System operacyjny komputera jest jedną z najważniejszych "części" komputera. Prawie każdy typ komputera, w tym telefony komórkowe, potrzebuje systemu operacyjnego, aby działać prawidłowo. Po włączeniu komputera system operacyjny mówi mu, co ma robić, kontrolując zasoby systemowe, takie jak procesor, pamięć, miejsce na dysku itp. System operacyjny pozwala użytkownikowi na pracę na komputerze bez konieczności znajomości wszystkich szczegółów dotyczących działania sprzętu.
Przy wyborze systemu operacyjnego dla przedsiębiorstwa należy przede wszystkim wziąć pod uwagę używaną platformę sprzętową, liczbę użytkowników i związane z tym wymagania dotyczące bezpieczeństwa systemu, łatwość administrowania, możliwość dostosowania do różnych zastosowań oraz różne aplikacje, które będą wykorzystywane.
Rodzaje systemów operacyjnych
Większość prostych, jednofunkcyjnych komputerów (np. w kuchenkach mikrofalowych z cyfrową klawiaturą) nie wymaga systemu operacyjnego. W rzeczywistości, próby wdrożenia systemu operacyjnego na tych komputerach byłyby przesadą. Z drugiej strony, wszystkie komputery osobiste, stacjonarne i przenośne oraz serwery wymagają systemu operacyjnego. Podczas gdy dostępne są setki systemów operacyjnych, najpopularniejsze z nich to rodzina systemów operacyjnych Microsoft Windows, system operacyjny Macintosh oraz rodzina systemów operacyjnych Unix.
Istnieją cztery ogólne typy systemów operacyjnych. Ich użycie zależy od typu komputera i rodzaju aplikacji, które będą uruchamiane na tych komputerach.
- Systemy operacyjne w czasie rzeczywistym (RTOS) służą do sterowania maszynami, instrumentami naukowymi i systemami przemysłowymi. Ogólnie rzecz biorąc, użytkownik nie ma dużej kontroli nad funkcjami wykonywanymi przez RTOS.
- Systemy operacyjne jednoużytkownikowe, wielozadaniowe pozwalają jednemu użytkownikowi na wykonywanie jednej rzeczy na raz. Przykładem systemu operacyjnego przeznaczonego dla jednego użytkownika jest system operacyjny używany przez osobistych asystentów cyfrowych (PDA), zwanych również komputerami kieszonkowymi.
- Jedno- i wielozadaniowe systemy operacyjne pozwalają jednemu użytkownikowi na jednoczesne uruchamianie wielu aplikacji na jego komputerze. Jest to typ systemu operacyjnego spotykany w większości komputerów stacjonarnych i przenośnych. Platformy Windows (Microsoft) i Macintosh (Apple) są najbardziej popularnymi systemami operacyjnymi dla jednego użytkownika, wielozadaniowymi.
- Systemy operacyjne dla wielu użytkowników pozwalają wielu użytkownikom na jednoczesne korzystanie z zasobów na jednym komputerze. Unix jest przykładem systemu operacyjnego dla wielu użytkowników.
Co robią systemy operacyjne?
Jednym z głównych zadań systemu operacyjnego jest kontrola zasobów komputera - zarówno sprzętu, jak i oprogramowania. System operacyjny przydziela zasoby w miarę potrzeb, aby zapewnić, że każda aplikacja otrzymuje odpowiednią ilość. Oprócz przydzielania zasobów, systemy operacyjne zapewniają spójny interfejs aplikacji, tak aby wszystkie aplikacje korzystały ze sprzętu w ten sam sposób. Jest to szczególnie ważne, jeżeli więcej niż jeden typ komputera korzysta z systemu operacyjnego lub jeżeli istnieje prawdopodobieństwo, że sprzęt komputerowy ulegnie zmianie. Posiadając spójny interfejs programu aplikacyjnego (API), oprogramowanie napisane na jednym komputerze może działać na innych typach komputerów. Deweloperzy stoją przed wyzwaniem utrzymania systemu operacyjnego wystarczająco elastyczne, aby kontrolować sprzęt z tysięcy różnych producentów komputerów.
Systemy operacyjne muszą wykonywać następujące zadania:
- Zarządzanie procesorami. System operacyjny musi przydzielić wystarczającą ilość czasu procesora do każdego procesu i aplikacji, aby mogły one działać jak najefektywniej. Jest to szczególnie ważne w przypadku pracy wielozadaniowej. Kiedy użytkownik ma uruchomione wiele aplikacji i procesów, to do systemu operacyjnego należy zapewnienie, że mają one wystarczająco dużo zasobów, aby działać prawidłowo.
- Przechowywanie pamięci i zarządzanie nią. System operacyjny musi zapewnić, aby każdy proces posiadał wystarczającą ilość pamięci do jego wykonania, a jednocześnie zapewnić, aby jeden proces nie wykorzystywał pamięci przydzielonej do innego procesu. Musi to być również wykonane w najbardziej efektywny sposób. Komputer posiada cztery ogólne typy pamięci. W zależności od szybkości, są to: szybka pamięć podręczna (cache), pamięć główna, pamięć dodatkowa i pamięć dyskowa. System operacyjny musi zrównoważyć potrzeby każdego procesu z różnymi typami dostępnej pamięci.
