Temat: System operacyjny. Zadania systemu operacyjnego
System komputerowy (computer system) to układ współdziałających ze sobą dwóch składowych: sprzętu komputerowego (hardware) oraz oprogramowania (software).
1. Wielowarstwowa struktura systemu komputerowego.
Wyróżniamy następujące warstwy:
a) Warstwa sprzętowa;
b) System operacyjny;
c) Programy narzędziowe;
d) Programy użytkowe;
e) Użytkownicy.
Warstwa sprzętowa – zapewnia podstawowe możliwości obliczeniowe; składa się z:
· jednostki centralnej – tu znajdują się najważniejsze elementy odpowiedzialne za prawidłową pracę komputera: płyta główna, zasilacz, wentylator, stacje dysków pamięci i optyczne (czasem jeszcze stacje dyskietek);
· urządzeń wejścia (WE) – klawiatura, mysz, mikrofon, skaner, itp
· urządzeń wyjścia (WY) – monitor, drukarka, głośniki, itp
Oprogramowanie systemowe – kontroluje i koordynuje użycie zasobów sprzętowych poprzez różne programy użytkowe.
Oprogramowanie narzędziowe – wspomaga zarządzanie zasobami sprzętowymi poprzez dogodne interfejsy użytkowe oraz usprawnia i modyfikuje oprogramowanie systemowe.
Oprogramowanie użytkowe - określa sposób, w jaki zostają użyte zasoby systemowe do rozwiązywania problemów obliczeniowych zadanych przez użytkownika (kompilatory, systemy baz danych, gry, oprogramowanie biurowe).
Użytkownicy - ludzie, urządzenia, inne komputery, które mają bezpośredni kontakt z oprogramowaniem użytkowym, realizują różne zadania za pomocą programów użytkowych na sprzęcie komputerowym pod nadzorem systemu operacyjnego.
System operacyjny (operating system lub OS) - to program lub układ wielu programów umożliwiający komunikację między komputerem a użytkownikiem. Z punktu widzenia użytkownika komputera system operacyjny pomaga mu komunikować się ze sprzętem (także tym udostępnionym przez sieć) oraz tworzy środowisko, w którym uruchamia on potrzebne aplikacje. Ważną cechą wielu systemów operacyjnych jest tak zwany graficzny interfejs użytkownika (Graphical User Interface), który za pomocą grafiki ułatwia użytkownikowi korzystanie z komputera.
Zadaniem systemu operacyjnego jest tworzenie bezpiecznego i niezawodnego środowiska, w którym użytkownik może wykonywać swoje prace w sposób wygodny i wydajny.
Pod względem sposobu komunikacji z użytkownikiem rozróżniamy:
• systemy tekstowe - komunikujące się za pomocą wydawanych z linii poleceń komend, np. DOS,
• systemy graficzne - komunikujące się za pomocą graficznych okienek i symboli (ikon), np. Windows, Linux.
W każdym systemie operacyjnym występują mniej lub bardziej wyodrębnione, warstwy spełniające różne funkcje. Są to:
• jądro - warstwa odpowiedzialna za wykonywanie podstawowych zadań systemu operacyjnego;
• powłoka - specjalny program, który służy do komunikacji użytkownika z systemem operacyjnym;
• system plików - warstwa odpowiedzialna za sposób organizacji i zapisu danych na nośniku.
Pod względem architektury systemy operacyjne dzielimy na systemy z:
• jądrem monolitycznym - o najprostszej strukturze. Zaletą ich jest stabilność, prostota, łatwość komunikacji między różnymi modułami jądra, a wadą trudność w rozwijaniu programu oraz wykrywaniu błędów. Przykładami takiego jądra mogą być: Linux, OpenBSD.
• mikrojądrem - jest uboższy niż jądro monolityczne i odpowiedzialny za podstawowe funkcje niezbędne do pracy systemu operacyjnego. Bardziej złożone zadania wykonywane są przez specjalne bloki funkcjonalne lub jako zwykłe procesy w trybie użytkownika, a nie w trybie jądra.
• jądrem hybrydowym - łączy ono w sobie cechy obydwu powyższych jąder. Podstawowe funkcje niezbędne do pracy systemu operacyjnego działają w trybie jądra, pozostałe również, tylko z mniejszym priorytetem. Dzięki temu zachowana jest stabilność jądra monolitycznego do najważniejszych zadań. Obecnie większość systemów operacyjnych oparta jest na jądrze hybrydowym (np. rodzina MS Windows).
