Operačné systémy

Operačný systém (angl. operating system) je v širšom zmysle súhrnné označenie pre technické a programové prostriedky počítača (spôsob, akým je celý systém tvorený). Operačný systém v užšom zmysle je základnou súčasťou softvéru každého (osobného) počítača – je to skupina programových produktov (programov a údajov), ktorá zabezpečuje čiastočne alebo úplne tieto funkcie:
· komunikácia s užívateľom prostredníctvom periférnych zariadení
· prideľovanie prostriedkov systému užívateľom alebo aplikáciám
· prideľovanie času užívateľom (tzv. timesharing) alebo aplikáciám (multitasking)
· organizácia programov a súborov na vonkajších pamäťových médiách (príkazový systém umožňujúci vytváranie, editovanie, prezeranie, kopírovanie, premenovávanie, mazanie, zálohovanie, komprimovanie a ďalšie operácie so súbormi)
· vytváranie a spúšťanie užívateľských programov (pod prekladačmi vyšších programovacích jazykov), ich spájanie s existujúcimi programovými knižnicami
· diagnostické funkcie - autokontrola systému, možnosť analýzy a odstraňovania chýb
· zabezpečovanie funkcie - ochraňuje systém proti strate údajov pri výpadku napätia, proti neoprávnenej alebo neodbornej manipulácii, ktorá by mohla poškodiť programové produkty
· komunikácia s inými systémami (počítačmi) v sieti - pri použití sieťových operačných systémov

Tieto funkcie operačného systému sú zabezpečované celou skupinou relatívne samostatných „nástrojov“, ktoré sa dajú kombinovať – programových modulov.

Vo všeobecnosti rozoznávame tieto súčasti operačného systému:
· Jadro (exekutíva = výkonná časť) operačného systému – táto časť je rezidentne umiestnená v pamäti; podľa potreby sa inicializuje alebo nahráva do pamäte ostatné dôležité časti operačného systému
· Monitor operačného systému (od slova monitorovať = sledovať) – tiež nazývaný interpreter príkazov; zabezpečuje komunikáciu systému s užívateľom. Prijíma a analyzuje impulzy z klávesnice, zisťuje význam systémových príkazov, vypisuje príslušné odozvy a oznamy na zobrazovacie (výstupné) zariadenie, ...
· Ovládače (drivery) – obslúžné programy vstupno-výstupných zariadení.

Dokonalejšie systémy (napr.

Windows) môžu navyše obsahovať ďalšie systémové (programové) prostriedky:
· textový editor, štandardný prekladač assembleru a vyšších programovacích jazykov
· knižnice štandardných podprogramov pre podporu užívateľských aplikácií
· linkovací program na spájanie užívateľských programov s knižnicami
· služobné programy pre manipuláciu so súbormi na diskových mechanikách
· služobné programy pre diagnostiku a správu systému
· programy pre sieťovú komunikáciu, ako je prenos správ, údajov, súborov, elektronická pošta
· emulátory iných systémov alebo komunikačných prostriedkov (počítač sa „tvári“, akoby pracoval pod iným systémom).

Operačné systémy môžeme rozdeliť podľa jadra na jednoužívateľské, viacužívateľské (multiterminálové, sieťové), jednoúlohové a viacúlohové (umožňujúce multitasking čiže zdanlivý súčasný beh viacerých aplikácií naraz). Podľa iného kritéria rozoznávame systémy pamäťovo rezidentné (pre jednoduché mikropočítače, kde je celá exekutíva (výkonná časť) pevne umiestnená v pamäti ROM) alebo diskovo orientované operačné systémy, ktorých programové moduly sú umiestnené na diskových médiách a podľa potreby sú nahrávané do operačnej pamäte. Podľa určenia, akému účelu má operačný systém slúžiť, rozoznávame univerzálne operačné systémy a systémy špecializované na konkrétny účel – vývojové, riadiace, komunikačné, diagnostické a pod.
OS má niekoľko „vrstiev“. Najnižšiu – fyzickú tvorí hardware počítača, nad ním operujú programy označované ako „firmware“ – BIOSu (Basic Input Output System), na nich sú postavené vyššie „logické vrstvy“ operačného systému. Pomocou služieb a prostriedkov operačného systému sú vytvorené používateľské prostredia, v ktorých prebiehajú aplikácie.
OS je teda zjednodušene súbor programov, ktorý riadi a kontroluje činnosť hardvéru, ale aj softvéru v počítači, stará sa o efektívne využitie operačnej pamäte a procesora, o optimálnu komunikáciu medzi všetkými používanými technickými aj programovými prostriedkami.
OS sa inicializuje vždy, keď sa spustí alebo resetuje počítač (Ţ načíta sa do pamäte – tomuto procesu sa hovorí bootovanie), a umožňuje nám vykonávať obsluhu prostriedkov počítača pomocou svojich príkazov, ako sú napr. zmena diskovej mechaniky, prezretie obsahu, spustenie programu, vytlačenie súboru na tlačiareň, kopírovanie a vymazávanie programov z jednotlivých mechaník.. U osobných počítačov sa dnes najčastejšie používajú operačné systémy Windows, v menšej miere Linux. Pred nejakými desiatimi rokmi bol používany operačný systém MS DOS.

