5.Operačne systémy

Operačne systémy

Operačný systém (OS) je softvér ktorý spravuje zdroje počítača a poskytuje programátorom rozhranie na prístup k týmto zdrojom. Operačný systém tiež spracúva systémové dáta a vstupy od používateľa a odpovedá alokovaním a spravovaním úloh a interných zdrojov počítača ako služby pre užívateľa. OS vykonáva základné úlohy ako kontrola a alokovanie pamäte, pridelenie priority systémovým požiadavkám, kontrola vstupných a výstupných zariadení, umožnenie pripojenia do siete a správa súborov. Operačné systémy môžeme nájsť takmer vo všetkom, čo obsahuje integrované obvody, od osobných počítačov, cez internetové servery, mobilné telefóny, hudobné prehrávače, routre, switche, herné konzoly, digitálne kamery, až po šijacie stroje či teleskopy.

Architektúra OS sprava procesov a sprava suborov

Umiestnenie operačného systému v rámci výpočtového systému ukazuje Obr. 15. Operačný systém teda predstavuje programové vybavenie, pomocou ktorého výpočtový systém plní svoje základné funkcie. Operačný systém riadi a kontroluje jednotlivé časti technického vybavenia počítača (hardware) a zaisťuje pre aplikácie resp. používateľské programy všetky služby týkajúce sa ovládania technických prostriedkov. V neposlednom rade sprostredkuje operačný systém komunikáciu medzi používateľom a výpočtovým systém t.j. definuje používateľské rozhranie.

 

Obr. 15 Blokové schéma umiestnenia OS v rámci výpočtového systémuOperačný systém má spravidla hierarchickú (vrstevnú) architektúru (viď. Obr. 16). Ako príklad použijeme ukážku implementáce operačného systému na osobný počítač tredy PC, najmä z dôvodu jeho rozšírenia.

Vrstva na najnižšej úrovni zaisťuje priamy styk s technickými prostriedkami (hardware) osobného počítača. Táto vrstva sa nazýva BIOS (Basic Input Output System = základný vstupno/výstupný systém). Služby BIOS-u používa samotné jadro operačného systému.  Pri niektorých činnostiach môže jadro OS voliť priamy prístup na technické prostriedky a tým pádom obísť štandardný BIOS. Tento spôsob však môže niekedy viesť ku nekompatibilite jadra OS s hardvérom.

Služby jadra operačného systému následne potom používajú rôzne nadstavby a hlavne aplikácie (programy) spúšťané pod operačným systémom. Častokrát je používateľské rozhranie vo forme nadstavby OS.

Obr. 16 Architektúra operačného systému

4.1.1 BIOS

Táto vrstva je závislá na technickom vybavení počítača a je nutné ju pre každú inštaláciu systému špeciálne upraviť. Pri realizácii BIOS-u je na druhej strane možné využiť všetky schopnosti konkrétneho mikroprocesora. Tým pádom BIOS nemusí byť napísaný len v kóde mikroprocesora na báze Intel 80x86. Z vonkajšieho hľadiska predstavuje BIOS podsystém fyzického vstupu a výstupu. Skladá sa z dvoch častí:

·        pevnej časti,

·        variabilnej (premenlivej) časti.

Pevná časť je opäť rozdelená na dve zložky.

·        Prvá zložka je umiestnená v pamäti ROM, tzv. ROM-BIOS. Táto zložka okrem iného zaisťuje technické testy (kontrola pamäte RWM, kontrola odozvy mechaník pružných diskov, prístup na pevné disky a pod.) počítača a program na zavedenie ostatných zložiek operačného systému z disku. V súčasnosti sa etablovali na našom trhu snáď najviac dva BIOS-y: AMIBIOS a AWARDBIOS. Okrem uvedených záležitostí je možné vykonať pomocou BIOS-u aj nastavenie (setup) PC vo forme nastavenia disketových mechaník, času a dátumu, pevných diskov, ovládanie čipovej sady, ovládanie parametrov PnP (Plug and Play) a APM (Power management) ako aj ovládanie integrovaných portov.

