Operacinė sistema: apibrėžimas, funkcijos, tipai ir pavyzdžiai
Kas yra operacinė sistema?
Operacinė sistema (arba OS) — tai kompiuterio programų, įskaitant įrenginių tvarkykles, branduolius ir kitą programinę įrangą, kuri leidžia žmonėms sąveikauti su kompiuteriu, bei valdo jo techninės ir programinės įrangos išteklius. Operacinė sistema teikia bendras paslaugas kitoms programoms, koordinuoja prieigą prie įrenginių ir užtikrina saugų bei efektyvų resursų naudojimą. OS gali būti mažos ir paprastos (pvz., MenuetOS) arba sudėtingos ir daugialypės (pvz., Microsoft Windows). Skirtingos operacinės sistemos pritaikytos skirtingiems poreikiams — nuo kasdienių užduočių asmeniniame kompiuteryje iki specializuotų sprendimų mobiliose operacinėse sistemose ar įterptinėse įrenginių aplinkose.
Pagrindinės funkcijos
Operacinė sistema atlieka daug svarbių užduočių, tarp kurių:
- Procesų valdymas — koordinuoja vykdomas programas ir procesus, suteikia eilę mechanizmų planavimui (scheduling), sinchronizacijai ir tarpprocesinei komunikacijai.
- Atminties valdymas — užtikrina, kad programa galėtų saugiai ir efektyviai naudoti sisteminę atmintį, tvarko virtualią atmintį ir atminties apsaugą.
- CPU resursų paskirstymas — garantuoja prieigą prie centrinio procesoriaus ir optimizuoja jo panaudojimą tarp skirtingų programų.
- Įvestis/išvestis ir įrenginių valdymas — valdoma komunikacija su ekranais, įvesties įrenginiais ir kita technine įranga per įrenginių tvarkykles.
- Failų sistema — organizuoja duomenų saugojimą, prieigą prie failų ir katalogų struktūros, tada leidžia programoms skaityti ir rašyti duomenis.
- Tinklas ir ryšiai — tvarko duomenų siuntimą ir gavimą per tinklą, užtikrina, kad informacija galėtų keliauti tarp kompiuterių ir įrenginių (tinkle).
- Vartotojo sąsaja — kai kurios OS suteikia grafinę arba komandų eilutės sąsają, kad jis galėtų naudotis kompiuteriu, palaiko langus, meniu ir kitus valdymo elementus.
- Saugumas ir teisės — kontroliuoja prieigą prie sisteminių išteklių, autentifikuoja vartotojus ir apsaugo duomenis nuo neteisėtos prieigos.
Branduoliai ir architektūros tipai
Branduolys (kernel) yra OS šerdis — jis tiesiogiai bendrauja su aparatine įranga ir teikia žemesnio lygio paslaugas. Yra keli pagrindiniai branduolio tipai:
- Monolitinis branduolys — daug funkcijų (tvarkyklės, failų sistemos, tinklo palaikymas) veikia viename dideliame branduolyje (pvz., tradicinis Linux branduolys).
- Microschema / mikrobranduolys — pagrindinė branduolio dalis yra maža, o daugelis paslaugų vykdomos kaip atskiros vartotojo lygio programos; tai gerina izoliaciją ir saugumą.
- Hibridiniai ir moduliai — dauguma šiuolaikinių OS derina skirtingus principus, leidžia dinamiškai prijungti tvarkykles kaip modulius.
Operacinių sistemų tipai
- Darbalaukio OS — skirtos asmeniniams kompiuteriams ir darbui su vartotojo programomis (pvz., "MacOS", "Linux", "Microsoft Windows").
- Mobilios OS — optimizuotos mažesniems įrenginiams, baterijos ir jutiklių valdymui (pavyzdžiai: Android, iOS).
- Serverių OS — pritaikytos ilgalaikiam darbui, tinklo paslaugoms ir dideliam apkrovimui.