Druhy operačných systémov.

MS DOS (Microsoft Disk Operation System)
Operačný systém vyvinutý firmou Microsoft pre počítače kompaktibilné so štandardom IBM PC. Výhodou bola dobrá funkčnosť a rýchlosť aj na nevýkonných strojoch, jednoduchosť a predovšetkým obrovské rozšírenie. Nevýhodami je jeho textová orientácia, ďalej nemožnosť prevádzkovania viacerých programov súčasne (multitasking) a to, že nedokáže efektívne pracovať s pamäťou nad 640kB. MS DOS je tvorený jadrom (súbory msdos.sys a io.sys) a súborom command.com.
MS DOS je diskovo orientovaný OS – dokáže pracovať so súbormi a adresármi; riadi tok informácií do a z rôznych častí počítača – tieto časti pripraví pre príjem alebo výdaj informácií; umožňuje informácie vytvárať, uchovávať alebo vymazávať.

Celkovo teda umožňuje robiť množstvo úloh (jednotlivé úlohy je možné vyvolať zadaním tzv. príkazového riadku), ktoré je možné rozdeliť na nasledujúce:
· práca so súbormi a adresármi
· práca s diskami
· konfigurácia hardvéru
· optimalizácia použitia pamäte
· zrýchlenie činnosti programov
· úprava činnosti podľa zákazníka

Obdobie, kedy osobné počítače ovládal MS DOS so svojím príkazovým riadkom, skončilo na začiatku 90-tych rokov. Nestačil už ani DOS Shell a Norton Commander a osobné počítače ovládli MS Windows. Prvou verziou boli Windows 3.x – grafická nadstavba MS-DOS, určená pre komfortnejšie a univerzálnejšie ovládania počítača a aplikácií. Ovládanie Windows je založené na grafickom užívateľskom prostredí (GUI – Graphical User Interface), ovládanom prevažne myšou. Toto je najväčší rozdiel oproti predchádzajúcim verziám MS DOS, ktorý vyžadoval zadávanie všetkých povelov z príkazového riadku. Medzi ďaľšie výhody patrí schopnosť mať spustených viacej aplikácií zároveň (Windows 3.x už dokáže nepreemtívny multitasking); univerzálne ovládanie periférií a využitie maximálneho rozlíšenia a farebnosti, ktoré poskytuje grafická karta a monitor. Ďalej umožňuje vytvárať viacnásobné okná aplikácií DOSu a má možnosť rýchlejšej 32-bitovej práce so súbormi. Windows 95

Táto verzia je už samostatný, od MS DOSu nezávislý OS. Jeho koncepcia nadviazala na pôvodnú myšlienku čiastočne realizovanú v predchádzajúcich verziách: poskýtnúť užívateľovi priestor a nástroje, ktoré sú potrebné pre činnosti, ktoré vykonáva sediac za pracovným stolom v škole, zamestnaní alebo doma. Windows sa v podstate snaží nahradiť hornú dosku pracovného stola. Je navrhnutý tak, aby sa užívateľovi počítača s rôznymi nástrojmi dobre pracovalo. Aby aj tomu, kto sa v počítačoch príliš nevyzná, stačilo len málo času na pochopenie a zvládnutie základných činností.
V súvislosti s Windows sa často hovorí o pojmoch, ako sú multitasking, multithreading, multiprocessoring, ale aj stabita.
· multitasking je vykonávanie viacerých úloh súčasne. Keďže väčšina počítačov má iba jeden centrálny CPU, multitasking sa simuluje tak, že procesor striedavo vykonáva časti jednotlivých zadaných procesov, a navonok sa tvári, že sa vykonávajú súčasne. Podľa toho, kto rozhoduje o striedaní procesov, delíme multitasking na preemtívny a nepreemtívny. Pri preemtívnom multitaskingu organizuje prideľovanie procesoru jednotlivým procesom hlavný proces, nazývaný kernel. Ten organizuje prípadné prerušenie vykonávania jednotlivých procesov, a potom odovzdá procesor na vykonávanie ďaľšieho procesu.

