System operacyjny - Polski Serwis Naukowy

Przykład graficznego interfejsu systemu operacyjnego wraz z uruchomionym oprogramowaniem

System operacyjny (ang. Operating System, skrót OS) – oprogramowanie zarządzające sprzętem komputerowym, tworzące środowisko do uruchamiania i kontroli zadań użytkownika.

W celu uruchamiania i kontroli zadań użytkownika system operacyjny zajmuje się:

DR-DOS (ang. Digital Research Disk Operating System) – dyskowy system operacyjny dla komputerów osobistych opracowany przez firmę Digital Research, wywodzący się ze starszego systemu tej firmy CP/M. DR-DOS był alternatywą dla systemu MS-DOS wydanego przez Microsoft. Największą popularnością cieszył się w pierwszej połowie lat dziewięćdziesiątych, ze względu na lepszą obsługę sieci, wydajniejsze zarządzanie pamięcią, bogatszy pakiet oprogramowania oraz niższą od MS-DOS cenę. Po zakupieniu przez firmę Novell funkcjonował pod nazwą Novell DOS.
Microsoft Windows 95 (nazwa robocza Chicago) – system operacyjny wyprodukowany przez Microsoft Corporation, którego oficjalna premiera miała miejsce 24 sierpnia 1995. Swą nazwę zawdzięcza systemowi okien (ang. windows), które są głównym elementem graficznego interfejsu użytkownika tego systemu operacyjnego.

planowaniem oraz przydziałem czasu procesora poszczególnym zadaniom,

kontrolą i przydziałem pamięci operacyjnej dla uruchomionych zadań,

dostarcza mechanizmy do synchronizacji zadań i komunikacji pomiędzy zadaniami,

obsługuje sprzęt oraz zapewnia równolegle wykonywanym zadaniom jednolity, wolny od interferencji dostęp do sprzętu.

Dodatkowe przykładowe zadania, którymi może ale nie musi zajmować się system operacyjny to:

MorphOS – 32-bitowy system operacyjny dla komputerów Pegasos, Amiga wyposażonych w procesory z rodziny PowerPC (BlizzardPPC, CyberStormPPC), Efika oraz Mac mini.
VMS (ang. Virtual Memory System), co można tłumaczyć jako "system z obsługą pamięci wirtualnej", to serwerowy system operacyjny opracowany przez firmę Digital (Digital Equipment Corporation) dla produkowanych przez siebie dużych komputerów z rodziny VAX oraz późniejszych z rodziny Alpha. Firma Digital w 1998 r. przejęta została przez Compaq, a w 2002 r. razem z Compaqiem przez koncern Hewlett-Packard.

ustalanie połączeń sieciowych

zarządzanie plikami.

Wiele systemów operacyjnych posiada środowiska graficzne ułatwiające komunikacje maszyny z użytkownikiem.

Potocznie, ale niezbyt poprawnie, mówi się system operacyjny mając na myśli całość oprogramowania dostarczanego z zakupionym komputerem (zobacz: dystrybucja), czasem samo jądro systemu operacyjnego, a czasem program rozruchowy (to ostatnie jest dużym nadużyciem).

Geneza

Wczesne komputery były urządzeniami bardzo kosztownymi, wobec czego właścicielom tych urządzeń zależało na maksymalnym wykorzystaniu ich możliwości, czyli najczęściej wykonania możliwie jak największej ilości prac. Pozwalało to na efektywniejsze zagospodarowanie nakładów poniesionych na zakup komputera. Należy przy tym dodać, że zarówno w Polsce, jak i w krajach Zachodniej Europy pojedynczy komputer pracował nie tylko na potrzeby swojego właściciela, ale też realizował usługi dla całego szeregu innych podmiotów gospodarczych. Rozpoczęło się więc poszukiwanie możliwości zwiększenia wydajności komputera oraz ułatwienie jego programowania, a ponieważ proste rozwiązania w postaci zmiany CPU na szybszą itp. nie wchodziły w grę (ze względu na koszt), zaczęto szukać innych możliwości polepszenia sytuacji.

z/OS jest 64 bitowym serwerowym systemem operacyjnym dla komputerów mainframe, należącym i rozwijanym przez firmę IBM. z/OS wywodzi się z OS/390. Oferuje funkcjonalność odpowiadającą obecnym systemom operacyjnym i jednocześnie ukierunkowany jest na wsteczną kompatybilność.
QNX jest to system operacyjny czasu rzeczywistego zaliczany do klasy Unix, tworzący w drzewie rozwoju Uniksa własną i niezależną gałąź. QNX został stworzony przez firmę QNX Software Systems Ltd..