·        Druhá (flexibilnejšia, závislá od verzie operačného systému) zložka je dodávaná s operačným systémom. Táto zložka obsahuje sadu programov pre ovládanie štandardných prídavných zariadení. K pevnej časti je v okamihu štartovania systému doplnená sada ovládačov pre neštandardné prídavné zariadenia (napr. myš). Táto variabilná zložka BIOS-u je používateľsky modifikovateľná.  Pri platforme MSDOS/Windows9x/Me na základe obsahu súboru CONFIG.SYS. Tento súbor nie je povinný a pokiaľ neexistuje, operačný systém pracuje s preddefinovanými hodnotami. Vo Windows9x/Me/2000/XP sa navyše ešte zavádzajú ďalšie ovládače častí a zariadení počítača príp. periférií, ktoré sú definované v tzv. hardvérovom profile. Operačné systémy UNIX-ového typu umožňujú pridanie/dobratie tzv. montovanie/odmontovanie ovládačov resp. zariadení aj počas prevádzky bez nutnosti reštartu operačného systému.

4.1.2 Jadro operačného systému

Jadro operačného systému tvorí druhá vrstva operačného systému (diskového operačného systém)u. Táto vrstva je už nezávislá na technickom vybavení osobného počítača. Z vonkajšieho hľadiska realizuje jadro logický vstup a výstup (vrátane systémov ovládania súborov tzv. File Manager) a zaisťuje aj ostatné služby poskytované aplikačným programom. Jadro operačného systému môže opäť predstavovať jeden alebo viac súborov. Napr. vo Windows95/98 pre každú činnosť sa v rámci jadra definuje a spúšťa tzv. virtuálny počítač (virtual machine), ktorý môže jednotlivé súčasti používať resp. zdieľať. Z pohľadu tohto virtuálneho počítača sa hovorí o tzv. systémových zdrojoch (vrátane napr. kapacity diskového priestoru alebo kapacity operačnej pamäti). Počet takýchto virtuálnych počítačov v princípe nie je obmedzený. Takýmto spôsobom je potom možné spúšťať viac aplikácií v operačnom systéme súčasne (t.j. každému procesu je v princípe pridelený jeden virtuálny počítač) t.j. je možné dosiahnuťviacúlohovosť (multitasking).

Všetky ďalšie časti operačného systému sú vybudované nad jadrom, podobne ako všetky ostatné aplikačné programy.

4.1.3 Nadstavby operačného systému

Do nadstavby operačného systému zaraďujeme interpreter riadiacich príkazov, tracientné (externé) príkazy, služobné programy a používateľské rozhranie. Všetky ostatné programy budeme zaraďovať medzi aplikácie.

Základný styk s používateľom sprostredkuváva interpreter riadiacich príkazov. Interpreter číta a interpretuje príkazy zadávané operačnému systému používateľom prostredníctvom klávesnice, vopred pripravenej dávky príkazov resp. všeobecne odoslané používateľským rozhraním (aj grafickým). Interpreter je zodpovedný za vonkajšie správanie sa systému a tvar príkazov. Vykonávací kód príkazov je z určitej časti zabudovaný do interpretera príkazov (tzv. interné príkazy). Externé príkazy spôsobia prechodné "natiahnutie" odpovedajúceho kódu z disku. Z tohto dôvodu ľubovoľný zavediteľný program sa dá chápať ako súčasť repertoáru externých príkazov. Sem patria aj všetky tzv. služobné programy (utility) napr. vopred pripravené programy pre určitú rutinnú činnosť.

Windows- Microsoft Windows je názov pre sériu niekoľkých rodín operačných systémov od spoločnosti Microsoft. Microsoft prvýkrát uviedol pod názvom Windows operačné prostredie v novembri 1985 ako nadstavbu pre operačný systémMS-DOS v snahe odpovedať na narastajúcu popularitu grafických používateľských rozhraní. Microsoft Windows časom získal dominantné postavenie na celosvetovom trhu osobných počítačov. V súčasnosti je jeho podiel okolo 90 % s klesajúcou tendenciou, kvôli stúpajúcej popularite alternatívnych operačných systémov, ako napr. Linux čiMac OS X. Aktuálna klientská verzia operačného systému Windows je Windows 7; aktuálna verzia pre servery jeWindows Server 2008.

Linux je počítačový operačný systém a jeho jadro. Patrí medzi najznámejšie a najúspešnejšie príklady slobodného softvéru a vývojového modelu open source.

Termín Linux sa vzťahuje na jadro Linuxu, ale v bežnej reči sa používa na opis celej rodiny operačných systémov UNIXového typu, ktoré sú založené na linuxovom jadre, zatiaľ čo knižnice a nástroje pochádzajú zvyčajne z projektu GNU (takéto zoskupenie sa označuje ako GNU/Linux). Linuxové distribúcie často zoskupujú základný systém s veľkým množstvom programov spravovaných systémom „balíčkov“.