Systemy operacyjne

System operacyjny (OS - Operating System) to środowisko programów tworzących podstawową platformę programową dla działania innych zainstalowanych w systemie aplikacji. Pełni on nadzór nad pracą wszystkich uruchomionych programów, oraz wszystkich urządzeń komputera. Mimo że swoją pracę wykonuje głównie w tle, i sam nie wystarcza jeszcze do tego, by komputer był w pełni funkcjonalnym narzędziem, to bez jego pomocy właściwie nic nie będzie działać. Komputer nie byłby w stanie normalnie się uruchomić, a każdy program musiałby sam troszczyć się o dostęp do twardego dysku lub ekranu. Przyszłość tego typu oprogramowania niewątpliwie należy do systemów 32 i 64 bitowych, których struktura, gwarantuje pełną wielowątkowość i wielozadaniowość, a graficzny interfejs swobodę działania. Zainstalowany w naszym komputerze system operacyjny decyduje o tym, jakie programy można uruchamiać pod jego kontrolą, ma wpływ na bezpieczeństwo umieszczonych danych, umożliwia podłączania do różnych sieci, gdzie nadzoruje podrzędne systemy zainstalowane na osobnych komputerach, gwarantuje kompatybilność z innymi systemami oraz decyduje o łatwości i stabilności działania. Niestety nie ma idealnego systemu, a każdy ma swoje wady i zalety.
Podstawowe zadania przypisywane dzisiejszym systemom operacyjnym to:
*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 producent sprzętu 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 katalogach;
*maszyny wirtualne - system operacyjny udostępnia aplikacji tzw. maszynę wirtualną, czyli uproszczony obraz maszyny, na której pracuje aplikacja; system udostępnia aplikacji szczegóły dotyczące komputera oraz dodatkowe rozszerzenia, które ułatwiają pracę (np. katalog udostępniony przez sieć aplikacja widzi tak samo, jak znajdujący się na lokalnym dysku;; aplikacja korzystająca z takiego katalogu nie zajmuje się obsługą sieci; aby mogła się tam dostać, system operacyjny udaje, że jest to katalog lokalny i udostępnia go aplikacji);
*wielozadaniowość - na jednym komputerze może działać wiele aplikacji jednocześnie; każda otrzyma własną maszynę wirtualną i będzie mogła działać tak, jakby była jedyną aplikacją pracującą na komputerze; dzięki temu nie trzeba specjalnie przystosowywać aplikacji, aby mogła "podzielić się" maszyną z innymi (np. przez zwrócenie 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.

Najważniejsze cechy, jakie decydują o użyteczności systemu operacyjnego:
#łatwość instalacji i użytkowania systemu;
#koegzystencja z innymi systemami tzn., możliwość czytania i zapisywania danych na partycjach innych systemów oraz współpraca i wymiana danych pomiędzy komputerami w sieci lokalnej i w Internecie;
#zgodność sprzętowa (możliwość instalacji na konkretnym komputerze utrudnia czasem brak odpowiednich sterowników do określonych urządzeń);
#wymiana danych tzn. 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;
#ilość aplikacji działającej na danym systemie tzn.. nawet najlepiej działający system będzie niewiele wart, jeśli nie będzie posiadał bogatego oprogramowania przystosowanego na swoją platformę;
#lokalizacja (możliwość porozumiewania się z systemem w narodowym języku);

Systemy operacyjne możemy podzielić ze względu na:
—sposób komunikacji z użytkownikiem rozróżniamy:
·systemy tekstowe - komunikujące się za pomocą wydawanych z linii poleceń komend (CP/M, DOS);
·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);
—architekturę systemu rozróżniamy:
·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 we własnej, wydzielonej i chronionej przestrzeni adresowej pamięci operacyjnej, dobrze odizolowany od innych procesów; systemy typu klient/serwer rozporządzają i wykonują zadania na trzy sposoby:
1 - wszystkie aplikacje wykonywane są przez serwer, a wyniki wyświetlane na ekranie "klienta";
2 - serwer dostarcza danych dla aplikacji uruchamianych na komputerze "klienta";
3 - wszystkie komputery współpracują ze sobą jak równy z równym (peer to peer), korzystając wzajemnie ze swoich zasobów;

Rodzaje systemów operacyjnych:

