Käyttöjärjestelmä toimii välittäjänä tietokoneen käyttäjän ja tietokonelaitteiston välillä. Käyttöjärjestelmän tarkoituksena on tarjota ympäristö, jossa käyttäjä voi suorittaa ohjelmia kätevästi ja tehokkaasti.
Käyttöjärjestelmä on ohjelmisto, joka hallitsee tietokoneen laitteistoa. Laitteiston on tarjottava asianmukaiset mekanismit, joilla varmistetaan tietokonejärjestelmän moitteeton toiminta ja estetään käyttäjäohjelmia häiritsemästä järjestelmän moitteetonta toimintaa.
Käyttöjärjestelmä – Määritelmä:
- Käyttöjärjestelmä on ohjelma, joka ohjaa sovellusohjelmien suorittamista ja toimii rajapintana tietokoneen käyttäjän ja tietokoneen laitteiston välillä.
- Yleisempi määritelmä on, että käyttöjärjestelmä on yksi ohjelma, joka on koko ajan käynnissä tietokoneessa (yleensä sitä kutsutaan ytimeksi), ja kaikki muut ovat sovellusohjelmia.
- Käyttöjärjestelmä huolehtii resurssien ja palveluiden, kuten muistin, prosessoreiden, laitteiden ja tiedon jakamisesta. Käyttöjärjestelmään kuuluu vastaavasti näitä resursseja hallinnoivia ohjelmia, kuten liikenteenohjain, aikatauluttaja, muistinhallintamoduuli, I/O-ohjelmat ja tiedostojärjestelmä.
Käyttöjärjestelmän toiminnot – Käyttöjärjestelmä suorittaa kolme tehtävää:
- Kätevyys: Käyttöjärjestelmä tekee tietokoneen käytöstä mukavampaa.
- Tehokkuus: Käyttöjärjestelmä mahdollistaa tietokonejärjestelmän resurssien tehokkaan käytön.
- Kyky kehittyä: Käyttöjärjestelmä olisi rakennettava siten, että se mahdollistaa tehokkaan kehityksen, testauksen ja uusien järjestelmätoimintojen käyttöönoton samanaikaisesti ilman, että se häiritsee palvelua.
Käyttöjärjestelmä käyttöliittymänä –
- Käyttäjä
- JÄRJESTELMÄ- JA SOVELLUSOHJELMAT
- Käyttöjärjestelmä
- Laitteisto
Jokainen yleistietokone koostuu laitteistosta, käyttöjärjestelmästä, järjestelmä- ja sovellusohjelmista. Laitteisto koostuu muistista, suorittimesta, ALU:sta ja I/O-laitteista, oheislaitteesta ja tallennuslaitteesta. Järjestelmäohjelma koostuu kääntäjistä, lataajista, editoreista, käyttöjärjestelmästä jne. Sovellusohjelma koostuu liiketoimintaohjelmista, tietokantaohjelmista.
Kuva 1: Tietokonejärjestelmän käsitteellinen näkymä
Jokaiseen tietokoneeseen on asennettava käyttöjärjestelmä, jotta sillä voidaan ajaa muita ohjelmia. Käyttöjärjestelmä koordinoi laitteiston käyttöä eri järjestelmäohjelmien ja sovellusohjelmien välillä eri käyttäjille. Se yksinkertaisesti tarjoaa ympäristön, jossa muut ohjelmat voivat tehdä hyödyllistä työtä.
Ohjausjärjestelmä on joukko tietokonejärjestelmässä suoritettavia erikoisohjelmia, joiden avulla tietokonejärjestelmä voi toimia oikein. Se suorittaa perustehtäviä, kuten tunnistaa näppäimistöltä tulevan syötteen, pitää kirjaa levyllä olevista tiedostoista ja hakemistoista, lähettää tulostetta näyttöruudulle ja ohjaa oheislaitteita.
Ohjelmisto on suunniteltu palvelemaan kahta perustarkoitusta:
- Se ohjaa laskentajärjestelmän resurssien jakamista ja käyttöä eri käyttäjien ja tehtävien kesken.
- Se tarjoaa rajapinnan tietokonelaitteiston ja ohjelmoijan välille, joka yksinkertaistaa ja mahdollistaa sovellusohjelmien koodauksen, luomisen ja virheenkorjauksen.
Käyttöjärjestelmän on tuettava seuraavia tehtäviä. Tehtävät ovat:
- Tarjoaa toiminnot ohjelmien ja datatiedostojen luomiseen, muokkaamiseen editorin avulla.
- Kääntäjän käyttömahdollisuuden, jolla käyttäjäohjelma käännetään korkean tason kielestä konekielelle.
- Tarjoaa latausohjelman, jolla käännetty ohjelmakoodi siirretään tietokoneen muistiin suoritettavaksi.
- Tarjoaa rutiineja, jotka käsittelevät I/O-ohjelmoinnin yksityiskohtia.