- Realiojo laiko OS (RTOS) — užtikrina deterministinį atsaką laike, reikalingas pramoniniuose valdikliuose ir įterptinėse sistemose.
- Įterptinės (embedded) OS — specializuotos sistemoms su ribotais resursais (pvz., buitinių prietaisų valdymas).
- Distribuotos OS — koordinuoja išteklius tarp kelių fizinių mašinų kaip vieną sistemą.
Pavyzdžiai ir pasirinkimo patarimai
Dažniausiai sutinkamos operacinės sistemos: "MacOS", "Linux" ir "Microsoft Windows". Kiekviena turi savo privalumų ir trūkumų — svarbu rinktis pagal paskirtį:
- Jei reikalingas paprastas vartotojo palaikymas ir platus programų palaikymas — dažnai pasirenkamas Microsoft Windows arba "MacOS".
- Jei svarbi didelė pritaikomumo laisvė, serverių ar moksliniams darbams — populiarus "Linux".
- Mobiliesiems įrenginiams ir jutiklių valdymui — mobilios OS ar specializuotos įterptinės sistemos.
Kaip OS bendrauja su programomis?
Programos naudoja sisteminius kvietimus (system calls), kad prašytų operacinės sistemos atlikti saugius veiksmus: atidaryti failą, skirti atmintį, išsiųsti tinklo paketą ar paleisti naują procesą. OS per tvarkykles paslepia aparatūros sudėtingumą ir supaprastina programavimo modelį.
Santrauka
Operacinė sistema — tai pagrindinė programinė įranga, kuri koordinuoja kompiuterio darbą, suteikia paslaugas programoms ir užtikrina vartotojo sąveiką su įranga. Žinant pagrindines OS funkcijas ir tipus, lengviau pasirinkti tinkamą sprendimą konkrečiam naudojimui.
"Ubuntu GNU/Linux", laisvoji operacinė sistema
Istorija
Pirmoji operacinė sistema buvo naudojama su ENIAC (elektroniniu skaitmeniniu integratoriumi ir kompiuteriu). Buvo labai sunku priversti ENIAC dirbti. Operacinės sistemos veikimas priklausė nuo to, kaip buvo sujungti jungikliai ir kabeliai, ir priklausomai nuo šio veiksnio perforacinės kortelės duodavo rezultatą. Nors tai buvo savotiška operacinė sistema, šiais laikais ji nėra tokia, kokia laikoma.
Pirmoji operacinė sistema, kuri atrodė ir atrodė kaip šiuolaikinės operacinės sistemos, buvo UNIX, sukurta 1969 m. "Bell Labs". Ji turėjo nedidelį branduolį ir daugybę mažų programų, kurias buvo galima sujungti ir dirbti su naudotojo įvesties duomenimis. Daugelis jos funkcijų buvo perimtos iš 1964 m. sukurtos senesnės operacinės sistemos "Multics".
Žiniasklaida Vaizdo įrašas: Naudojimasis senąja UNIX sistema.
Operacinių sistemų tipai
Vienos ir kelių užduočių atlikimas
Vienos užduoties sistema vienu metu gali paleisti tik vieną programą. Daugiatikslė operacinė sistema vienu metu gali vykdyti daugiau nei vieną programą. Daugiaužduotis atliekama dalijant procesoriaus laiką. Procesorius kiekvienai programai skiria šiek tiek savo laiko.
Vieno ir kelių vartotojų
Vieno naudotojo operacinės sistemos negali atskirti naudotojų, tačiau gali leisti vienu metu vykdyti kelias programas. Daugelio vartotojų operacinė sistema leidžia keliems naudotojams vienu metu sąveikauti su sistema.
Paskirstytas
Paskirstytoji operacinė sistema valdo atskirų kompiuterių grupę ir leidžia jiems atrodyti kaip vienam kompiuteriui. Paskirstytieji skaičiavimai atliekami daugiau nei viename kompiuteryje.
