systemy operacyjne.docx

Systemy operacyjne

System operacyjny jest to najprościej można powiedzieć, że jest to jedyny typ oprogramowania dzięki któremu pracuje komputer  i z którego korzysta każdy użytkownik.

To system operacyjny umożliwia uruchamianie wszystkich innych programów.

System operacyjny jest programem nadzorującym pracę wszystkich urządzeń systemu komputerowego: jednostki centralnej, pamięci zewnętrznej (CD-ROM, dyskietka), klawiatury, myszy, monitora, karty graficznej, kart rozszerzających (np.: karta muzyczna, modem), drukarki oraz tworzy środowisko, w którym pracują inne programy (np.: edytor tekstu, gry komputerowe).

System operacyjny pełni następujące funkcje:

- zapewnia obsługę dialogu między użytkownikiem a komputerem;

- nadzoruje wymianę informacji między poszczególnymi urządzeniami systemu komputerowego;

- zarządza pamięcią operacyjną;

- ułatwia tworzenie i uruchamianie innych programów;

- organizuje zapis informacji na dysku;

- sygnalizuje błędy;

- zarządza zasobami komputera, m.in.: procesorem (a dokładniej czasem procesora), pamięcią,    urządzeniami peryferyjnymi oraz przydzielaniem zasobów procesom;

- chroni dane i pamięci - tak aby jeden proces, w wyniku błędu lub zamierzonego działania nie mógł zniszczyć lub pozyskać danych innego procesu.

System operacyjny jest ładowany do pamięci na początku pracy komputera. Program ten ma bardzo specyficzny charakter: w przeciwieństwie do programów użytkowych (aplikacji) nie korzysta z żadnych gotowych funkcji, tylko sam je udostępnia, a więc od niego zależą rzeczywiste możliwości wykorzystania sprzętu komputerowego.

Historia systemów operacyjnych

Kiedy w 1975 roku Bill Gates wraz z kolegą z liceum Paulem Allenem założył Microsoft nikt nie przypuszczał, że firma stanie się monopolistą na rynku nie tylko pod względem samego sprzętu komputerowego, ale również pod względem oprogramowania. W 1981 roku Gates wykupił od firmy Sattle Computer Products licencję na system QDOS (Quick Dirty Operating System) – produkt Tima Patersona. Microsoft dokonał przeróbek i dostarczył do oceny firmie IBM system MS-DOS 1.0 (4000 wierszy w asemblerze zajmuje 12kB pamięci). IBM sprzedawało go wraz ze swoim komputerem PC jako PC-DOS. Kolejną wersją był MS-DOS 2.0.

Równocześnie powstawały systemy: Windows i OS/2, który nie zdobył większej popularności, ale po kilku latach przekształcił się w Windows NT – jeden z dzisiejszych filarów Microsoftu. Windows 3.0 stanowił ważny etap w działalności firmy Microsoft. Jego kolejne wersje 3.1, 95, 98 umocniły jeszcze pozycję firmy na rynku systemów operacyjnych. CE, NT/2000/XP/2003, Vista, Longhorn.

Budowa

Systemy operacyjne można podzielić na kilka kategorii dotyczących sposobu komunikacji z użytkownikiem, oraz architektury w jakiej są zbudowane:

1.Pod względem sposobu komunikacji z użytkownikiem rozróżniamy:

Systemy tekstowe - komunikujące się za pomocą wydawanych z lini poleceń komend (pierwsze wersje DOSu)

Systemy graficzne - komunikujące się za pomocą graficznych okienek i symboli (ikon). Obsługa komputera polega na manipulowaniu, za pomocą kursora myszy lub klawiszami, symbolami które odpowiadają określonym zadaniom (Windows, MacOS i inne).

2. Z kolei pod względem architektury, systemy operacyjne dzielimy na:

Monolityczne - o najprostszej strukturze i jednozadaniowe, czyli gdy system może jednocześnie wykonywać tylko jedno zadanie.

Warstwowe - o hierarchicznej strukturze poleceń systemowych, system może już wykonywać w tym samym czasie kilka poleceń (np. nadzorować proces drukowania w czasie edycji tekstu w programie).

