Zadaniem systemu operacyjnego jest utworzenie środowiska dla uruchamiania i pracy programów. Zadanie to jest realizowane poprzez setki (a nawet tysiące) funkcjonalnych pakietów systemu operacyjnego. Zadaniem poszczególnych funkcji może być np. wyświetlenie ciągu znaków na ekranie, lub odczytanie sekwencji naciśniętych klawiszy.
System operacyjny zarządza czterema typami operacji:
- uruchamianiem, nadzorem i zakończeniem procesów aplikacji. Zadaniem systemu operacyjnego jest wczytanie aplikacji do pamięci i jej uruchomienie.
- alokacją pamięci. Zadaniem systemu jest przydzielenie aplikacji potrzebnej jej ilości pamięci i zwolnienie obszarów pamięci dłużej nie używanych.
- operacjami wejścia-wyjścia (I/O) plików. System plików (ang. File system) jest integralną częścią systemu operacyjnego. Jego zadaniem jest zarządzanie likami przechowywanymi w pamięci masowej. System plików nadzoruje: tworzenie, otwieranie, kasowanie, zmienianie nazw plików i katalogów, oraz przesyłanie danych do i z pliku. Zadaniem systemu operacyjnego jest również zlokalizowanie pliku na dysku i odtworzenie jego logicznej struktury[1].
- urządzeniami wejścia-wyjścia. Ostatnim zadaniem systemu operacyjnego jest porozumiewanie się z urządzeniami wejścia-wyjścia, takimi jak karta graficzna, klawiatura czy myszka. Program komunikuje się z urządzeniem przez systemowy sterownik urządzenia (ang. Device driver).
System operacyjny składa się z kilku warstw. Najniższą jest BIOS. Warstwa ta udostępnia różne usługi pozostałej części systemu operacyjnego, związane z wymianą informacji pomiędzy urządzeniami komputerowymi — dyskiem, klawiaturą, ekranem, portami. Drugą, wyższą warstwę tworzy jądro systemu (ang. Kernel), który pośredniczy pomiędzy programami a usługami BIOS. Gdy BIOS odczytuje sektory dysku z częściami pliku, to kernel składa je tworząc plik i udostępniając go programowi. Kernel oddaje do dyspozycji funkcje znane razem jako API, (ang. Application programing interface). Trzecią i najwyższą warstwą jest program, który odpowiada za komunikację z użytkownikiem — do jego zadań należą min. operacje na plikach czy uruchamianie programów użytkowych.
W podrozdziale umieściliśmy jedynie "encyklopedyczne" informacje o większości popularnych systemów operacyjnych. Ograniczeni objętością książki opisaliśmy budowę jednego systemu. Kierując się popularnością produktów firmy Microsoft wybraliśmy do tego celu system Microsoft Windows 2000.
CP/M (ang. Control Program for Microcomputer) — system operacyjny opracowany w 1974 r. przez Garry'ego Kildella z firmy Intel dla komputerów z procesorami 8080 i Zilog Z80. System ten uznawany jest za protoplastę DOS-a, ponieważ po ukazaniu się mikroprocesorów 16-bitowych z rodziny i-8086 i pochodnych, doczekał się, opracowanego przez Seattle Computer Products, emulatora 86-QDOS, który z kolei został sprzedany firmie Microsoft, posiadającej kontrakt z IBM na dostarczenie systemu operacyjnego do przygotowywanego wówczas komputera IBM PC. W efekcie w 1981 r. ujrzał światło dzienne MS-DOS 1.0
Wielodostępny system o założeniach zbliżonych do UNIX-a, choć w obejściu zupełnie odmienny. Powstał w drugiej połowie lat '70 wraz z architekturą VAX Digital. Ponieważ powstawał równolegle ze sprzętem, dla którego jest przeznaczony nie został praktycznie przeniesiony na inne platformy systemowe.
Pod tą nazwą kryje się kilkanaście zupełnie różnych systemów operacyjnych — są między nimi systemy wielodostępne, czasu rzeczywistego, i inne — stosowanych na 16-bitowych minikomputerach PDP-11 Digitala, oznaczonych wspólną końcówką "-11" (RSTS-11, RT-11, RSX-11, CAPS-11...).