Szybko dostrzeżono fakt, że szybkość działania interfejsów wejścia wyjścia jest niewspółmiernie mniejsza niż jednostki centralnej (zresztą ta zależność utrzymuje się dzisiaj i zdaje się pogłębiać). Wprowadzanie programu i danych z kart perforowanych a nawet taśm magnetycznych czy drukowanie wyników trwało dużo dłużej niż same obliczenia.

NewOS to wolnodostępny system operacyjny oparty na mikrojądrze napisanym przez byłego pracownika Be Inc., Travisa Geiselbrechta. Opiera się na pewnych rozwiązaniach z systemów Microsoft Windows NT, BeOS, Solaris a także innych uniksowych.
MiNT ("MiNT is Now TOS") to darmowy alternatywny system operacyjny dla Atari ST i jego następców. Razem z innymi darmowymi komponentami jak fVDI (Sterowniki urządzeń), XaAES (GUI Widżet) i TeraDesk (Menedżer plików), MiNT tworzy darmowy zamiennik systemu operacyjnego TOS z pełną wielozadaniowością.

Pierwszą drogą jaką znaleziono było umieszczenie na stałe w pamięci komputera oprogramowania realizującego obsługę sprzętu oraz komunikację sprzętu z użytkownikiem. Dzięki czemu nie było już konieczne każdorazowe ładowanie kodu obsługi sprzętu i komunikacji z użytkownikiem przy ładowaniu programu użytkowego. Uzyskano w ten sposób pewną oszczędność czasu oraz zwiększenie efektywności.

DesktopBSD – wolnodostępny system operacyjny typu UNIX bazujący na FreeBSD. W zamierzeniu ma być łatwym w obsłudze systemem dla użytkowników domowych (desktop), zachowującym stabilność i wydajność BSD. Aktualnie system jest dostępny w wersji 1.7.
Microsoft (czytaj: firm branży komputerowej. Najbardziej znana jako producent systemów operacyjnych MS-DOS, Microsoft Windows i oprogramowania biurowego Microsoft Office.

Dalsze ulepszenia polegały na dostrzeżeniu faktu, że podczas samego wprowadzania programu lub wyprowadzania danych na drukarkę procesor komputera jest niewspółmiernie mniej obciążony pracą niż podczas wykonywania obliczeń. Zrodził się więc pomysł aby w tym czasie procesor był zajęty przetwarzaniem innego programu. Taka funkcjonalność, w której komputer wykonuje kilka zadań w tym samym czasie nazywa się wielozadaniowością i jest jedną z podstawowych cech nowoczesnych systemów operacyjnych.

VxWorks – system operacyjny czasu rzeczywistego (RTOS) rozwijany i sprzedawany przez amerykańską firmę Wind River Systems z siedzibą w Alameda w Kalifornii. System ten dostępny jest dla wielu platform sprzętowych, takich jak systemy oparte na procesorach rodziny MC68000, Intel i960, Intel i386, MIPS, SPARC.
Komputer osobisty (ang. personal computer) – mikrokomputer przeznaczony przede wszystkim do użytku osobistego, spotyka się je zarówno w domach, jak i biurach. Mają zazwyczaj postać desktopów albo notebooków. Służą głównie do uruchamiania oprogramowania biurowego, dostępu do zasobów Internetu, prezentacji treści multimedialnych (tekst, obrazy, dźwięki, filmy i inne), jak i gier.

System operacyjny jako interfejs pomiędzy maszyną a człowiekiem

Schemat warstw logicznych obrazujący relacje pomiędzy elementami systemu komputerowego

Aby można było mówić, że system operacyjny tworzy środowisko niezbędne do uruchamiania i kontroli zadań musi on udostępniać interfejs pozwalający na wykonanie pewnych operacji. Przykładowo musi dostarczać metody pozwalające na uruchomienie lub zatrzymanie wskazanego zadania. Zazwyczaj system operacyjny udostępnia w tym celu zestaw funkcji zwanych API (Application Programming Interface) lub wywołań systemowych. Programista aplikacyjny może skorzystać z tych funkcji w celu uzyskania żądanego efektu, przykładowo odczytu danych z pliku dyskowego (o ile system operacyjny posiada system plików).

Plik (ang. file), jest to ciąg danych (inaczej zbiór danych), o skończonej długości, posiadający szereg atrybutów i stanowiący dla systemu operacyjnego całość. Nazwa pliku nie należy do niego, lecz jest przechowywana w systemie plików.
GEM (Graphical Environment Manager) system okienkowy stworzony przez Digital Research, Inc. (DRI) do użytku z systemem CP/M na procesory Intel 8088. Późniejsze wersje pracowały pod DOSem.