Klient serwer - o bardzo rozbudowanej strukturze, gdzie pełnią nadzór nad podrzędnymi systemami zainstalowanymi w poszczególnych komputerach sieci. Aplikacje postrzegane są przez system operacyjny jako "klienci" dostarczających im swoich usług serwerów. "Klienci" komunikują się z serwerami poprzez jądro systemu a każdy serwer pracuje w własnej, wydzielonej i chronionej przestrzeni adresowej pamięci operacyjnej, dobrze odizolowany od innych procesów. Systemy typu klient serwer rozporządzają i wykonują zadania na trzy sposoby:

- wszystkie aplikacje wykonywane są przez serwer a wyniki wyświetlane na ekranie "klienta".

- serwer dostarcza danych dla aplikacji uruchamianych na komputerze "klienta".

- wszystkie komputery współpracują ze sobą jak równy z równym (peer to peer), korzystając wzajemnie ze swoich zasobów.

Rodzaje systemów operacyjnych

DOS (Disk Operation System) jest dyskowym systemem operacyjnym przeznaczonym dla jednego użytkownika, do 16-bitowych mikrokomputerów wykorzystujących procesory rodziny Intel 8086. Wygoda użytkowania oraz zastosowanie systemu, pod nazwą PC DOS dla komputerów IBM PC, zapewniły mu swego czasu dużą popularność. Stworzono bogatą bibliotekę oprogramowania, działającego pod nadzorem systemu MS DOS. Obejmującą bogaty zestaw programów wspomagających pracę biurową, projektowanie, kompilatory języków programowania itp. System ten wywodzi się od systemu o nazwie QDOS, opracowanego przez Seattle Computers - pionierską firmę w dziedzinie budowy i oprogramowania komputerów z procesorem Intel 8086.

Kolejne wersje tego systemu o nazwie 86 DOS zostały w 1981 roku zakupione przez firmę Microsoft i nazwane MS DOS. W tymże samym roku system MS DOS zastosował IBM w komputerze IBM PC, wersja dla tego komputera została nazwana PC DOS i system ten został Charakterystyka systemów operacyjnych nierozerwalnie związany z komputerem osobistym IBM. Miał on być systemem działającym szybko i efektywnie gospodarującym pamięcią dyskową. Założenia te zostały osiągnięte. W krótkim czasie opracowano dla tego systemu wiele programów użytkowych, co zachęciło producentów do instalowania go w wielu komputerach.

Powstało kilka wersji systemu MS DOS: Pierwsza 1.0 (1980 r.) obsługiwała dyskietki jednostronne, 1.1 - dwustronne (8 sektorów/ścieżkę), przy pojemności dyskietki 320KB.

Rok 1982 przyniósł zupełnie zmienioną wersję 2.0, a następnie 2.1. Pozwalały one na korzystanie z dysku stałego, dołączanie nowych urządzeń zewnętrznych, usprawniono działanie systemu, poprawiono błędy z pierwszych wersji (zmieniono format dysku - 9 sektorów/ścieżkę, 360 KB pojemność) oraz organizację katalogu plików zapisanych na dysku. Wersje 3.x były przeznaczone do komputerów IBM PC AT, choć mogły być używane również w starszych modelach. System obsługuje dyskietki o pojedynczej, podwójnej i poczwórnej gęstości zapisu a także dyskietki o średnicy 8 cali (pojemność 1,2 MB) oraz 31 /2 cala (pojemność do 720 KB). W dalszych aktualizacjach dodano wiele nowych poleceń usprawniających działanie systemu takich jak ScanDisk do diagnozowania dysków czy DriveSpace służący z kolei do ich kompresji. Sposób obsługi systemu polegający na drobiazgowym i dokładnym wpisywaniu komend również przysparza wiele kłopotów, chociaż z pewną pomocą przychodzą tu nakładki systemowe typu "Norton Commander" czy "DOS Shell" które ułatwiają sposób nawigacji. Zaletą systemu jest jego popularność, małe wymagania sprzętowe, prosta instalacja i otwartość dzięki czemu może być uruchamiany na wielu komputerach niezależnie od producenta i konfiguracji. W podstawowych zastosowaniach takich jak edycja tekstu, dla tego systemu możemy znaleźć całkiem pokaźną liczbę aplikacji, od prostych notatników, po bardziej zaawansowane aplikacje jak WordPerfect Suite for DOS firmy Corel który zawiera edytor tekstowy Wordperfect, arkusz kalkulacyjny Quatro Pro oraz program do tworzenia prezentacji Corel Presentation. Wszystkie razem zajmują około 30 MB i zadowolą się 450 KB wolnej pamięci operacyjnej. Dla użytkowników mogących pracować w sieci i nie mających zamiaru zrezygnować z korzystania z nowoczesnych programów, istnieje praktyczne rozwiązanie polegające na pracy za pomocą X-serwera. Polega to na tym, że programy są uruchamiane np. na serwerze Linuxowym, natomiast użytkownik pracuje na komputerze PC z zainstalowanym systemem DOS, otrzymując tylko obraz, tak jakby pracował bezpośrednio na serwerze. W ten sposób na komputerach może zresztą równocześnie pracować większa liczba osób unikając jednocześnie instalacji tego samego programu na kilku maszynach i zmniejszając kłopoty związane z administrowaniem całego systemu. Jest to szczególnie użyteczne w szkołach lub innych mniej zasobnych instytucjach posiadających różnego rodzaju "antyki" z małą ilością pamięci i ograniczoną pojemnością dysku.