Historia DOS-a (ang. Disk operating system) rozpoczyna się w 1981 roku. Microsoft kupuje od Seattle Computer Products 86-DOS by wypełnić zobowiązania kontraktu z IBM na system operacyjny do przygotowywanego komputera IBM PC, modyfikuje go tak, by mógł pracować na IBM PC i nazywa MS-DOS. Pierwsza wersja beta zaczyna pracować na IBM PC w lutym 1981 roku. W sierpniu 1981 roku pokazany zostaje MS-DOS 1.0, zajmujący 13K dysku i pracujący na 8K pamięci operacyjnej. W listopadzie 1981 roku dodana zostaje obsługa dwustronnych dyskietek 320K. Dwa lata później, w 1983 roku, wraz z IBM PC/XT pojawia się napisany praktycznie od nowa MS-DOS 2.0, z hierarchiczną strukturą katalogów i możliwością instalowania sterowników do urządzeń; zajmuje 41 KB, pracuje na 24 KB pamięci. Na początku 1984 roku dodane jest wsparcie dla języków narodowych. Oddany do użytku w sierpniu 1984 roku MS-DOS 3.0 pozwala na stworzenie rozszerzonej partycji na dysku, liczącej do 32 MB i ma wbudowaną obsługę stacji 1,2 MB; system zajmuje 60 KB na dysku. Wersja 3.1 dodaje obsługę sieci, 3.2 — obsługę dyskietek 3,5-calowych 720 KB. W listopadzie 1985 roku pojawia się Microsoft Windows — nakładka graficzna na DOS. Wersja 3.3 z maja 1987 roku pozwala na definiowanie dysków logicznych w rozszerzonej partycji dysku twardego, wprowadzone zostają strony kodowe. W czerwcu 1988 roku MS-DOS 4.0 przekracza barierę 32 MB dla partycji, wspiera teraz pamięć rozszerzoną. System zajmuje 108 KB, pracuje w 75 KB pamięci operacyjnej. Wersja 5.0 z 1991 roku ma wsparcie dla wysokiej pamięci, system pomocy i program do zarządzania zawartością dysku (MS-DOS Shell). System zajmuje 118 KB, pracuje w 60 KB pamięci. Wersja MS-DOS 6.0, z roku 1993, zostaje wyposażona w zestaw programów narzędziowych do przygotowywania kopii zapasowych, ochrony przed wirusami, defragmentacji dysku, kompresji dysku, zarządzania pamięcią. Ma także wsparcie dla napędów CD-ROM, zarządzanie poborem mocy pozwalające na oszczędność baterii na komputerach przenośnych. MS-DOS 7.0 już nie wychodzi, choć tak początkowo nazywano projekt Chicago firmy Microsoft, który znamy jako Windows 95.
W połowie 1990 r. pojawia się DR-DOS firmy Digital Research, przejętej przez Novella w 1991 r., co zaowocowało zmianą nazwy produktu na Novell DOS a następnie na Caldera Open DOS/DR-DOS. System jest w pełni zgodny z MS DOS-em, wyposażony we wbudowane funkcje obsługi sieci, znacznie ulepszone zarządzanie pamięcią EMS/XMS i wbudowany menedżer zadań. Znany jest także Free DOS, darmowy projekt programistów związanych z Free Software Foundation.
produkt rosyjskiej firmy PhysTechSof, wyposażony w funkcje sieciowe, udostępniający bootmanager-a i możliwość korzystania z kompresowanych "w locie" podkatalogów. Obecnie jest to system bardzo rozszerzony, z interpreterem REXX-a i kilkoma innymi usprawnieniami, nie sprawiający także kłopotu w roku 2000 (pamiętajmy, że Microsoft nie gwarantuje zgodności z rokiem 2000 starych wersji MS-DOS).
Systemy operacyjne oparte na DOS-ie skonstruowane były w myśl zasady: jeden komputer, jeden użytkownik, jeden uruchomiony program.
