4.1 מערכת הפעלה בסיס הרצאה

מה היא מערכת הפעלה

• אז מה היא המערכת הפעלה? מערכת הפעלה היא תוכנה, המחשב שלנו מריץ את התוכנה הזו כשאנחנו מדליקים אותו לראשונה.
• דוגמה למערכות הפעלה: ווינדוס, לינוקס, מק (macOS) ועוד
• מערכות הפעלה מודרניות אחראיות לספק לנו מספר דברים:
  1. לתת לנו להריץ מספר תוכנות במקביל על מחשב אחד
  2. קבצים ותיקיות (מערכת קבצים)
  3. מערכות הרשאות (משתמשים וקבוצות)
  4. גישה לאינטרנט
  5. פורמט קבוע של קבצי הרצה שהיא יודעת להריץ - כך שמפתחי תוכנה ידעו לכתוב תוכנה שרצה על כל מחשב
  6. תוכנות שמאפשרות לנו לנהל את המחשב - הגדרות, לוגים, אוטומציות, טרמינל
• בפרק הבא נלמד המון קונספטים במערכות הפעלה, וכדי להתחיל אנחנו צריכים בסיס כלשהו באיך המחשב עובד:

חלקי המחשב

• אז כיצד בנוי המחשב שלנו? נעבור על החלקים שמרכיבים מחשב:

המעבד

• המעבד או בשמו הלועזי "CPU" או "יחידת העיבוד המרכזית" היא חלק במחשב שיודע להריץ קוד, המעבד יודע להריץ סוג של קוד שנקרא "קוד מכונה" (machine code)
• קוד מכונה הוא מספר פעולות בסיסיות מוגדרות שהמעבד פותח בצורה שיכול להריץ אותן, הנה דוגמה לפעולות:
  

  1 חבר בין 3 ל 1 ושמור בx
  2 הדפס את x
  3 הרץ את שורה 1 שוב פעם.
  

• דמיינו שהמעבד מקבל קוד, שנראה בערך כמו שציינו למעלה, ואז הוא מוציא פלט דרך המסך, הרמקולים וכו.
  
• נסכם: המעבד שלנו יודע להריץ רק קוד מכונה, כותבים קוד כזה באמצעות השפת תכנות אסמבליי. הבעיה באסמבליי שהוא שפה פשוטה מאוד, בלי המון פיצ'רים וזה הופך אותה ללא נוחה כשאנחנו רוצים לכתוב כמעט כל תוכנה מודרנית.
• אז כדי לגרום למעבד להריץ את קוד בשפה עילית (כמו פייתון, ודומה) אנחנו צריכים להמיר את הקוד שלנו בצורה כלשהי לקוד מכונה, כדי שהמעבד ידע להריץ את הקוד שכתבנו בשפה העילית
• ה- "קומפיילר" היא תוכנה מיוחדת שיודעת לתרגם את הקוד שלנו לשפת מכונה.

זכרון (הram)

התוכנות שאנחנו כותבים צורכות המון זכרון, כל פעם שאנחנו שומרים משתנים, יוצרים אובייקט, או מתעסקים עם קבצים אנחנו משתמשים בהמון זכרון במחשב.
- הזכרון זה רחיב נפרד מהמעבד, באנגלית הוא נקרא RAM.
דמיינו את הזכרון כמו טבלה של כתובות ולכל כתובת יש ערך מסויים שהיא שומרת:

הזכרון משמש את המחשב לשמירת מידע שהוא צריך לתפעול המחשב רק בזמן ריצה
- כאשר אנחנו מריצים תוכנה במחשב, הקוד שלה נטען לזכרון (לראם), ואז המעבד קורא את הקוד מהראם ומריץ אותו.
- ברגע שאנחנו מכבים את המחשב כל הזכרון נמחק.

אחסון (storage)

אם כך, אז איך אנחנו שומרים קבצים במחשב? הריי קבצים נשמרים גם אחרי שהמחשב נכבה - באמצעות רכיב אחר שנקרא "אחסון" - storage

- אז מה ההבדל בין האחסון לזכרון?
- אחסון שומר מידע גם אחרי שהמחשב נכבה, האחסון מאוד איטי והוא יכול לשמור הרבה יותר מידע מאשר הזכרון. נשתמש בו כדי לשמור קבצים, ומידע גדול.
- לעומת זאת הזכרון לא שומר מידע אחרי שהמחשב נכבה, הזכרון הוא מאוד מהיר והוא יכול לשמור פחות מידע מאשר האחסון. המעבד משתמש בזכרון כדי לשמור את כל המידע הנחוץ בזמן שהמחשב רץ: הזכרון של התוכנות שרצות (משתנים, אובייקטים, הקוד מכונה), ועוד.

לוח אם

• הלוח אם הוא הלוח האלקטרוני שמחבר בין כל החלקים במחשב, את המעבד, הזכרון, האחסון ואפילו התקני פלט/קלט - כמו מקלדת, עכבר, מסך ואוזניות.
• הלוח אם אחראי לחבר בין כל החלקים כך שיוכלו להעביר מידע אחד לשני ולתקשר

ספק כוח (PSU)

• הספק כוח אחראי לספק מתח חשמלי ללוח אם ולכל הרכיבים, הוא מחובר ללוח אם.

כרטיס מסך (GPU)

• כרטיס המסך הוא אופציונלי, הוא אחראי להריץ את כל העיבודים הגרפים במחשב.
• הוא אופציונלי כי קיים גם מאיץ גרפי במעבד עצמו, אז לא חייב אותו כדי להריץ את המחשב, אך מומלץ לפעולות גרפיות כבדות כמו הרצת משחקים.

הנה תמונה של המחשב שלי:

- החלק הצהוב הוא המעבד
- החלק האפור הוא הזכרון
- החלק האדום הוא האחסון
- החלק הירוק הוא הלוח אם
- החלק הכחול הוא הספק כוח
- החלק הסגול הוא הכרטיס מסך

התקנת sys internals

• בפרקים הבאים אנחנו נלמד על המון קונספטים במערכת ההפעלה, ונדגים את חלקן באמצעות כלי sys internals.
• כלי sys internals הם כלים שעוזרים לנו לבחון כל מיני דברים בווינדוס, ונשתמש בהם בעתיד כשנלמד על עקרונות במערכות הפעלה.
• התקינו את הכלים באמצעות הקישור הבא: https://learn.microsoft.com/en-us/sysinternals/downloads/sysinternals-suite
  
  לחצו על "Download Sysinternals Suit"
  
  אחרי שהורדתם אתם תקבלו קובץ זיפ, לחצו עליו מקש ימני וחלצו אותו (extract)
  
• אחרי שחלצו תקבלו תקייה עם כל הכלים של sysinternals, מזל טוב!