WINDOWS - to ogólna nazwa grupy najbardziej znanych systemów operacyjnych przeznaczonych na komputery klasy IBM PC. Systemy te, opracowane i systematycznie ulepszane przez amerykańską firmę komputerową Microsoft Corporation, na początku lat dziewięćdziesiątych, wykorzystując przejrzyste graficzne GUI, zrewolucjonizowały sposób komunikacji przeciętnych użytkowników z komputerem, czyniąc go w pełni użytecznym narzędziem pracy i rozrywki również na polu domowych zastosowań. Kolejne wersje wykorzystując 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, oraz za dodatkową opłatą ściśle współpracujące z systemem zaawansowane pakiety biurowe takie jak MS Office czy MS Works. Pierwsze wersje systemu (Windows 1.0 - 1984 i Windows 2.0 - 1987) były właściwie typowymi nakładkami na DOS-a i nie wzbudziły wówczas większego zainteresowania gdyż podobnie działających aplikacji było wtedy dosyć wiele. Nieco większe zainteresowanie i komercyjny sukces odniosła dopiero wprowadzona na rynek w 1989 r. wersja 3.0 systemu, która rok później zastąpiona została wersją 3.1.
^Windows 3.1 współdziała z systemem MS-DOS. Razem sterują ogólnymi działaniami komputera. Windows 3.1 nie jest jednak w pełni wartościowym systemem operacyjnym, ponieważ wymaga obecności w komputerze systemu MS-DOS. Z chwilą uruchomienia systemu na ekranie pojawia się Menedżer Programów – centrum sterownicze umożliwiające przeglądanie i organizowanie plików w komputerze. Windows 3.1 nie stanowi też jednak wyłącznie graficznej nakładki na system DOS, tłumaczącej kliknięcia myszy na odpowiednie polecenia. Między innymi umożliwia bowiem jednoczesne uruchamianie wielu programów, które po wystartowaniu pojawiają się na ekranie monitora w osobnych oknach. System Windows 3.1 zawiera kilka akcesoriów – niewielkich programów do realizacji prostych zadań, takich jak napisanie listu czy zrobienie rysunku.
^Windows 95 - nazywany początkowo Chicago, ale ogólnie znany jako Windows 95, okazał się hitem. Wersja ta od momentu swojej premiery w sierpniu 1995 zyskała sobie olbrzymie grono użytkowników na całym świecie, stając się jednocześnie najczęściej wykorzystywanym systemem operacyjnym zarówno w zastosowaniach profesjonalnych jak i domowych. Windows 95 w odróżnieniu od swoich poprzedników jest już bowiem zdecydowanie bardziej rozbudowany i wszechstronny. Oferuje niespotykane wśród wcześniejszych wersji systemu możliwości integracji aplikacji ze sobą i systemem operacyjnym, 32-bitowe jądro systemu, mechanizmy sieciowe, otwartość na sieć Internet, 32-bitowe programy zarządzające pamięcią, praktycznie nieograniczone możliwości alokowania pamięci operacyjnej, stosowanie długich nazw plików (do 255 znaków), wielozadaniowość wywłaszczeniową, obsługę standardu Plug & Play oraz bardzo wygodny interfejs użytkownika. Do prawidłowego działania system wymaga komputera z procesorem minimum klasy 386 i co najmniej czterema MB pamięci operacyjnej.
^Windows 98 - ta a wersja oferuje między innymi zmodernizowany interfejs użytkownika charakteryzujący się integracją przeglądarki Internet Explorer z Eksploratorem Windows, nowy system pomocy online w formacie HTML, 32-bitowy FAT, narzędzia nadzorujące i diagnozujące system, aktywny pulpit, program wykonujący kopie zapasowe danych, wsparcie obsługi wielomonitorowej (usługa ta daje użytkownikowi możliwość przyłączenia do komputera jednocześnie dwóch monitorów, co w pracy z niektórymi aplikacjami np. typu CAD daje znacząco większy komfort pracy), nowe biblioteki DirectX 5.0, obsługę technologii MMX. System oferuje ponadto wsparcie programowe dla nowych technologii sprzętowych takich jak USB, AGP, IEEE 1394, ISDN czy DVD, obsługuje najnowsze akceleratory grafiki 3D oraz daje możliwość uaktualnień systemu bezpośrednio poprzez Internet. Windows 98 jest również bardziej przyjazny dla laptopów, gdyż uznaje niemal wszystkie typy urządzeń PC Card, porty podczerwone IrDA, stacje dokujące oraz specyfikacje zarządzania zasilaniem: APM i ACPI. Wprowadzono również obsługę urządzeń peryferyjnych systemu Device Bay. 98 jest również nieco szybszy od swojego poprzednika, ale i bardziej od niego wymagający, aby na nim efektownie pracować trzeba mieć przynajmniej Pentium 166 MHz i minimum 32 MB RAM-u. W czerwcu 1999 r. ukazała się druga, poprawiona edycja tej wersji systemu - Windows 98 SE (Second Edition). Poprawiono w niej wiele zauważonych błędów, dodano nieco nowych sterowników oraz umożliwiono wspólne korzystanie z jednego połączenia Internetowego ICS, (Internet Connection Sharing).
^Windows NT - (ang. Windows New Technology) to sieciowy system operacyjny firmy Microsoft, produkowany z myślą o wydajnych komputerach i zastosowaniach w przemyśle. System operacyjny Windows NT jest bardzo łatwy w użyciu. Wygląda i zachowuje się tak samo, jak Windows 95 czy Windows 98. jak inne systemy z rodziny Windows, tak i Windows NT ma graficzny interfejs użytkownika (GUI), który znacznie ułatwia realizację wielu zadań. W systemie Windows NT (wersja 4.0 oraz wersja 5.0) postawiono przede wszystkim na niezawodność systemu i bezpieczeństwo, oferując sprawdzony i bardzo wygodny interfejs użytkownika pochodzący ze środowiska Microsoft Windows 95 oraz pełną 32-bitowość. Wadą systemu jest słaba obsługa urządzeń i zaawansowany system plików NTFS niekontatybilny z urządzeniami używającymi Windows 95/98. Problematyczna jest również instalacja systemu, należy z góry wiedzieć jakim urządzeniom przysługują określone przerwania gdyż system nie wykryje tego automatycznie tak jak to ma miejsce w systemie Windows. System Windows NT jest dostępny w dwóch wersjach: Windows NT Serwer i Windows NT Workstation.
^Windows Millennium Edition - Windows 98 Second Edition miał być ostatnim systemem operacyjnym opartym na jądrze Windows 9x i DOS-u. Następcą popularnych okien miała być "konsumencka" wersja Windows 2000 - odchudzona w stosunku do W2K Professional i wzbogacona o funkcje typowe dla zastosowań domowych, szczególnie obsługę gier i starszego sprzętu. Jednak wraz z postępem prac nad Windows 2000 okazało się, że na razie niemożliwe jest pogodzenie stabilności i zabezpieczeń technologii NT z wymaganiami użytkowników domowych - przede wszystkim zgodnością ze starszym sprzętem i oprogramowaniem. Postanowiono więc zaprojektować jeszcze jeden, ostatni Windows z linii 9x, który będzie równie uniwersalny, co poprzednicy, a zarazem wprowadzi jak najwięcej rozwiązań Windows 2000, by ostatecznie zerwać z DOS-owym rodowodem i przygotować grunt pod przyszłościowy system o kodowej nazwie Whistler. W ten sposób na nowe millennium pojawił się Windows Millennium Edition, promowane także jako Windows Me. Obie nazwy wiele tłumaczą: pierwsza nasuwa skojarzenie z Windows 98 Second Edition i nie jest to bezpodstawne, gdyż zakres zmian wprowadzonych w nowych oknach narzuca raczej nazwę Windows 98 Third Edition. Druga zaś symbolizuje strategię Microsoftu, polegającą na skupieniu wszystkich potrzebnych użytkownikowi funkcji w systemie operacyjnym. Microsoft wyraźnie pozycjonuje Windows Millennium jako produkt dla typowego domowego użytkownika zainteresowanego Internetem, rozrywką i maksymalną zgodnością z istniejącym sprzętem oraz oprogramowaniem.