System QNX powstał w roku 1982, w wyniku prac badawczych nad technikami komunikacji międzyprocesorowej prowadzonych na Uniwersytecie Waterloo w Kanadzie i był zarazem następcą idei systemu operacyjnego Thoth, zaimplementowanego dla mikrokomputera IBM PC pod pierwotną nazwą QUNIX przez Dana Dodge'a i Gordona Bella. QNX różni się od UNIX-a kilkoma właściwościami, np. strukturą modułową i architekturą wykorzystującą model klient-serwer. Jego struktura nie opiera się na monolitycznym jądrze — system składa się z wielu współpracujących ze sobą modułów zwanych zadaniami administrującymi, które kooperują za pośrednictwem niewielkiego jądra, odpowiedzialnego niemal wyłącznie za zarządzanie zadaniami i przesyłanie komunikatów między nimi (ang. Mikrokernel). Obecnie dostępny QNX jest bardzo nowoczesnym systemem operacyjnym. Z serwera WWW jego producenta można ściągnąć jednodyskietkową wersję demonstracyjną tego systemu, zawierającą nie tylko powłokę graficzną (GUI), ale także program umożliwiający obsługę modemowego połączenia z Internetem, przeglądarkę WWW, edytor tekstów i kilkanaście stron dokumentacji w HTML-u, w tym strony interaktywne, które przetestują komputer.
UNIX jest jednym z najpopularniejszych systemów operacyjnych na świecie. Znak towarowy UNIX należy do The Open Group, ale pierwotnie system ten był opracowywany przez Kena Thompsona i Dennis Ritchie. System UNIX od zawsze był wielodostępnym i wielozadaniowym sieciowym systemem operacyjnym, co oznacza, że z założenia mógł łatwo łączyć się z innymi maszynami, obsługiwać jednocześnie wielu użytkowników i wykonywać dla nich wiele zadań w tym samym czasie. Jego początki sięgają czasów, gdy w powszechnym użyciu były nie komputery osobiste, lecz mainframe-y, zaś dostęp do centralnych zasobów odbywał się za pomocą terminali. Ze względu na bezpieczeństwo danych w systemach UNIX-owych każdy użytkownik musi podać nazwę swojego konta, czyli zalogować się, przed rozpoczęciem pracy. Dostęp do konta jest chroniony hasłem. Użytkownik wpisując hasło potwierdza, że rzeczywiście jest tym, za kogo się podaje.
Dla niemal każdej platformy sprzętowej istnieje wersja systemu UNIX. Wielu producentów zakupiło kod źródłowy i wydało swoje własne wersje systemu. Na przestrzeni lat duży wpływ na obecny wygląd systemu mieli producenci, tacy jak IBM, Hewlett-Packard, Sun i inni, ale nie tylko oni go modyfikowali. Gdy powstała pierwsza wersja UNIX-a, jej kod źródłowy darmowo udostępniono szkołom średnim i uniwersytetom. Od samego początku istnienia UNIX-a olbrzymi wpływ na jego rozwój miały dwie szkoły — University of California w Berkeley oraz Massachusetts Institute of Technology.Jednocześnie ludzie na całym świecie zaczęli tworzyć własne programy narzędziowe pracujące w tym środowisku. Niestety, rozwój ten nie był w żaden sposób koordynowany, co zaowocowało wieloma różnicami między różnymi wersjami systemu. W końcu jednak zaczęły pojawiać się standardy. W systemie UNIX wiele z nich objęto standardem IEEE POSIX.1.
System UNIX ma też i wady. Jedną z nich jest duża pojemność dysku, jakiej wymaga nawet do standardowej instalacji. Jest również drogi, szczególnie w wersji dla komputerów PC. Wady systemu UNIX stwarzają szansę dla Linuksa, który został zaprojektowany tak, by był mały, szybki i niedrogi, i od początku projektowano go z myślą o stworzeniu systemu operacyjnego dla komputerów domowych i niewielkich serwerów. Z perspektywy czasu wszystko wskazuje na to, iż projektanci odnieśli sukces.
MacOS jest systemem operacyjnym z graficznym interfejsem użytkownika (GUI), działającym na komputerach Macintosh; jego producentem jest Apple. Przez długi czas był wzorem dla innych systemów operacyjnych jako przyjazny dla użytkownika.
