьютерге орнатылған. Бұл
және қатты дискте pagefile.sysтiң файлында диспетчерлермен сақталынуға
және жедел жадтардан қосымшалары үшiн босатуға орындалмайтын
атрибуттарын алмайтын үндеулер ұзақ болмайтын жад бетiне жетедi.
Виртуалды жадтың диспетчерi винчестер ауыстырылған бет болатын
мәлiметке қарап сөйлеулерге болады жедел жадқа беттi керi көшiрiп
алғандасы кезде содан соң оған рұқсатты қамтамасыз етедi. Бұл тетiк оған
зарығатын бағдарламаларға қосымша жадының ерекшелеуi және сонымен
бiрге ар жағында бағдарламаның жүйесiнде нақты жадтың жеткiлiктi
көлемiмен жұмыс жасауды жалғастыру үшiн сол үшiн ие болуға жұмыс
iстейтiн барлық болғандай етiп қадағалайды қамтамасыз етедi.
- кэштiң диспетчерi - кэш жасалған оқу және жазу үшiн қолданылады
және тағы басқа құрылымдардың қатты дисктерiнiң жұмысын үдетуге
айтарлықтай мүмкiндiк бередi. Өте қажеттi файлдар сонымен бiрге
компьютердiң жедел жадындағы кэшiнiң диспетчерi және т.б. Windows XPге
кэш барлық логикалық дисктер үшiн бiртұтас болып табылады,
қолданылатын файл жүйесiнен тәуелдiлiк тыс. Бұдан басқа, ол динамикалық
болып табылады, бұл демек, диспетчер оның өлшемдерiмен әрбiр нақты
моментке көлемiне байланысты басқарылады. 
- графика және терезелер диспетчерi - жүйелiк қатынастар және
мәлiметтiң бейнесiмен пердеде жiберуге қатысты барлық функцияны
орындайды. 
Windows XPнiң жұмыс жасау процессі үш фазада шартты
бөлшектенедi: бастапқы жүктеменiң процессi, штаттық жұмыс тәртiбi және
жұмыс аяғы. Windows XP жүктеулер үшiн файлдардың келесi ең төменгi
жиынын қолданылады:
- жүктеушi дисктiң түбiрлiк тiзбегі орналасқан файлдар: Ntldr, Boot.ini,
(жүктеулер тек қана қолдануда қажеттi) Bootsect.dos, Ntdetect.com
- /system32дiң жүйелiк төменгi тiзбегі орналасқан файлдар:
Ntoskrnl.exe, Hal.dll, SYSTEMның тiзiлiмiнiң бөлiмдерi
- /system32/driversтiң жүйелiк төменгi тiзбегі орналасқан файлдар:
қажеттi құрылымдардың драйверлерi.
Компьютер жүктеу процессі (POST - Power-On Self Test) жабдықтың
бастапқы тестеуiн процедурадан бастайды. Код POST орындайтын әрбiр
компьютердiң (BIOS ) енгiзу-шығарудың негiзгi жүйесiнде орналасқан,
басқару оған қоректену көзiн қосқанда берiледi. Егер тестеулер процессте
қандай болмасын қате мәлiм болса, онда BIOS әртүрлi өндiрушiлердiң BIOSi
үшiн айырмашылығы болатын (POSTcodes ) қателiктiң кодтары және
дыбыстық кодтар шығарады. Егер POSTтың процедурасын ойдағыдай бiтсе,
онда BIOS (MBR - Master Boot Record) бас жүктеушi жазуды басқару және

процесс тек қана компьютердiң аппаратурасынан тәуелдi болғанында
компьютердiң жүктеуiн бiрiншi аппаратты кезең бiтуін алып бередi. 
Бұдан әрi жүктеушi жазу Ntldr-шы атқарылатын жүктеушi сектор
орналасқан тиеушiге басқаруын логикалыққа қатты дисктiң бөлiктерi туралы
мәлiметтермен нәтиже жасай алады. Тиеушi қорғалған режимге өтедi және
жады бар манипуляцияның табысты жұмыс жасауы үшiн қажеттi өндiрiп
алады, бұдан басқа, Ntldr файл жүйесi және жүйенiң кейбiр басқа негiзгi
қорларымен жұмыс iстеуге мүмкiндiк беретiн модулдарды алады. Барлық
басқа әсерлер BIOSтер үзуi шақыруы арқылы орындалады. 