Cechy jądra systemu operacyjnego:
• wielozadaniowość — możliwość równoczesnego uruchamiania wielu procesów (programów i aplikacji),
• wielowątkowość - w ramach jednego procesu wykonywanie kilku niezależnych wątków,
• skalowalność - możliwość rozwoju lub miniaturyzacji sprzętu,
• wywłaszczalność - zdolność jądra do wstrzymania aktualnie wykonywanego zadania, aby umożliwić działanie innemu (dzięki temu zawieszenie jednego procesu nie powoduje blokady całego systemu).
Najważniejsze cechy decydujące o użyteczności systemu:
• łatwość instalacji i użytkowania systemu,
• współegzystencja z innymi systemami - możliwość czytania i zapisywania danych na partycjach innych systemów oraz współpraca i wymiana danych pomiędzy komputerami w sieci lokalnej i Internecie,
• zgodność sprzętowa - możliwość instalacji na konkretnym komputerze utrudnia czasem brak odpowiednich sterowników do określonych urządzeń,
• wymiana danych - możliwość czytania i wymiany dokumentów między różnymi aplikacjami przystosowanymi do różnych systemów,
• przystosowanie do pracy w Internecie tzn., możliwości i wygoda w przeglądaniu witryn, wymiany protokołów internetowych itp.
• cena,
• liczba aplikacji działających na danym systemie - nawet najlepiej działający system będzie niewiele wart, jeśli nie będzie posiadał bogatego oprogramowania przystosowanego do swojej platformy,
• lokalizacja (możliwość porozumiewania się z systemem w języku narodowym).
2. Zadania systemu operacyjnego
• Zarządzanie zasobami maszyny. System operacyjny optymalizuje wykorzystanie poszczególnych urządzeń wchodzących w skład komputera oraz steruje nimi. Specjalne moduły wchodzące w skład systemu operacyjnego (sterowniki) udostępniają aplikacjom jednolity sposób programowania urządzeń (interfejs), dzięki czemu każdy nowy sprzęt będzie współdziałać ze wszystkimi aplikacjami, o ile jego producent przygotuje odpowiedni sterownik.
• Gromadzenie danych na dyskach i zarządzanie nimi. Każdy system operacyjny jest wyposażony w moduł obsługujący system plików. System plików to struktura danych umieszczonych na dysku, która pomaga logicznie uporządkować dane, dzieląc je na pliki i grupując w folderach.
• Maszyny wirtualne. System operacyjny udostępnia aplikacji tzw. maszynę wirtualną, czyli uproszczony obraz komputera, na którym pracuje aplikacja. W ramach maszyny wirtualnej system udostępnia aplikacji informacje dotyczące komputera oraz dodatkowe rozszerzenia, które ułatwiają pracę (np. folder udostępniony przez sieć aplikacja widzi tak samo, jak użytkownik znajdujący się na lokalnym dysku; aplikacja korzystająca z takiego folderu nie zajmuje się obsługą sieci; aby mogła go użytkować, system operacyjny udostępnia go jako folder lokalny).
• Wielozadaniowość. Na jednym komputerze może działać wiele aplikacji jednocześnie. Każda otrzymuje własną maszynę wirtualną i może działać tak, jakby była jedyną aplikacją pracującą na komputerze. Dzięki temu nie trzeba specjalnie przystosowywać aplikacji, aby mogła „podzielić się" komputerem z innymi programami (np. poprzez udostępnienie możliwości procesora innej aplikacji).
• Interakcja z użytkownikiem. Tę rolę spełnia zewnętrzna warstwa systemu, nazywana powłoką (shell), która umożliwia użytkownikowi uruchomienie aplikacji. W środowiskach graficznych do tej części systemu zalicza się również standardowe elementy interfejsu wykorzystywane przez aplikacje, np. standardowe okienka dialogowe, kontrolki itd.
• Komunikacja z innymi maszynami. To jeden z najważniejszych elementów systemu. Dzięki modułom obsługującym sieć mamy dostęp zarówno do Internetu, jak i do dysków komputera stojącego na sąsiednim biurku lub do drukarki sieciowej.
Ćwiczenie 1
Sprawdź, jaki system operacyjny jest zainstalowany na Twoim komputerze.
Aby sprawdzić, jaki system operacyjny został zainstalowany na naszym komputerze, należy kliknąć na ikonę Mój Komputer, a następnie na lewym panelu otwieramy zakładkę (rys. 1.2). Pojawia się okno , na którym widoczna jest nazwa systemu operacyjnego, na kogo jest zarejestrowany oraz podstawowe para-
metry, jak rodzaj procesora i wielkość pamięci RAM.
Ćwiczenie 2
Wyszukaj w Internecie lub dostępnej literaturze fachowej i czasopismach informacje dotyczące wad i zalet wybranych systemów operacyjnych z rodziny MS Windows.
3
marwek