Az operációs rendszer közvetítő szerepet tölt be a számítógép felhasználója és a számítógép hardvere között. Az operációs rendszer célja, hogy olyan környezetet biztosítson, amelyben a felhasználó kényelmesen és hatékonyan tudja végrehajtani a programokat.
Az operációs rendszer olyan szoftver, amely a számítógép hardverét kezeli. A hardvernek megfelelő mechanizmusokat kell biztosítania a számítógépes rendszer helyes működéséhez, és meg kell akadályoznia, hogy a felhasználói programok beavatkozzanak a rendszer megfelelő működésébe.
Operációs rendszer – Definíció:
- Az operációs rendszer olyan program, amely vezérli az alkalmazási programok végrehajtását, és interfészként működik a számítógép felhasználója és a számítógép hardvere között.
- Egy elterjedtebb definíció szerint az operációs rendszer az egyetlen, a számítógépen állandóan futó program (általában kernelnek nevezik), minden más pedig az alkalmazási programok.
- Az operációs rendszer az erőforrások és szolgáltatások, például a memória, a processzorok, az eszközök és az információk elosztásával foglalkozik. Az operációs rendszer ennek megfelelően tartalmazza az ezen erőforrások kezelésére szolgáló programokat, például a forgalomirányítót, az ütemezőt, a memóriakezelő modult, az I/O programokat és a fájlrendszert.
Az operációs rendszer funkciói – Az operációs rendszer három funkciót lát el:
- Kényelem: Az operációs rendszer kényelmesebbé teszi a számítógép használatát.
- Hatékonyság: Az operációs rendszer lehetővé teszi a számítógépes rendszer erőforrásainak hatékony felhasználását.
- Fejlődési képesség: Az operációs rendszert úgy kell felépíteni, hogy lehetővé tegye az új rendszerfunkciók hatékony fejlesztését, tesztelését és bevezetését egyidejűleg, a szolgáltatás zavarása nélkül.
Az operációs rendszer mint felhasználói felület –
- A felhasználó
- Rendszer- és alkalmazási programok
- Operációs rendszer
- Hardver
Minden általános célú számítógép a hardverből, az operációs rendszerből, a rendszerprogramokból és az alkalmazási programokból áll. A hardver memóriából, CPU-ból, ALU-ból és I/O-eszközökből, perifériás eszközből és tárolóeszközből áll. A rendszerprogram fordítókból, betöltőkből, szerkesztőkből, operációs rendszerből stb. áll. Az alkalmazási program üzleti programokból, adatbázis programokból áll.
1. ábra: A számítógépes rendszer fogalmi nézete
Minden számítógépnek rendelkeznie kell egy operációs rendszerrel, hogy más programokat futtathasson. Az operációs rendszer koordinálja a hardver használatát a különböző rendszerprogramok és alkalmazási programok között a különböző felhasználók számára. Egyszerűen egy olyan környezetet biztosít, amelyen belül más programok hasznos munkát végezhetnek.
Az operációs rendszer egy számítógépes rendszeren futó speciális programok összessége, amelyek lehetővé teszik a számítógép megfelelő működését. Olyan alapvető feladatokat lát el, mint például a billentyűzetről érkező bevitel felismerése, a lemezen lévő fájlok és könyvtárak nyilvántartása, a képernyőre történő kimenet küldése és a perifériás eszközök vezérlése.
Az operációs rendszer két alapvető célt szolgál:
- A számítástechnikai rendszer erőforrásainak elosztását és használatát szabályozza a különböző felhasználók és feladatok között.
- Egy olyan interfészt biztosít a számítógép hardvere és a programozó között, amely leegyszerűsíti és megvalósíthatóvá teszi az alkalmazási programok kódolását, létrehozását, hibakeresését.
Az operációs rendszernek a következő feladatokat kell támogatnia. A feladat a következő:
- A programok és adatfájlok létrehozásának, módosításának lehetőségét biztosítja egy szerkesztő segítségével.
- Hozzáférés a fordítóhoz, amely a felhasználói programot magas szintű nyelvről gépi nyelvre fordítja.
- Biztosít egy betöltőprogramot, amely a lefordított programkódot a számítógép memóriájába mozgatja a végrehajtás céljából.
- Biztosít olyan rutinokat, amelyek az I/O programozás részleteit kezelik.