MS DOS (Microsoft Disk Operation System) - jest dyskowym systemem operacyjnym przeznaczonym dla jednego użytkownika, do 16-bitowych mikrokomputerów wykorzystujących procesory rodziny Intel 8086. 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. Miał on być systemem działającym szybko i efektywnie gospodarującym pamięcią dyskową. 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). 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. Charakterystyczne dla DOS-a jest zarządzanie plikami zapisywanymi w oddzielnych katalogach. Tworzą one drzewo katalogowe składające się z katalogu głównego i podkatalogów.
Zakres czynności wykonywanych przez system operacyjny DOS obejmuje:
1. Zarządzanie pamięcią operacyjną (przydzielenie pamięci zadaniu, zwolnienie pamięci).
2. Sterowanie pracą urządzeń zewnętrznych (obsługa klawiatury, wyświetlania na monitorze, obsługa odczytu i zapisu pamięci zewnętrznej, obsługa złącz szeregowych i równoległych).
3. Zarządzanie informacją zapisaną w pamięci zewnętrznej poprzez organizację systemu plików (tworzenie, zapisywanie, odczytywanie, kasowanie plików w hierarchicznej strukturze).
4. Komunikację z użytkownikiem i udostępnianie pozostałych elementów oprogramowania (podstawowego, narzędziowego, użytkowego).
5. Kontrolę poprawności pracy sprzętu i organizację w sytuacjach awaryjnych (brak urządzenia zewnętrznego, brak dostępu do urządzenia zewnętrznego, błąd w pamięci operacyjnej, błąd odczytu z klawiatury, błąd zapisu w pamięci zewnętrznej).