Pri nepreemtívnom multitaskingu o prideľovaní procesoru akoby „rozhodujú“ všetky procesy. Keď proces dostane možnosť vykonávať sa, je len na ňom, ako dlho bude využívať procesor. Kernel ho nemôže prerušiť. Až vtedy, keď proces „uzná za vhodné“, že už môže odovzdať riadenie, procesor je udelený ďalšiemu procesu. Môže sa teda stať, že niektorý z procesov „zamrzne“ a riešením je len zásah zvonku (reštart).
· multithreading je súčasné vykonávanie viacerých častí jednotlivého programu. Vnútorná realizácia je podobná ako u multitaskingu.
· multiprocessoring je schopnosť operačného systému využívať viacero procesorov a medzi ne rozdeľovať vykonávanie viacerých úloh, resp. častí jednotlivej úlohy
· stabilitou sa označuje kvalita operačného systému, jeho schopnosť vyrovnávať sa s kritickými situáciami. Veľmi dôležitou je schopnosť chrániť dôležité oblasti v pamäti počítača a na disku. Ak OS pripustí prepisovanie miest na disku a v pamäti, v ktorých má systém uložené existnečne dôležité údaje, dochádza k jeho zrúteniu.

Windows 95 je 32-bitový OS, ktorý využíva 32-bitovú štruktúru CPU, ale nie vo všetkých smeroch a možnostiach. Obsahuje totiž niekoľko 16-bitových častí prevzatých z MS DOS. Okrem aplikácii určených špeciálne pre Windows 95 sa pod ním dajú spúšťať aj programy pre Windows 3.x a MS DOS. Obsahuje už preemtívny multitasking, ktorý však nie je úplný; ak spustíme 16-bitové Windows 3.x alebo dosovské programy, ktoré nemajú uvažovaný preemtívny multitasking, musia sa im vytvoriť podmienky, na ktoré sú zvyknuté – teda môži si robiť s procesorom čo chcú. Jeho stabilita je teda pomerne slabá, a dokonca niekedy kolabuje ešte častejšie ako Windows 3.x.
V tejto verzii sa prvý raz objavuje aj podpora štandardu nazývaného Plug&Play. Ide o automatické nastavovanie parametrov prídavných zariadení ako sú zvukové či sieťové karty, a pod. Pri práci so súbormi používa Windows 95 tzv FAT systém ukladania súborov na disk, používaný u MS DOS, ktorý je rozšírený o možnosť pridelenia mien súborov dlhých až 255 znakov.
Windows 95 predstavuje prechod k sieťam, teda prepojenia viacerých počítačov s možnosťou ich komunikácie. Má zabudované podpory sietí Peer-to-Peer, Novell Netware a TCPIC protokol, umožňujúci komunikáciu prostredníctvom Internetu

Windows 98

Tento operačný systém, ktorý prišiel na trh roku 1998, je priamy následovník Windows 95. Zmeny oproti Windows 95 nie sú také viditeľné, ako to bolo svojho času medzi Windows 95 a Windows 3.x.

V tejto verzii je automaticky prítomný Internet Explorer 4.0 a súčasne sa začal trend integrovania rôznych programov priamo do systému (najskôr Windows Media Player, neskôr Windows Movie Maker a MSN Messenger). Významnou zmenou je plná podpora systému FAT32, čo znamená lepšie využitie pevného disku, ako aj podpora diskov s veľkou kapacitou; podpora nového hardvéru ako DVD a AGP; automatická kontrola a oprava systémových súborov a iné.

...ďalšie operačné systémy od Microsoftu sú Windows NT, 2000, Millennium Edition a XP.

Linux
Jadro tohoto systém podobného profesionálnemu Unixu napísal študent Helsinskej univerzity Linus Torvalds a požiadal programátorov v Internete, aby mu pomohli vychytať chyby. Tým sa stal Linux najrýchlejšie rozvíjajúcim sa operačným systémom a v budúcnosti vážnym konkurentom pre Microsoft.