I/O rendszer kezelése –
Az eszközök állapotát nyomon követő modult I/O forgalomirányítónak nevezzük. Minden I/O eszköznek van egy eszközkezelője, amely az adott eszközhöz tartozó különálló folyamatban található.
Az I/O alrendszer a következőkből áll:
- Memóriakezelő komponens, amely magában foglalja a pufferelés-tárolást és a spoolingot.
- Az általános eszközillesztő-interfész.
A konkrét hardvereszközökhöz tartozó illesztőprogramok.
Az assembler –
Az assembler bemenete egy assembly nyelvű program. A kimenet egy objektumprogram, valamint olyan információk, amelyek lehetővé teszik a betöltő számára, hogy az objektumprogramot felkészítse a végrehajtásra. Egykor a számítógépes programozónak egy olyan alapgép állt rendelkezésére, amely hardveresen értelmezett bizonyos alapvető utasításokat. Ezt a számítógépet úgy programozta, hogy egyesek és nullák sorozatát írta (gépi nyelv), elhelyezte a gép memóriájában.
Compiler –
A magas szintű nyelveket – példák: FORTRAN, COBOL, ALGOL és PL/I – fordítók és értelmezők dolgozzák fel. A fordító olyan program, amely elfogad egy forrásprogramot egy “magas szintű nyelven “és létrehoz egy megfelelő objektumprogramot. Az értelmező olyan program, amely a forrásprogramot látszólag úgy hajtja végre, mintha az gépi nyelv lenne. Gyakran ugyanazt a nevet (FORTRAN, COBOL stb.) használják mind a fordító, mind a hozzá tartozó nyelv megjelölésére.
Loader –
A Loader egy olyan rutin, amely betölti az objektumprogramot és előkészíti azt a végrehajtásra. Különböző betöltési sémák léteznek: abszolút, relokációs és közvetlen linkelés. Általában a betöltőnek be kell töltenie, relokálnia és linkelnie kell az objektumprogramot. A betöltő egy olyan program, amely a programokat a memóriába helyezi és végrehajtásra előkészíti. Egy egyszerű betöltési sémában az assembler kiadja a program gépi nyelvi fordítását egy másodlagos eszközre, a betöltő pedig elhelyezi azt a magban. A betöltő a memóriába helyezi a felhasználói program gépi nyelvű változatát, és átadja neki a vezérlést. Mivel a betöltő program sokkal kisebb, mint az assembler, ezek több magot tesznek elérhetővé a felhasználói program számára.
Az operációs rendszer története –
Az operációs rendszer az évek során folyamatosan fejlődött. Az alábbi táblázat az operációs rendszer történetét mutatja be.
| Generáció | Év | A használt elektronikus eszköz | Az operációs rendszer eszköztípusai |
|---|---|---|---|
| Először | 1945-…55 | Vakumcsövek | Dugólapok |
| Második | 1955-65 | Tranzisztorok | Batch rendszerek |
| Harmadik | 1965-80 | Integrált áramkörök(IC) | Multiprogramozás |
| Negyedik | 1980 óta | Nagyméretű integráció | PC |
Operációs rendszer típusok –
- Batch operációs rendszer-
- . Munkák sorozata egy programban egy számítógépen, kézi beavatkozás nélkül.
- időmegosztásos operációs rendszer- lehetővé teszi, hogy sok felhasználó megossza a számítógép erőforrásait.(Az erőforrások maximális kihasználása).
- Disztributált operációs rendszer- Különböző számítógépek csoportját kezeli, és egyetlen számítógépnek tünteti fel.
- Hálózati operációs rendszer- a különböző operációs rendszerben futó számítógépek közös hálózatban vehetnek részt (Biztonsági célokra használják).
- Real time operációs rendszer- a határidők rögzítését jelenti az alkalmazások számára.
Példák az operációs rendszerekre: –
- Windows (GUI alapú, PC)
- GNU/Linux (személyi, munkaállomások, ISP, fájl- és nyomtatási szerver, háromszintű kliens/szerver)
- macOS (Macintosh), az Apple személyi számítógépek és munkaállomások (MacBook, iMac) esetében használják.
- Android (a Google operációs rendszere okostelefonokhoz/tabletekhez/okosórákhoz)
- iOS (az Apple operációs rendszere iPhone, iPad és iPod Touch számára)
.