Šabloninis
OS, paskirstytosios ir debesų kompiuterijos kontekste šablonavimas reiškia vienos virtualiosios mašinos kaip svečios operacinės sistemos sukūrimą, o tada išsaugojimą kaip priemonę kelioms veikiančioms virtualiosioms mašinoms. Šis metodas paplitęs dideliuose serverių sandėliuose.
Įterptasis
Įterptinės operacinės sistemos skirtos naudoti įterptinėse kompiuterių sistemose. Jos sukurtos veikti mažuose įrenginiuose, pavyzdžiui, kišeniniuose kompiuteriuose su mažesniu autonomiškumu, ir gali veikti su ribotu išteklių skaičiumi. Windows CE ir Minix 3 yra keletas įterptųjų operacinių sistemų pavyzdžių.
Realiuoju laiku
Realaus laiko operacinė sistema užtikrina įvykių ar duomenų apdorojimą iki tam tikro laiko momento. Realiojo laiko operacinė sistema gali būti vienaveiksmė arba daugiaveiksmė, tačiau kai ji daugiaveiksmė, joje naudojami specializuoti planavimo algoritmai, kad būtų pasiektas deterministinis elgsenos pobūdis. Įvykiais pagrįsta sistema perjungia užduotis pagal jų prioritetus arba išorinius įvykius, o laiko paskirstymo operacinės sistemos perjungia užduotis pagal laikrodžio pertraukas.
Biblioteka
Bibliotekinė operacinė sistema - tai tokia sistema, kurioje tipinės operacinės sistemos teikiamos paslaugos, pvz., tinklo paslaugos, teikiamos bibliotekų pavidalu ir kartu su taikomąja programa ir konfigūracijos kodu sudaromos kaip unikernelis: specializuotas vienos adresų erdvės mašinos atvaizdas, kurį galima diegti debesijos ar įterptinėse aplinkose.
Susiję puslapiai
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra operacinė sistema?
A: Operacinė sistema (OS) - tai kompiuterio programų grupė, leidžianti žmonėms sąveikauti su kompiuteriu ir valdyti kompiuterio techninės ir programinės įrangos išteklius.
K: Kokios yra operacinės sistemos sudedamosios dalys?
A: Operacinės sistemos komponentai yra įrenginių tvarkyklės, branduoliai ir kita programinė įranga, kuri teikia bendras paslaugas kompiuterių programoms.
K: Ar operacinė sistema gali būti maža arba didelė?
A: Taip, operacinė sistema gali būti maža (pvz., MenuetOS) arba didelė (pvz., Microsoft Windows).
K: Kokie yra operacinių sistemų pavyzdžiai?
A: Kai kurie operacinių sistemų pavyzdžiai yra "MacOS", "Linux" ir "Microsoft Windows".
K: Kokie yra skirtingi operacinių sistemų naudojimo būdai?
A: Skirtingos operacinės sistemos gali būti naudojamos skirtingiems tikslams, pavyzdžiui, asmeniniams kompiuteriams, mobiliosioms operacinėms sistemoms arba specializuotam darbui.
K: Kokius darbus atlieka operacinė sistema?
A: Operacinė sistema užtikrina, kad visos programos galėtų naudoti centrinį procesorių, sisteminę atmintį, ekranus, įvesties įrenginius ir kitą techninę įrangą. Be to, kai kurios jų suteikia vartotojui sąsają, kad jis galėtų naudotis kompiuteriu, ir yra atsakingos už duomenų siuntimą į kitus kompiuterius ar įrenginius tinkle.
K: Kokia yra operacinės sistemos svarba?
A: Operacinė sistema yra labai svarbi, nes leidžia žmonėms bendrauti su kompiuteriais, valdo kompiuterių techninės ir programinės įrangos išteklius ir teikia bendras paslaugas kompiuterių programoms. Ji taip pat užtikrina, kad visos programos galėtų naudotis technine įranga, ir siunčia duomenis į kitus kompiuterius ar įrenginius tinkle.