Koncepcja interfejsu graficznego, z oknami, w których będą uruchamiane programy, powstała w latach siedemdziesiątych w laboratoriach firmy Xerox w Palo Alto w Kalifornii. W 1977 roku zaprezentowano komputer Xerox Star, w którym posługiwano się myszką do pracy z oknami i ikonami na ekranie, nie wszedł jednak do masowej produkcji. W połowie 1993 roku w zespole przygotowującym Windows znalazł się jeden z pracowników ośrodka PARC. Później pojawił się komputer o nazwie Lisa — prekursor komputerów Macintosh — stworzony przez Apple, z oknami i myszką jako urządzeniem wejściowym.
Microsoft tworząc Windows nie wymyślił więc ani środowiska graficznego, ani myszki czy okien — potrafił jednak skorzystać z doświadczeń swoich poprzedników, tworząc swoje środowisko graficzne Microsoft Windows, a później rozwijając je w systemy operacyjne Windows NT i Windows 98.
O istnieniu Microsoft Windows świat dowiedział się 10 listopada 1983 roku, ale dopiero dwa lata później, 18 listopada 1985 roku, można było obejrzeć gotowy produkt. Pierwsza wersja Windows nie cieszyła się dużą popularnością. Konkurencja ze strony komputerów Apple Macintosh i ich graficznego systemu operacyjnego była jeszcze wtedy zbyt silna. Dopiero od czasu pojawienia się wersji 3.0 w 1990 roku Windows-y zyskują na popularności. Sukces firmy Microsoft przypieczętowała premiera, w październiku 1992 roku, wersji Windows for Workgroups 3.1. Nowa wersja Windows posiadała wbudowaną obsługą sieci dla grupy roboczej, oraz sieci bezpośrednich połączeń miedzy komputerami. Jest to środowisko pomyślane dla połączenia małych grup komputerów, udostępnienia w sieci ludziom pracującym obok siebie dysków i drukarek, możliwości wymiany poczty, bez stawiania specjalnych serwerów. Zawiera ona między innymi okrojoną wersję programu poczty elektronicznej Microsoft Mail, terminarz Microsoft Schedule+ oraz sieciową grę karcianą Hearts. Poprawiona wersja tej odmiany Windows —Windows for Workgroups 3.11 — zawiera oprogramowanie do wysyłania i odbierania faksów, oraz 32-bitowy dostęp do plików.
Były to ostatnie wersje Windows zaprojektowanego jako środowisko graficzne dla DOS-a. Produkt początkowo znany jako Windows 4.0 ukazał się już jako system operacyjny Windows 95, by po kilku latach przejść w Windows 98.
Ocenia się, że do czasu ukazania się Windows 95[2] na świecie używano ponad pięćdziesięciu milionów egzemplarzy systemu Windows.
NetWare firmy Novell jest sieciowym systemem operacyjnym. Środowisko sieci opartej o NetWare procuje w architekturze klient/serwer. Rolę serwerów pełnią komputery klasy PC z systemem operacyjnym Novell NetWare 4.x, 5.x, ich klientami są komputery pracujące pod kontrolą systemów operacyjnych Dos, Windows 3.11, Windows 95/98, Windows NT/2000 z zainstalowanym oprogramowaniem Novell Klient. Serwery Netware udostępniają następujące usługi:
· wysokowydajny serwer plików
· usługi drukowania kolejkowego oraz NDPS
· serwisy internetowe: www, ftp, news, LDAP
Dodatkowo zpewniają wydajne środowisko pracy dla aplikacji Java oraz stanowia platformę dla wielu programów do których należy zaliczyć: system pracy grupowej GroupWise, system baz danych Oracle 8 i serwer aplikacji IBM WebShpere. Dzięki zintegrowaniu z katalogiem NDS (Novell Directory Services) przy użyciu serwerów NetWare można tworzyć duże, wieloserwerowe, centralnie zarządzane sieci korporacyjne, które cechuje wysoka skalowalność i łatwość administracji.
GeoWorks to środowisko graficzne dla komputerów IBM PC, które stanęło do walki z Microsoft Windows i IBM OS/2. W 1991 roku pojawia się wersja GeoWorks Ensemble, później GeoWorks Pro. Interfejs graficzny GEOS, na którym opierał się GeoWorks, był równie łatwy w użyciu jak Windows, a przy tym szybszy na "słabszych" komputerach klasy AT i 386, wyposażonych w małą ilość pamięci operacyjnej. Przypominał nieco Motif, jeden z interfejsów systemu Unix. Dołączono kilka podstawowych aplikacji, takich jak kalkulator, kalendarz, program graficzny czy edytor tekstu, a także gry — Solitare i Tetris.