I/O-järjestelmän hallinta –
Moduulia, joka pitää kirjaa laitteiden tilasta, kutsutaan I/O-liikenteen ohjaimeksi. Jokaisella I/O-laitteella on laitekäsittelijä, joka sijaitsee erillisessä prosessissa, joka on liitetty kyseiseen laitteeseen.
I/O-osajärjestelmä koostuu
- Muistinhallintakomponentista, joka sisältää puskuroinnin välimuistitallennuksen (caching) ja keräilyn (spooling).
- Yleisestä laiteajurien käyttöliittymästä.
Kohtaisten laitteistolaitteistojen laiteajureista.
Assembleri –
Assembleri syöttötieto assemblerin syötteeksi tulee assembly-kieltä käyttävä ohjelma. Tuloksena on objektiohjelma sekä tietoa, jonka avulla lataaja voi valmistella objektiohjelman suoritusta varten. Aikoinaan tietokoneohjelmoijalla oli käytössään peruskone, joka tulkitsi laitteiston avulla tiettyjä perusohjeita. Hän ohjelmoi tämän tietokoneen kirjoittamalla sarjan ykkösiä ja nollia (konekieli) ja sijoittamalla ne koneen muistiin.
Kääntäjä –
Korkeatasoisia kieliä – esimerkkeinä FORTRAN, COBOL, ALGOL ja PL/I – käsitellään kääntäjien ja tulkkien avulla. Kääntäjä on ohjelma, joka hyväksyy lähdeohjelman ”korkean tason kielellä ”ja tuottaa vastaavan objektiohjelman. Tulkki on ohjelma, joka näyttää suorittavan lähdeohjelman ikään kuin se olisi konekieli. Samaa nimeä (FORTRAN, COBOL jne.) käytetään usein sekä kääntäjästä että siihen liittyvästä kielestä.
Laatija –
Laatija on rutiini, joka lataa olio-ohjelman ja valmistelee sen suoritettavaksi. Latausjärjestelmiä on erilaisia: absoluuttinen, relokatiivinen ja suora linkitys. Yleensä lataajan on ladattava, relokoitava ja linkitettävä olio-ohjelma. Lataaja on ohjelma, joka sijoittaa ohjelmat muistiin ja valmistelee ne suoritusta varten. Yksinkertaisessa latausjärjestelmässä assembleri antaa ohjelman konekielisen käännöksen toissijaiselle laitteelle ja lataaja sijoittaa sen ytimeen. Lataaja sijoittaa käyttäjän ohjelman konekielisen version muistiin ja siirtää ohjauksen sille. Koska latausohjelma on paljon pienempi kuin assembleri, nämä antavat enemmän ydintä käyttäjän ohjelman käyttöön.
Käyttöjärjestelmän historia –
Käyttöjärjestelmä on kehittynyt vuosien varrella. Seuraavassa taulukossa esitetään käyttöjärjestelmän historia.
| Sukupolvi | Vuosi | Käytössä oleva elektroniikkalaite | käyttöjärjestelmän laitetyypit |
|---|---|---|---|
| Ensimmäinen | 1945-55 | Vakuumiputket | Pistokekortit |
| Kakkonen | 1955-65 | Transistorit | Panosjärjestelmät |
| Kolmas | 1965-80 | integroidut piirit(IC) | moniohjelmointi |
| neljäs | vuodesta 1980 | suuren mittakaavan integraatio | PC |
Ohjausjärjestelmätyyppejä –
- Eräajona toimiva- Työtehtävien järjestys ohjelmassa tietokoneella ilman manuaalisia toimenpiteitä.
- Ajan jakava käyttöjärjestelmä- mahdollistaa monien käyttäjien jakamisen tietokoneen resursseja.(Resurssien maksimaalinen käyttö).
- Jakautettu käyttöjärjestelmä- Hallitsee ryhmää eri tietokoneita ja saa ne näyttämään yhdeltä tietokoneelta.
- Verkko-käyttöjärjestelmä- eri käyttöjärjestelmillä toimivat tietokoneet voivat osallistua yhteiseen verkkoon (Käytetään tietoturvatarkoituksessa).
- Todellista aikaa käyttävä käyttöjärjestelmä- tarkoitti sovelluksia, joilla voidaan korjata määräajat.
Esimerkkejä käyttöjärjestelmistä ovat –
- Windows (GUI-pohjainen, PC)
- GNU/Linux (Henkilökohtaiset, työasemat, ISP, Tiedosto- ja tulostuspalvelin, kolmiportainen asiakas/palvelin)
- macOS (Macintosh), käytetään Applen henkilökohtaisissa tietokoneissa ja työasemissa (MacBook, iMac).
- Android (Googlen käyttöjärjestelmä älypuhelimille/tableteille/älykelloille)
- iOS (Applen käyttöjärjestelmä iPhonelle, iPadille ja iPod Touchille)
.