System operacyjny pełni rolę pośrednika między użytkownikiem komputera a sprzętem komputerowym. Celem systemu operacyjnego jest zapewnienie środowiska, w którym użytkownik może wykonywać programy w wygodny i efektywny sposób.
System operacyjny to oprogramowanie, które zarządza sprzętem komputerowym. Sprzęt ten musi zapewniać odpowiednie mechanizmy zapewniające prawidłowe działanie systemu komputerowego i uniemożliwiające programom użytkownika zakłócanie prawidłowego działania systemu.
System operacyjny – definicja:
- System operacyjny to program, który kontroluje wykonywanie programów użytkowych i działa jako interfejs między użytkownikiem komputera a sprzętem komputerowym.
- Powszechniejsza definicja mówi, że system operacyjny to jeden program działający przez cały czas na komputerze (zwykle nazywany jądrem), a wszystkie inne to programy użytkowe.
- System operacyjny zajmuje się przydzielaniem zasobów i usług, takich jak pamięć, procesory, urządzenia i informacje. System operacyjny odpowiednio zawiera programy do zarządzania tymi zasobami, takie jak sterownik ruchu, scheduler, moduł zarządzania pamięcią, programy wejścia/wyjścia i system plików.
Funkcje systemu operacyjnego – System operacyjny spełnia trzy funkcje:
- Wygoda: System operacyjny sprawia, że komputer jest wygodniejszy w użyciu.
- Wydajność: System operacyjny pozwala na efektywne wykorzystanie zasobów systemu komputerowego.
- Zdolność do ewolucji: System operacyjny powinien być skonstruowany w taki sposób, aby umożliwić efektywny rozwój, testowanie i wprowadzanie nowych funkcji systemu w tym samym czasie bez zakłócania obsługi.
System operacyjny jako interfejs użytkownika –
- Użytkownik
- System i programy użytkowe
- System operacyjny
- Hardware
Każdy komputer ogólnego przeznaczenia składa się ze sprzętu, systemu operacyjnego, programów systemowych i programów użytkowych. Sprzęt składa się z pamięci, procesora, ALU i urządzeń wejścia/wyjścia, urządzenia peryferyjnego i urządzenia pamięci masowej. Program systemowy składa się z kompilatorów, loaderów, edytorów, OS, itp. Program aplikacyjny składa się z programów biznesowych, programów baz danych.
Fig1: Widok koncepcyjny systemu komputerowego
Każdy komputer musi mieć system operacyjny, aby uruchamiać inne programy. System operacyjny koordynuje wykorzystanie sprzętu przez różne programy systemowe i programy użytkowe dla różnych użytkowników. Po prostu zapewnia środowisko, w którym inne programy mogą wykonywać użyteczną pracę.
System operacyjny to zestaw specjalnych programów, które działają na systemie komputerowym, co pozwala mu działać prawidłowo. Wykonuje on podstawowe zadania, takie jak rozpoznawanie danych wejściowych z klawiatury, śledzenie plików i katalogów na dysku, wysyłanie danych wyjściowych na ekran monitora oraz sterowanie urządzeniami peryferyjnymi.
OS jest przeznaczony do dwóch podstawowych celów:
- Kontroluje przydział i wykorzystanie zasobów Systemu komputerowego pomiędzy różnych użytkowników i zadania.
- Dostarcza interfejs pomiędzy sprzętem komputerowym a programistą, który upraszcza i czyni wykonalnym kodowanie, tworzenie, debugowanie programów użytkowych.
System operacyjny musi obsługiwać następujące zadania. Zadania te to:
- Dostarcza udogodnienia do tworzenia, modyfikacji programów i plików danych za pomocą edytora.
- Dostęp do kompilatora do tłumaczenia programu użytkownika z języka wysokiego poziomu na język maszynowy.
- Zapewnia program ładujący do przenoszenia skompilowanego kodu programu do pamięci komputera w celu wykonania.
- Zapewnia procedury obsługujące szczegóły programowania wejść/wyjść.