- Zarządzanie urządzeniami. Większość komputerów posiada dodatkowy sprzęt, taki jak drukarki i skanery, podłączony do nich. Urządzenia te wymagają sterowników lub specjalnych programów, które tłumaczą sygnały elektryczne wysyłane z systemu operacyjnego lub programu aplikacyjnego na urządzenie sprzętowe. System operacyjny zarządza sygnałami wejściowymi do i wyjściowymi z komputera. Często przypisuje on sterownikom bloki o wysokim priorytecie, aby sprzęt mógł być jak najszybciej wydany i dostępny do następnego użycia.
- Interfejs aplikacji. Programiści używają interfejsów programu aplikacyjnego (API) do sterowania komputerem i systemem operacyjnym. Ponieważ programiści piszą aplikacje, mogą wprowadzać te funkcje API do swoich programów. Ponieważ system operacyjny natrafia na te funkcje API, podejmuje pożądane działania, więc programista nie musi znać szczegółów sterowania sprzętem.
- Interfejs użytkownika. Interfejs użytkownika znajduje się jako warstwa nad systemem operacyjnym. Jest to część aplikacji, poprzez którą użytkownik wchodzi w interakcję z aplikacją. Niektóre systemy operacyjne, takie jak Microsoft Windows i Apple Macintosh, używają graficznych interfejsów użytkownika. Inne systemy operacyjne, takie jak Unix, używają powłok.
Które systemy operacyjne są dostępne?
Windows to nazwa rodziny systemów operacyjnych stworzonych przez Microsoft Corporation do użytku z komputerami osobistymi. Windows posiada graficzny interfejs użytkownika (GUI), który eliminuje konieczność uczenia się przez użytkownika skomplikowanych poleceń. Za pomocą GUI użytkownik instruuje system operacyjny, wskazując myszą i klikając ikony, które są wyświetlane na ekranie. Microsoft Windows, wydany po raz pierwszy w 1985 roku, został pierwotnie zaprojektowany jako GUI dla systemu DOS, który wykorzystuje podejście wiersza poleceń. W celu komunikacji z komputerem użytkownicy DOS-u muszą wpisywać polecenia lub instrukcje w wierszu poleceń, a następnie interpreter wiersza poleceń wykonuje te polecenia. Termin "DOS" może odnosić się do każdego systemu operacyjnego, ale jest często używany jako synonim systemu operacyjnego Microsoft Disk (MS-DOS). DOS ma ograniczone zastosowanie w nowoczesnych systemach i aplikacjach komputerowych, ponieważ nie obsługuje wielu użytkowników i wielozadaniowości. Niektóre z innych systemów operacyjnych, w tym Windows, mogą również wykonywać aplikacje oparte na systemie DOS. Obecnie większość systemów DOS-owych została zastąpiona przez bardziej przyjazne dla użytkownika systemy wykorzystujące graficzny interfejs użytkownika.
System Windows 3.1 został wprowadzony na rynek w 1991 roku. Do tego czasu system Windows zwiększył swój udział w rynku. Microsoft wprowadził system Windows 95 w sierpniu 1995 roku. Został on tak dobrze wprowadzony na rynek i cieszył się tak dużym popytem, że ludzie kupowali system operacyjny, nawet jeśli nie posiadali domowego komputera. Z każdą nową wersją, od Windows 98 do Windows 2000 do Windows XP, Microsoft zyskiwał popularność. Dziś prawie każdy nowy komputer osobisty jest fabrycznie wyposażony w system operacyjny Windows. Windows może być uruchomiony praktycznie na każdym komputerze osobistym dowolnej marki. Szacuje się, że 90 procent komputerów osobistych korzysta z systemu operacyjnego Windows. Pozostałe 10 procent obsługuje system operacyjny Macintosh.
UNIX jest wieloużytkownikowym, wielozadaniowym systemem operacyjnym, który został zaprojektowany jako mały, elastyczny system używany przez programistów komputerowych. Ponieważ UNIX został zaprojektowany do użytku przez programistów, nie jest uważany za bardzo przyjazny dla przeciętnego użytkownika. Jednakże graficzne interfejsy użytkownika zostały opracowane dla UNIXa, aby pomóc w złagodzeniu problemu łatwości użytkowania.
Linux jest wariantem UNIX-owym, który działa na kilku różnych platformach sprzętowych. Linus Torvalds, student Uniwersytetu w Helsinkach w Finlandii, początkowo stworzył go jako hobby. Jądro, będące sercem wszystkich systemów Linuksa, jest rozwijane i wydawane na zasadach Powszechnej Licencji Publicznej (GNU), a jego kod źródłowy jest dostępny dla każdego. Obecnie istnieją setki firm, organizacji i osób prywatnych, które wydały swoje własne wersje systemów operacyjnych opartych na jądrze Linux.
Dzięki swojej funkcjonalności, możliwościom adaptacyjnym i solidności, Linux jest w stanie konkurować z systemami operacyjnymi Unix i Microsoft. IBM, Hewlett-Packard i inne giganty komputerowe przyjęły Linuksa i wspierają jego ciągły rozwój. Ponad dekadę po pierwszym wydaniu, Linux jest przyjmowany na całym świecie głównie jako platforma serwerowa. Coraz więcej ludzi zaczyna używać Linuksa jako domowego i biurowego systemu operacyjnego. System operacyjny może być również włączony bezpośrednio do mikrochipów w procesie zwanym "osadzaniem". Wiele urządzeń i sprzętów zaczyna teraz używać systemów operacyjnych w ten sposób.
