Operační systém funguje jako prostředník mezi uživatelem počítače a jeho hardwarem. Účelem operačního systému je poskytnout prostředí, ve kterém může uživatel pohodlně a efektivně spouštět programy.
Operační systém je software, který spravuje hardware počítače. Hardware musí poskytovat vhodné mechanismy, které zajišťují správnou činnost počítačového systému a zabraňují uživatelským programům zasahovat do správné činnosti systému.
Operační systém – definice:
- Operační systém je program, který řídí provádění aplikačních programů a funguje jako rozhraní mezi uživatelem počítače a hardwarem počítače.
- Obvyklejší definice říká, že operační systém je jediný program, který je v počítači neustále spuštěn (obvykle se nazývá jádro), a vše ostatní jsou aplikační programy.
- Operační systém se zabývá přidělováním prostředků a služeb, jako je paměť, procesory, zařízení a informace. Operační systém odpovídajícím způsobem zahrnuje programy pro správu těchto zdrojů, například řadič provozu, plánovač, modul pro správu paměti, vstupně-výstupní programy a souborový systém.
Funkce operačního systému – Operační systém plní tři funkce:
- Pohodlí: Operační systém umožňuje pohodlnější používání počítače.
- Efektivita: Operační systém umožňuje efektivní využití systémových prostředků počítače.
- Schopnost vývoje: OS by měl být konstruován tak, aby umožňoval efektivní vývoj, testování a současné zavádění nových systémových funkcí bez narušení provozu.
Operační systém jako uživatelské rozhraní –
- Uživatel
- Systémové a aplikační programy
- Operační systém
- Hardware
Každý univerzální počítač se skládá z hardwaru, operačního systému, systémových programů a aplikačních programů. Hardware se skládá z paměti, procesoru, ALU a I/O zařízení, periferního zařízení a úložného zařízení. Systémový program se skládá z kompilátorů, zavaděčů, editorů, operačního systému atd. Aplikační program se skládá z obchodních programů, databázových programů.
Obr.1: Koncepční pohled na počítačový systém
Každý počítač musí mít operační systém, aby mohl spouštět další programy. Operační systém koordinuje využívání hardwaru mezi různými systémovými programy a aplikačními programy pro různé uživatele. Jednoduše poskytuje prostředí, v němž mohou ostatní programy vykonávat užitečnou práci.
Operační systém je soubor speciálních programů, které běží v počítačovém systému a umožňují jeho správnou funkci. Provádí základní úkoly, jako je rozpoznávání vstupu z klávesnice, sledování souborů a adresářů na disku, odesílání výstupu na obrazovku a ovládání periferních zařízení.
OS je navržen tak, aby sloužil dvěma základním účelům:
- Řídí přidělování a využívání prostředků výpočetního Systému mezi různé uživatele a úlohy.
- Poskytuje rozhraní mezi hardwarem počítače a programátorem, které zjednodušuje a umožňuje kódování, tvorbu a ladění aplikačních programů.
Operační systém musí podporovat následující úlohy. Těmito úlohami jsou:
- Poskytuje prostředky pro vytváření, modifikaci programů a datových souborů pomocí editoru.
- Přístup k překladači pro překlad uživatelského programu z jazyka vysoké úrovně do strojového jazyka.
- Zajišťuje program loader pro přesun zkompilovaného programového kódu do paměti počítače k provedení.
- Zajišťuje rutiny, které zpracovávají detaily programování I/O.
Správa I/O systému –
Modul, který sleduje stav zařízení, se nazývá řadič I/O provozu. Každé I/O zařízení má obsluhu zařízení, která se nachází v samostatném procesu spojeném s tímto zařízením.
Subsystém I/O se skládá z
- Komponenty správy paměti, která zahrnuje vyrovnávací paměť cache a spooling.
- Obecné rozhraní ovladače zařízení.
Ovladače pro konkrétní hardwarová zařízení.
Assembler –
Vstupem assembleru je program v jazyce assembler. Výstupem je objektový program plus informace, které umožní zavaděči připravit objektový program ke spuštění. Kdysi měl programátor k dispozici základní stroj, který prostřednictvím hardwaru interpretoval určité základní instrukce. Tento počítač by naprogramoval tak, že by napsal řadu jedniček a nul (strojový jazyk), umístil je do paměti stroje.
Kompilátor –
Vysokoúrovňové jazyky – příkladem jsou FORTRAN, COBOL, ALGOL a PL/I jsou zpracovávány kompilátory a interprety. Překladač je program, který přijímá zdrojový program ve „vysokoúrovňovém jazyce „a vytváří odpovídající objektový program. Interpret je program, který se tváří, že provádí zdrojový program, jako by to byl strojový jazyk. Stejný název (FORTRAN, COBOL atd.) se často používá pro označení kompilátoru i přidruženého jazyka.
Loader –
Loader je rutina, která načte objektový program a připraví jej ke spuštění. Existují různá schémata načítání: absolutní, relokační a přímé propojení. Obecně platí, že loader musí objektový program načíst, relokovat a propojit. Zavaděč je program, který umisťuje programy do paměti a připravuje je ke spuštění. V jednoduchém schématu načítání assembler vypíše překlad programu do strojového jazyka na sekundární zařízení a loader jej umístí do jádra. Zavaděč umístí do paměti verzi programu uživatele ve strojovém jazyce a předá mu řízení. Protože program zavaděče je mnohem menší než program assembleru, tyto zpřístupní více jádra uživatelskému programu.
Historie operačního systému –
Operační systém se v průběhu let vyvíjel. Následující tabulka ukazuje historii operačních systémů.
| Generace | Rok | Používané elektronické zařízení | Typy zařízení s OS |
|---|---|---|---|
| První | 1945-55 | Vakuové trubice | Přídavné desky |
| Druhé | 1955-65 | Tranzistory | Dávkové systémy |
| Třetí | 1965-80 | Integrované obvody(IC) | Multiprogramování |
| Čtvrtý | Od roku 1980 | Velkoplošná integrace | PC |
Typy operačních systémů –
- Dávkový operační systém-. Pořadí úloh v programu na počítači bez ručních zásahů.
- Časové sdílení operačního systému- umožňuje mnoha uživatelům sdílet prostředky počítače.(Maximální využití prostředků).
- Distribuovaný operační systém- spravuje skupinu různých počítačů a tváří se jako jeden počítač.
- Síťový operační systém- počítače běžící v různých operačních systémech se mohou zapojit do společné sítě (Používá se pro účely zabezpečení).
- Reálný časový operační systém- znamenal aplikace pro stanovení termínů.
Příklady operačních systémů jsou –
- Windows (založený na grafickém uživatelském rozhraní, PC)
- GNU/Linux (osobní, pracovní stanice, ISP, souborový a tiskový server, třívrstvý klient/server)
- macOS (Macintosh), používá se pro osobní počítače a pracovní stanice Apple (MacBook, iMac).
- Android (operační systém společnosti Google pro chytré telefony/tablety/chytré hodinky)
- iOS (operační systém společnosti Apple pro iPhone, iPad a iPod Touch)
.