Zarządzanie systemem wejść/wyjść –
Moduł, który śledzi stan urządzeń, jest nazywany sterownikiem ruchu wejść/wyjść. Każde urządzenie I/O ma obsługę urządzenia, która rezyduje w oddzielnym procesie związanym z tym urządzeniem.
Podsystem I/O składa się z
- Komponentu zarządzania pamięcią, który obejmuje buforowanie buforowanie i spooling.
- Interfejsu ogólnego sterownika urządzenia.
Sterowników dla konkretnych urządzeń sprzętowych.
Asembler –
Wejściem do asemblera jest program w języku asemblera. Wyjściem jest program obiektowy plus informacje, które umożliwiają loaderowi przygotowanie programu obiektowego do wykonania. W pewnym czasie programista komputerowy miał do dyspozycji podstawową maszynę, która interpretowała, poprzez sprzęt, pewne podstawowe instrukcje. Programowałby ten komputer pisząc serię jedynek i zer (język maszynowy), umieszczając je w pamięci maszyny.
Kompilator –
Języki wysokiego poziomu – przykładami są FORTRAN, COBOL, ALGOL i PL/I są przetwarzane przez kompilatory i interpretery. Kompilator jest programem, który przyjmuje program źródłowy w „języku wysokiego poziomu” i produkuje odpowiadający mu program obiektowy. Interpreter jest programem, który wydaje się wykonywać program źródłowy tak, jakby był to język maszynowy. Ta sama nazwa (FORTRAN, COBOL, itd.) jest często używana do oznaczania zarówno kompilatora, jak i związanego z nim języka.
Ładowacz –
Ładowacz jest procedurą, która ładuje program obiektowy i przygotowuje go do wykonania. Istnieją różne schematy ładowania: bezwzględny, relokacja i bezpośrednie łączenie. Ogólnie, loader musi załadować, relokować i połączyć program obiektowy. Program ładujący jest programem, który umieszcza programy w pamięci i przygotowuje je do wykonania. W prostym schemacie ładowania, asembler wyprowadza tłumaczenie języka maszynowego programu na urządzenie pomocnicze, a loader umieszcza je w rdzeniu. Program ładujący umieszcza w pamięci wersję programu użytkownika w języku maszynowym i przekazuje mu sterowanie. Ponieważ program ładujący jest znacznie mniejszy niż asembler, te sprawiają, że więcej rdzenia dostępne dla programu użytkownika.
Historia systemu operacyjnego –
System operacyjny ewoluował przez lata. Poniższa tabela przedstawia historię OS.
| Generacja | Rok | Używane urządzenie elektroniczne | Typy urządzeń OS |
|---|---|---|---|
| Pierwszy | 1945-.55 | Rurki próżniowe | Płytki wtykowe |
| Druga | 1955-65 | Tranzystory | Systemy wsadowe |
| Trzecia | 1965-.80 | Układy scalone (IC) | Multiprogramowanie |
| Czwarty | Od 1980 | Integracja na dużą skalę | PC |
Typy systemu operacyjnego –
- System operacyjny wsadowy-. Sekwencja zadań w programie na komputerze bez ręcznych interwencji.
- Współdzielenie czasu System operacyjny- pozwala wielu użytkownikom dzielić zasoby komputera.(Maksymalne wykorzystanie zasobów).
- Rozproszony system operacyjny- zarządza grupą różnych komputerów i sprawia wrażenie, że jest to jeden komputer.
- Sieciowy system operacyjny- komputery pracujące w różnych systemach operacyjnych mogą uczestniczyć we wspólnej sieci (jest to wykorzystywane do celów bezpieczeństwa).
- System operacyjny czasu rzeczywistego- oznaczał aplikacje do ustalania terminów.
Przykłady systemów operacyjnych to –
- Windows (oparty na GUI, PC)
- GNU/Linux (osobisty, stacje robocze, ISP, serwer plików i druku, trójwarstwowy klient/serwer)
- macOS (Macintosh), używany w komputerach osobistych i stacjach roboczych firmy Apple (MacBook, iMac).
- Android (system operacyjny firmy Google dla smartfonów/tabletów/zegarków)
- iOS (system operacyjny firmy Apple dla iPhone’a, iPada i iPoda Touch)
.