Windows to ogólna nazwa jednego z najbardziej znanych systemów operacyjnych przeznaczonych na komputery klasy IBM PC.

System został opracowany i jest systematycznie ulepszany przez amerykańską firmę komputerową Microsoft Corporation.

System oparty został na oknach (windows). Otwieranie okien aplikacji, ich zamykanie i przełącznie się pomiędzy nimi odbywa się zwykle za pomocą myszki.

Kolejne wersje wykorzystują coraz to bardziej zaawansowane technologie, umożliwiają intuicyjną i prostą obsługę zaawansowanych aplikacji i kontrolę podłączonych do komputera urządzeń.

Producent wraz z systemem dostarcza użytkownikowi również podstawowe aplikacje tekstowe i graficzne, ściśle współpracujące z systemem zaawansowane pakiety biurowe takie jak MS Office czy MS Works.

16-bitowe środowiska operacyjne

Wczesne wersje Windows były raczej graficznymi interfejsami użytkownika – pulpitami. Wynikało to z faktu, że były one uruchamiane z poziomu systemu operacyjnego MS-DOS i wykorzystywały jego mechanizmy w dziedzinach chociażby obsługi plików. Z drugiej jednak strony nawet owe wczesne 16-bitowe środowiska pracy posiadały pewne cechy pełnoprawnego systemu operacyjnego, posiadając na przykład własny format plików wykonywalnych i własne sterowniki urządzeń (zegara, urządzeń graficznych, drukarek, myszy, klawiatur, czy urządzeń do generowania dźwięku) wykorzystywane przez aplikacje. Środowiska wykorzystujące tę technologię to Windows 1.0, wydany w roku 1985 i Windows 2.0 (rok 1987) wraz z powiązanym środowiskiem Windows/286.

Hybrydy, 16/32-bitowe środowiska operacyjne

Windows/386 wprowadził do środowiska jądro działające w 32-bitowym trybie chronionym procesora i monitor urządzeń wirtualnych. Na okres całej sesji nakładka tworzyła jedno lub więcej środowisk wirtualnych typu 8086, umożliwiając wirtualizację urządzeń (karty graficznej, klawiatury, myszy, zegara i kontrolera przerwań) dla każdego z nich. Widocznym dla użytkownika skutkiem działania tej technologii była możliwość uruchamiania wielu środowisk MS-DOS w trybie wielozadaniowości z wywłaszczeniem, z których każde uruchomione było w oddzielnym oknie (aplikacje graficzne MS-DOS-a wymagały przejścia w tryb pełnoekranowy). Aplikacje przeznaczone dla środowiska Windows były nadal uruchamiane w trybie wielozadaniowości kooperatywnej, a każda była umieszczona w odrębnym środowisku.

Wykorzystując cechy nowego mechanizmu, system operacyjny Windows 95 wprowadził możliwość stosowania długich nazw plików, zaś DOS ze swoimi ograniczeniami nazw plików (8 liter nazwy plus 3 rozszerzenia) został sprowadzony do roli programu ładującego system przy starcie komputera. Windows 95 i jego następcy do wersji ME miały więc dwa jądra, środowiska: uruchamiany zaraz po starcie DOS, a chwilę później środowisko wielozadaniowe (pulpit). Sam DOS był dostarczany wraz z Windows, co sprawiło, że (częściowo) obsługiwał długie nazwy plików, jeśli jego aplikacje były wywoływane spod Windows.