Егер boot.iniнiң файлында бірнеще операциялық жүйе тiркелсе, онда
операциялық жүйесiнiң таңдауы туралы Ntldr шақыруды қорытынды
таңдаудың мүмкiндiгiн қолданушыға жолымен тиеушiнiң алғашқы
инициализациясынан кейiн iлiгедi. Егер Windows XP операциялық жүйесiнi
таңдалған болса, тиеушi Ntdetect-шы файлды iске қосады. Бұл компонент
CMOSтан оқиды - жүйелiк датаны және уақытты жадты кейiн осы уақытта
компьютер қосылған аппаратты құралдардың iздестiру және айырып тануы
не өндiрiп алады. Ntdetect мәлiметтi оларға керi Ntldr жиюлы басқаруды
жұмысты бiтiрiп қайтарады. Бұдан әрi Hal.dllдың жабдығынан Ntoskrnl.exe-
шы операциялық жүйе ядросы және абстрактциялау деңгейi жүктелiп аты-
жөнiн көрсетедi. Ядро инициализациялардың жанында келесi тiзбектегi
әсерлерiнiң қатары көрсетіледі:
- жад диспетчерiнiң инициализациясы;
- объекттердiң диспетчерiнiң инициализациясы;
- қауiпсiздiктiң жүйесiнiң қоюы;
- файл жүйесiнiң драйверiнiң күйге келтiруi;
- жүктеу және енгiзу-шығаруды диспетчердiң инициализациясы;
- қолданушымен өзара әрекеттесулердi жүзеге асыратын жүйелiк
сервистердiң жүктелуi.
Жүйелiк сервистердiң құрамына келесi модулдар кiредi:
-
(сеанстар диспетчері) Smss.exe - модул басқа сервистер және
Windowsтiң қызметтерiмен басқаруды iске қосады: (Csrss ) Win32 және
жүктеу кезеңде атқарылатын кейбiр жүйелiк утилиталар; Csrss.exe және
WinLogon.exeнiң процесстерiнiң график түрiнде қолданбалы интерфейс және
iске қосуын жүзеге асырады
-
Csrss.exe - модул компьютермен және қолданушының аралығында
өзара әрекеттесу ұйымы үшiн арналған;
-
Lsass.exe - WinLogon.exe жүйенiң қауiпсiздiгіне сәйкес келетiн
iске қосылатын қызмет; қолданушыға жүйеде тiркелiп қоюға мүмкiндiк
бередi.
Аутентификацияның процедурасын қолданушының операциялық
жүйесiнiң жүктеулерiнен кейiн өте алуы керек - (Логин ) меншiктi тiркеу аты
және пароль енгiзу. Жүйеге қосуды процедураға кiру құқығы және жүйесi бар
жұмыстың қолданушысына анықтауға мүмкiндiк берiп, ие болады. Бұл
процедураны WinLogonнiң қызметiн орындайды. Жүйеде сонымен бiрге
келесi оқиғалар да болады:

-
WinLogon процесс Логин және парольнiң қолданушысы енгiзуге
жұмыс столының фоны және шақыруды пердеде бейнелейдi; енгiзiлген
мәлiметтер қауiпсiздiгінің iшкi жүйелерiне берiледi;
-
қауiпсiздiктiң iшкi жүйесi (Security Accounts Manager ) осы
SAMлар базасына қарайды және жүйесi бар жұмыстың өкiлеттiктерiмен
қолданушыға тексерiп, ие болады.
Егер қолданушы жүйенiң авторластырылған қолданушысы болып
табылса, онда қауiпсiздiктiң iшкi жүйесiн басқарумен бiрге WinLogonнiң
процессiне керi алып берген рұқсаты оны идентификатор үшiн
қалыптастырады. Win32дiң iшкi жүйеге қарап сөйлеуi WinLogon арқылы
процесс қолданушы үшiн жаңа процесстi құрады және рұқсаттың
идентификаторын оған бекiтедi. Ендiгәрi құрылған қолданушымен әрбiр
процессi рұқсаттың идентификаторы тәуелділігін атап өтедi, сондықтан
жүйенiң қорларына қолданушының рұқсаты да тексеріледi. Жүйеге
қосулардың арқасында сөзсiз процедураға тетiктердiң iске асыруы
оңайланады: қолдану қорларға жүйе және квотаның тексерілуi. Рұқсаттың
қолданбалы идентификаторы қолданушының идентификаторы болады.