Jakąkolwiek czynność na sprzęcie chcą wykonać zadania użytkownika, korzystają zawsze z interfejsu systemu. Ma to tę zaletę, że o szczegółach obsługi sprzętu jest poinformowany tylko i wyłącznie system operacyjny a same zadania nie muszą znać specyfiki obsługi urządzeń. Ułatwia to zadanie programistom aplikacyjnym oraz rozwiązuje potencjalne problemy.

ReactOS – projekt mający na celu stworzenie systemu operacyjnego funkcjonalnie równoważnego z Microsoft Windows NT i 2000. W założeniach jest możliwość korzystania z aplikacji i sterowników Windows, aplikacji OS/2, Java i POSIX. Projekt jest we wczesnej fazie rozwoju. ReactOS został napisany w C, a niektóre elementy, jak ReactOS Explorer w C++. ReactOS nie jest klonem Windows.
Windows XP Fundamentals for Legacy PCs ("WinFLP") jest specjalnym wydaniem systemu operacyjnego Windows XP, zoptymalizowanym i okrojonym pod kątem starszych i mniej wydajnych komputerów. Został wydany 8 kwietnia, 2006 i jest dostępny jedynie dla firm posiadających podpisaną umowę na licencję zbiorczą.

Innym rodzajem interfejsu jest interfejs użytkownika. Dzięki niemu możliwa jest bezpośrednia interakcja użytkownika z komputerem, choćby tak trywialna jak bezpieczne wyłączenie maszyny. Należy przy tym zwrócić uwagę, że o ile interfejs programowy (API lub wywołania systemowe) jest elementem koniecznym to interfejs użytkownika jest elementem opcjonalnym.

Symbian to nazwa systemu operacyjnego open source, dołączonych do niego bibliotek, rozwiązań interfejsu użytkownika oraz specyfikacji dla programów narzędziowych wyprodukowanych przez konsorcjum Symbian, w skład którego wchodzą najwięksi producenci telefonów komórkowych (Nokia, Samsung, Motorola, Siemens, Sony Ericsson). Symbian został stworzony w oparciu o system EPOC, wykorzystywany w PDA firmy Psion PLC.
DOS (Disk Operating System) opracowany przez koncern IBM to system operacyjny dla serii komputerów produkowanych przez tę firmę. Nazwa DOS obejmuje rodzinę systemów stanowiących kolejne wersje rozwojowe opracowywane wraz z powstawaniem nowych serii maszyn cyfrowych.

Budowa systemu operacyjnego

Schematyczna budowa systemu komputerowego

Przyjęto podział na trzy główne elementy budowy systemu operacyjnego:

jądro systemu wykonujące i kontrolujące ww. zadania.

powłoka – specjalny program komunikujący użytkownika z systemem operacyjnym,

system plików – sposób zapisu struktury danych na nośniku.

Jądro składa się z następujących elementów funkcjonalnych:

planisty czasu procesora, ustalającego które zadanie i jak długo będzie wykonywane,

przełącznika zadań, odpowiedzialnego za przełączanie pomiędzy uruchomionymi zadaniami,

Dodatkowo:

modułu zapewniającego synchronizacje i komunikację pomiędzy zadaniami,

modułu obsługi przerwań i zarządzania urządzeniami,

modułu obsługi pamięci, zapewniającego przydział i ochronę pamięci.

innych zależnie od funkcji i przeznaczenia systemu.

CP/M (ang. Control Program/Monitor lub Control Program/Microcomputer) – prosty system operacyjny, produkowany przez firmę Digital Research, dopuszczający działanie tylko jednego procesu (wykonywanego programu). Ta cecha - normalna w tamtych czasach (wczesnych latach osiemdziesiątych) - upraszczała konstrukcję systemu, przede wszystkim zarządzanie pamięcią, która poza obszarem zarezerwowanym dla systemu, była dostępna dla jednego procesu.
Windows 1.x to część rodziny graficznych interfejsów użytkownika (GUI) firmy Microsoft. Windows 1.0 to 16-bitowe graficzne środowisko operacyjne, które do sprzedaży trafiło 20 listopada 1985, choć jego nadejście ogłoszono w miesięczniku Byte już w listopadzie 1982. Było ono pierwszą próbą wprowadzenia na rynek środowiska operacyjnego opartego na wielozadaniowym graficznym interfejsie użytkownika dla platformy PC.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)