64-bitowe systemy operacyjne[edytuj]

System Windows NT działał na kilku różnych platformach sprzętowych zanim dominującą pozycję na rynku komputerowym (również w dziedzinie zastosowań profesjonalnych) uzyskały komputery osobiste oparte na procesorach rodziny x86. System Windows Vista jest pierwszym produktem firmy, który dla użytkowników końcowych został wydany jednocześnie w wersji 32-bitowej jak i x64, jego następca Windows 7 również jest dostępny w obu wersjach.

Linux to wielozadaniowy, wieloużytkowy, 32-bitowy system operacyjny typu UNIX stworzony przez Linusa Torvaldsa. Pierwsza wersja systemu ujrzała światło dzienne w sierpniu 1991 roku, od tamtej pory system podlega licznym udoskonaleniom dokonywanym przez ogromną grupę programistów mających dostęp do kodu źródłowego systemu, który jest rozpowszechniany na zasadach licencji GPL (General Public License) fundacji FSF. Licencja ta zapewnia powszechną możliwość bezpłatnego użytkowania systemu i brania udziału w jego rozwoju. Jego kod źródłowy jak i sam system jest więc bezpłatny i dostępny dla każdego bez żadnych ograniczeń. Natomiast firmy komercyjne zarabiają, tworząc i sprzedając tzw. dystrybucje Linuksa, czyli wersje instalacyjne, zawierające program, kod źródłowy oraz setki dodatkowych programów użytkowych przystosowanych dla tego systemu zarówno shareware'owych jak i freeware'owych. Cena obejmuje zebranie wszystkich programów w całość, wytłoczenie CD, oraz wydrukowanie podręcznika użytkownika. Poszczególne wersje dystrybucyjne różnią się jakością dołączonej dokumentacji, programem instalacyjnym oraz ilością i aktualnością dołączonego oprogramowania (stąd różnica liczby płyt CD-ROM w poszczególnych dystrybucjach). przy czym coraz częściej można spotkać również darmowe wersje dużych programów komercyjnych na tą platformę takich jak pakiety biurowe StarOffice, Corel World Perfect przeglądarkę Internetową i klienta pocztowego N. Communicatora czy programy graficzne np. Gimp. Darmowe wersje Evaluation można znaleźć na dodatkach CD czasopism komputerowych lub w Internecie Oprócz całkowitej bezpłatności główną zaletą Linuksa są małe wymagania sprzętowe. Do wykonywania podstawowych zadań wystarczy mu komputer 386 z 4 MB pamięci RAM. Poza tym Linux funkcjonuje także sprawnie na innych platformach sprzętowych takich jak: Power-PC, Power-Mac, Atari czy Amiga. Linux stał się już najpopularniejszym systemem dla serwerów internetowych, używany jest przez miliony osób również jako system operacyjny stosowany w biurach i domach - Linux dorównuje (a często przewyższa możliwościami komercyjne systemy UNIXowe. Dostępnych jest ponad 20 odmian Linuxa pochodzących od firm, różnych organizacji i osób prywatnych. Testowa instalacja Linuxa potrzebuje na dysku dwóch dodatkowych partycjach sformatowanych w systemie Ext2: pierwszej na system, i drugiej przeznaczonej na plik wymiany (swap file). Później można uruchamiać linuxa za pomocą LOADIN. EXE z poziomu DOSa lub używając dołączonego do systemu programu startującego LiLo (Linux Loader). Jest to boot manager z którego po starcie systemu można wybrać pod którym systemem operacyjnym chcesz akurat pracować (zakładając że masz zainstalowanych na swoim komputerze więcej systemów). Z poziomu linuxa jest dostęp do partycji Windows 95/98 (FAT 16/32) oraz Windows NT (NTFS - tylko do odczytu). Co ciekawe w Charakterystyka systemów operacyjnychLinuxie możemy również uruchamiać prawie wszystkie 16 i 32 bitowe aplikacje Windows, aby to zrobić potrzebny jest jednak tzw. emulator np. Najpopularniejsze dystrybucje Linuxa to: RedHat (Chip 2/98), Debian, S. u. S. E Linux (PC WK 12/98), SlackWare, Mandera, Caldera OpenLinux. Wszystkie pakiety dystrybucyjne Linuxa bazują na tym samym jądrze (kernelu), a mogą tylko wystąpić różnice pomiędzy wersjami. Kernel zawiera podstawowe funkcje systemu operacyjnego, ładuje niezbędne sterowniki systemu plików, obsługi sieci oraz dołączonych urządzeń i mnóstwo, uruchamianych z linii poleceń narzędziowych programów pomocniczych. Instalacja i późniejsze użytkowanie systemu w zależności od wersji nie należy do specjalnie łatwych i wymaga już pewnej znajomości komputera (to nie to co instalacja Windows), musimy przeznaczyć mu osobną partycję Ext2 na HD i odpowiadać na szereg niezrozumiałych pytań zadawanych przez program instalacyjny. Linux podobnie jak większość nowoczesnych systemów operacyjnych ma wygodny i łatwy w użyciu interfejs graficzny, podobny również do Windowsowych okienek, tak zwany X-Window. Prawdopodobnie najprostszą a zarazem najbardziej popularną wersją jest S. u. S. E. Jeżeli BIOS twojego komputera pozwala na ładowanie systemu operacyjnego wprost z CD-ROM'u (W opcji Boot Device zakładki Advanced CMOS Setup powinien być CD-ROM), to proces instalacji skróci się do wykonania kilku w miarę prostych czynności, gdyż system umieszczony jest na tzw. płycie bootowalnej. Użytkownicy SuSE Linuxa będą mogli w pełni wykorzystać możliwości swoich kart graficznych z akceleratorem, w tym najnowszych pracujących z magistralą AGP i obsługujących DVD. System obsługuje także karty video, a zestaw sterowników do najnowszych kontrolerów SCSI i napędów dysków wymiennych stawia go niemal na równi z innymi komercjalnymi systemami. Wspomniany X-Windows to specyficzne środowisko graficzne Linuxa które do złudzenia przypomina Windosowe okienka. Mamy tu do wyboru kilkanaście menadżerów okienek które w zależności od urozmajceń swojego interfejsu wymagają odpowiedniej ilości wolnej pamięci RAM. Dostępne są 2 interfejsy graficzne KDE i GNU. Najbardziej pamięciożernym jest KDE (minimum 32 a najlepiej 48 lub 64 MB RAM'u), ale za to jest to menadżer najłatwiejszy w konfiguracji i dostosowaniu go do indywidualnych upodobań użytkownika. Obsługa odbywa się w nim analogicznie jak w Windows 95, bezpośrednio spod grafiki przy wykorzystaniu wbudowanego mechanizmu "przeciągnij i upuść" i innych tego typu ułatwień znanych z Windowsowych okienek, z tym że na tej platformie jeszcze nie wszystko działa tak jak należy a większość programów nadal pracuje lub jest uruchamiana w trybie tekstowym. Konfiguracja polega z reguły na edycji odpowiedniego pliku w edytorze tekstowym a wyszukanie odpowiednich danych w większości przypadków wymaga przeczytania anglojęzycznej dokumentacji. Po odpowiedniej konfiguracji możemy jednak ustawić menu i wszystkie komunikaty np. w języku polskim. Linux w dużym stopniu zawdzięcza swoją popularność doskonałej stabilności działania, dzięki czemu znalazł zastosowanie w narzędziach programistycznych i serwerowych a przez to staje się coraz bardziej popularny. Przybywa również programów przeznaczonych na tę platformę operacyjną dzięki czemu ma szansę w niedługim już czasie konkurować z Windowsem także na scenie domowych zastosowań. Jest to jednak system mało przyjazny a problemy z instalacją i konfiguracją to tylko część wad. Niewiele urządzeń sprzętowych oferuje obsługę do linuxa, a ciężar wyprodukowania sterowników spoczywa najczęściej na barkach programistów tego systemu. Ponadto obsłudze kart video adapterów dźwiękowych czy drukarek daleko do uniwersalnej, natomiast w odniesieniu do skanerów, aparatów cyfrowych i kart TV jest to jeszcze obsługa bardzo wybiórcza. Urządzenia których działanie zależy w dużej mierze od komputera - Win modemy lub niektóre drukarki atramentowe, prawdopodobnie nie będą działały w ogóle, a zyskujące na popularności standardy, takie jak USB czy DVD, są obsługiwane warunkowo i eksperymentalnie.