Na początku lat dziewięćdziesiątych firma Quarterdeck zaprezentowała dwie wersja systemu operacyjnego: Desqview oraz Desqview/X. Desqview pozwalał na pracę wielu aplikacji jednocześnie (ang. Multitasking), miał przy tym mniejsze wymagania co do pamięci operacyjnej niż Windows. Desqview/X zawierał także interfejs X/Window, pozwalający na połączenie się z inną maszyną zawierającą to oprogramowanie, taką jak Sun i uruchamianie na niej zdalnie programów.
Ponieważ system Windows 98 jest jedynie posiadającą zintegrowaną obsługę standardu USB i pozbawioną części błędów wersją systemu Windows 95, oba systemy przedstawimy łącznie. Najważniejsze cechy systemów Windows 9x, odróżniające je od poprzednich systemów operacyjnych firmy Microsoft, to:
- 32-bitowy tryb adresowania pamięci
- wielozadaniowość
- obsługa systemu VFAT( obsługa długich nazw plików i katalogów[3]) i systemu FAT-32
- zintegrowana obsługa sieci
- ulepszony interfejs użytkownika
W roku 1988 firma Microsoft powołała zespół opracowujący Windows NT. Jego celem miało być stworzenie nowoczesnego, w pełni 32-bitowego, stabilnego i wielofunkcyjnego systemu operacyjnego. Ten pomysł również nie był do końca autorskim opracowaniem giganta z Redmond — niemal rok wcześniej odbyła się premiera nowego systemu operacyjnego OS/2 , napisanego wspólnie z IBM. Sam Microsoft zrezygnował ze współtworzenia systemu OS/2 dopiero w 1990 r., a więc wówczas, gdy w OS/2 istniały już: HPFS — system plików dużo wydajniejszy od FAT, interpreter języka skryptowego REXX oraz graficzny interfejs użytkownika w postaci aplikacji Presentation Manager[4]. Początkowo recenzenci oceniali zresztą, że OS/2 jest bardziej zaawansowany pod względem technologicznym niż Windows NT. Chociaż system zdobył dość liczną rzeszę wiernych mu do dziś użytkowników, przez dziwną politykę marketingową IBM w 1997 r. ostatecznie oddał pole swojej najbliższej konkurencji. Na rynku zatem z jego początkowych idei zostało jedynie to, co zasymilował Windows NT.
System którego premiera odbyła się w 1991 roku był początkowo zaprojektowany dla nieprodukowanej już platformy sprzętowej wykorzystującej procesor Hobbit. W krótkim czasie został przeniesiony na komputery PowerPC firmy Motorola, by w końcu "doczekać się" implementacji na komputerach z procesorami Intel-a. System w 100% oryginalny, czego bezpośrednią konsekwencją są: z jednej strony niemożliwość uruchomienie jakiejkolwiek aplikacji napisanej dla systemów DOS, UNIX, czy Windows, z drugiej strony — brak charakterystycznych dla tych systemów problemów związanych z wymogiem zachowania kompabitylności z ich wcześniejszymi wersjami. Mocną stroną systemu firmy Be jest jego doskonale opracowana wielowątkowość (ang. Multithreading).
Linux został stworzony przez Linusa Torvaldsa z Uniwersytetu Helsińskiego w Finlandii. Linus oparł Linuksa na niewielkiej implementacji UNIX-a dla komputerów PC o nazwie minix. Linux po raz pierwszy został pokazany publicznie pod koniec 1991 r. W listopadzie tego samego roku opublikowano wersję 0.10. Już miesiąc później, w grudniu, pojawiła się wersja 0.11. Linus postanowił, że kod źródłowy systemu będzie dostępny darmo i dla każdego, i zachęcił wszystkich do rozwijania go w przyszłości. Udało się. Obecnie Linux jest rozwijany pod kierownictwem Linusa przez ludzi na całym świecie porozumiewających się ze sobą dzięki Internetowi.
Mocne strony Linuksa:
- Pełna wielozadaniowość — system pozwala na równoczesne wykonywanie wielu zadań i odczyt z wielu urządzeń.