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. W Linuxie możemy również uruchamiać prawie wszystkie 16 i 32 bitowe aplikacje Windows, aby to zrobić potrzebny jest jednak tzw. emulator. 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). 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. 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.

UNIX to jeden ze starszych systemów operacyjnych, używany zarówno na pojedynczych komputerach, jak i w sieci. Wiele firm korzysta z tego systemu od czasu jego powstania w późnych latach sześćdziesiątych. Choć nie jest tak prosty w użyciu, jak Windows, ma wielu zwolenników, gdyż jest stabilny, a tym samym zapewnia maksymalne bezpieczeństwo danych. Jest go wprawdzie trudniej zainstalować i skonfigurować niż inne systemy operacyjne, ale zapewnia dużo lepszą kontrolę zasobów komputera i jego mocy obliczeniowej. Dziś system ten jest dostępny w wielu wersjach: UnixWare, Linux, HP-UX, AIX. Popularne systemy z rodziny UNIX, używane w komputerach osobistych, to UnixWare firmy SCO i Linux, który jest dostępny w Internecie całkowicie za darmo. Inne wersje systemu, często używane w rozwiązaniach sieciowych, to HP-UX firmy Hewlett- Packard i AIX firmy IBM.W 1991 r. fiński student opracował 32-bitowy system operacyjny – odmianę Unixa, przystosowany do pracy na komputerze osobistym. Był to Linux. Po jego uruchomieniu użytkownik wpisuje swą nazwę i hasło. Potem wydaje polecenie „startx”, aby wystartować graficzny interfejs systemu „X-Window”. Podobnie jak w DOS-ie i Windows, także w Linuxie mamy do czynienia z drzewm folderów. Panuje tu jednak większy porządek. Wszystkie zbiory systemu są rozmieszczone w oddzielnych folderach w zależności od tego, jakiego są typu. Najbardziej popularnym pakietem dla tego systemu jest StarOffice. Linux jest pewną alternatywą dla systemów firmy Microsoft. Oprócz tego, że jest darmowy, jest także uznawany za stabilniejszy, o wiele lepiej zabezpieczony przed włamaniami. Jego wadą jest natomiast trudniejsza konfiguracja i użytkowanie, co powoduje, że Linux jest raczej systemem przeznaczonym dla bardziej zaawansowanych użytkowników.

CP/M – Control Program for Microcomputer – jeden z pierwszych systemów operacyjnych dla komputerów z procesorami Intel 8080 i Zilog Z80. opracowany w 1974 r. przez firmę Intel. Charakteryzował się niewielkimi wymaganiami, co do wielkości pamięci mikrokomputera. Po powstaniu mikroprocesorów 16-bitowych Intel 8080 i pochodnych powstała odpowiednia wersja CP/M 86, która ostatecznie została wyparta przez system Microsoft DOS.

OS/2 - powstał w roku 1987 przy współpracy IBM i Microsoft. Początkowo był systemem tekstowym, chociaż wielozadaniowym i 32 bitowym. Kolejne wersje zostały wzbogacone w system plików HPFS, dużo bardziej wydajny od FAT, oraz interpretowany język programowania REXX, dzięki któremu można pisać nawet dość wyrafinowane programy. W 1990 roku Microsoft wycofał się ze współpracy i od tej pory OS/2 rozwijany był wyłącznie jako produkt IBM. W 1991 roku IBM tworzy kolejną wersję (już samotnie) i wzbogaca ją o wirtualną obsługę DOS/Windows. Dziś mamy już 4 wersję tego systemu, obsługującą najnowsze technologie. ). OS/2 Warp jest 32 bitowym graficznym i obiektowym systemem operacyjnym. Jest wielozadaniowym, wielowątkowym i wieloużytkowym systemem.. Jest jedynym systemem dla komputerów PC, który tak dogłębnie korzysta z technik obiektowych związanych z ukierunkowaniem na dokument, posługiwaniem się typami danych czy graficzną reprezentacją rzeczywistych obiektów.

BeOS - to nowy system operacyjny, który można uruchomić zarówno na pecetach, jak i macintoshach. Łączy w sobie najlepsze cechy MS Windows, IBM OS/2 i Mac OS. Został zaprojektowany z myślą o bezkompromisowym spełnieniu warunków wielozadaniowości i wielowątkowości procesów; jest w pełni 64-bitowy.