- Pamięć wirtualna — Linux może wykorzystywać część twardego dysku jako pamięć wirtualną, zwiększając tym samym wydajność systemu dzięki przechowywaniu aktywnych procesów w pamięci RAM i umieszczaniu rzadziej wykorzystywanych lub nieaktywnych obszarów pamięci na dysku twardym. Pamięć wirtualna pozwala na wykorzystanie całej pamięci komputera oraz lepszą obsługę systemu plików i zabezpiecza przed wystąpieniem segmentacji pamięci.
- System X Window — system X Window jest graficznym środowiskiem użytkownika w systemach UNIX-owych. Ma on olbrzymie możliwości, obsługuje wiele aplikacji i jest standardem przyjętym w przemyśle.
- Wbudowana obsługa sieci — Linux wykorzystuje protokoły TCP/IP, IPX/SPX oraz usługi sieciowe, łącznie z NFS (Network File System) i NIS (Network Information Service). Łącząc swój komputer z innym poprzez kartę sieciową lub modem, możesz uzyskać dostęp do Internetu.
- Dzielone biblioteki — każda aplikacja korzysta i dzieli z innymi standardową bibliotekę podprocedur, co oszczędza sporo miejsca na dysku twardym, ponieważ procedury te nie muszą być pisane od nowa i ich kopie nie muszą towarzyszyć aplikacjom.
- Kompatybilność ze standardem IEEE POSIX.1 — dzięki temu Linux jest zgodny z wieloma standardami ustanowionymi dla wszystkich systemów UNIX-owych.
- Własny kod źródłowy — w jądrze systemu nie ma ani linijki kodu z AT&T czy też innego źródła firmowego. Oprogramowanie Linuksa jest rozwijane przez inne organizacje takie jak komercyjne firmy, projekt GNU, hakerów oraz programistów z całego świata.
- Niższa cenę od większości innych systemów i klonów UNIX-a — jeśli tylko masz cierpliwość, czas i stałe łącze, możesz za darmo pobrać Linuksa z Internetu.
- Wydłużony okres przydatności starszych komputerów — Linux działa bardzo sprawnie na starszych komputerach typu x386 lub x486.
- Oprogramowanie GNU — w systemie Linux można uruchamiać olbrzymią liczbę darmowego oprogramowania udostępnianego na zasadzie licencji GNU GPL. W Internecie można znaleźć wszystko — od narzędzi i aplikacji (GNU C i GNU C++) poprzez programy do administrowania systemem (linuxconf itd.) i gry (na przykład GNU Chess, GNU Civilization i Quake).
System Linux rozpowszechniany jest w kilku wersjach (tzw. dystrybucjach). Poniżej wymienimy te najbardziej znane: Corel, Debian (chyba ostatnia dystrybucja rozwijania wyłącznie przez entuzjastów systemu Linux), Red Hat, Mandrake (wersja Red Hat-a zoptymalizowana pod kątem wykorzystania możliwości procesorów Pentium), OpenLinux, Slackware (jedna z pierwszych dystrybucji systemu), SuSE.
Najnowszym systemem operacyjnym Microsoftu jest Windows 2000, łączący zalety systemu Windows NT i Windows 98 oraz posiadający wiele nowych, własnych rozwiązań. Ten nowy sieciowy system operacyjny stanowi solidną podstawę dla budowania systemów informatycznych i komunikacyjnych wszelkich rozmiarów. Obecnie rodzina produktów Windows 2000 zawiera: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server oraz Windows 2000 Datacenter Server. Choć wszystkie one oparte są na tym samym rdzeniu, każda wersja posiada specyficzne właściwości i składniki zaprojektowane w celu obsługi unikalnych zastosowań:
Windows 2000 Professional -
Windows 2000 Professional został zaprojektowany głównie jako klient sieci Windows 2000. Może jednak pełnić także funkcję klienta innych sieci, włącznie z Windows NT i NetWare, oraz może funkcjonować jako samodzielny system w komputerze. Windows 2000 Professional zastąpił Windows NT 4 Workstation i obecnie jest zalecanym przez Microsoft klientem sieci.
Ta wersja Windows 2000 jest tak przygotowana, aby jak największą wydajność miały najważniejsze aplikacje oraz aby móc uzyskać jak najszybszy dostęp do zasobów Interne...
maciejle1