OPERAČNÝ SYSTÉM ...by Maroš Hrnčiar

Operačný systém Operačný systém (OS) je softvér, ktorý spravuje najdôležitejšie elementy počítača: operačnú pamäť, procesor, periférne zariadenia a systém súborov. Operačné systémy môžme 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.

Funkcie OS - správa procesov, pamäte, vstupno/výstupných zariadení, správa a organizácia súborov - komunikácia s užívateľom prostredníctvom periférnych zariadení  - prideľovanie času užívateľom (timesharing) alebo aplikáciám (multitasking)  - organizácia programov a súborov na vonkajších pamäťových médiách (príkazový systém umožňujúci vytváranie, editovanie, prezeranie, kopírovanie, premenovávanie, mazanie, zálohovanie, komprimovanie a ďalšie operácie so súbormi)  - vytváranie a spúšťanie užívateľských programov (pod prekladačmi vyšších programovacích jazykov), ich spájanie s existujúcimi programovými knižnicami  - diagnostické funkcie - autokontrola systému, možnosť analýzy a odstraňovania chýb  - zabezpečovanie funkcie - ochraňuje systém proti strate údajov pri výpadku napätia, proti neoprávnenej alebo neodbornej manipulácii, ktorá by mohla poškodiť programové produkty  - komunikácia s inými systémami (počítačmi) v sieti - pri použití sieťových operačných systémov

Súčasti OS - Jadro (exekutíva = výkonná časť) operačného systému – táto časť je rezidentne umiestnená v pamäti; podľa potreby sa inicializuje alebo nahráva do pamäte ostatné dôležité časti operačného systému - Monitor operačného systému (od slova monitorovať = sledovať) – tiež nazývaný interpreter príkazov; zabezpečuje komunikáciu systému s užívateľom; prijíma a analyzuje impulzy z klávesnice, zisťuje význam systémových príkazov, vypisuje príslušné odozvy a oznamy na zobrazovacie (výstupné) zariadenie, ... - Ovládače (drivery) – obslúžné programy vstupno-výstupných zariadení Dokonalejšie systémy (napr. Windows) môžu navyše obsahovať ďalšie systémové (programové) prostriedky ako knižnice, programy pre manipuláciu so súbormi, diagnostiku a správu systému, sieťovú komunikáciu, atď.

OS je teda zjednodušene súbor programov, ktorý riadi a kontroluje činnosť hardvéru, ale aj softvéru v počítači, stará sa o efektívne využitie operačnej pamäte a procesora, o optimálnu komunikáciu medzi všetkými používanými technickými aj programovými prostriedkami.  OS sa inicializuje vždy, keď sa spustí alebo resetuje počítač (Ţj načíta sa do pamäte – tomuto procesu sa hovorí bootovanie), a umožňuje nám vykonávať obsluhu prostriedkov počítača pomocou svojich príkazov. Vo väčšine prípadov, operačný systém ale nie je prvým kódom, ktorý sa spúšťa v počítači pri bootovaní. Inicializačný kód, vykonávaný v počítači, je zvyčajne nahratý z firmvéru, ktorý je uložený v BIOSe. Firmvér nahrá a spustí jadro operačného systému (zvyčajne z disku, niekedy aj cez sieť) a zobrazí prvý grafický alebo textový výstup, ktorý užívateľ uvidí.

Vykonávanie programu Najbežnejšia funkcia OS je podpora aplikácií spustených užívateľom. Na operačných systémoch s podporou multiprogramovania, sú bežiace programy označované ako procesy. Správa procesov využíva prostriedky poskytované operačným systémom na umožnenie vytvorenia, vykonania a ukončenia procesov, a zabezpečenie rôznych interakcií. Túto funkcionalitu zabezpečuje jadro operačného systému v spojení s príslušným hardvérom. Vykonanie programu zahŕňa vytvorenie procesu operačným systémom. Jadro vytvorí proces a buď ho odloží na neskoršie použitie, alebo mu alokuje určitú časť pamäte, nahrá programový kód z disku alebo inej časti pamäte do novo-alokovanej oblasti a spustí jeho beh. Jadro OS ukladá rôzne informácie o bežiacich procesoch. Medzi tieto informácie môže patriť: - Jedinečný identifikátor, nazývaný identifikátor procesu (PID) - Zoznam pamäte, ktorú program používa, alebo má k nej povolený prístup - PID programu, ktorý vyžiadal jeho spustenie, alebo ID rodičovského procesu - Meno súboru, resp. cesta z ktorej bol program nahratý - Súbor registra, obsahujúci posledné hodnoty všetkých CPU registrov - Program counter – počítadlo ukazujúce na aktuálnu pozíciu v programe

Rozdelenie OS jednopoužívateľské jednoúlohové - MS-DOS, PC DOS, DR DOS jednopoužívateľské viacúlohové - OS/2, Windows 95, 98, 2000, XP, Vista viacpoužívateľské viacúlohové - UNIX, LINUX, XENIX, PC MOS

Stromová štruktúra, pojmy súbor, priečinok V počítači sú údaje organizované do súborov a následne do priečinkov, ktoré vytvárajú tzv. stromovú štruktúru. Súbor (file) - je skupina údajov, ktoré spolu súvisia obsahom alebo formou. Sú vytvorené určitým programom. Názov súboru pozostáva z dvoch častí: - prvá časť je meno súboru (filename), ktoré zadáva používateľ - druhá časť je prípona (rozšírenie, extension), ktorá slúži k bližšej špecifikácii súboru Meno a prípona sú oddelené bodkou. Pr.: list.doc súbor s názvom list (vytvorený v MS Word) tabuľka.xls súbor s názvom tabuľka (vytvorený v MS Excel) obrazok.cdr grafický súbor (vytvorený v Corel Draw) stranka.html hypertextový súbor Existuje skupina tzv. spúšťateľných súborov, ktoré majú príponu: exe, com, bat. Priečinok (katalóg, directory) - je otvorený zoznam súborov na disku. Priečinky sú usporiadané do stromovej štruktúry vychádzajúcej z hlavného (root) priečinka. Priečinok vytvára používateľ podľa svojich potrieb a plnia funkciu prehľadu, usporiadanosti. Disk, na ktorom práve pracujeme je pracovný disk; priečinok, v ktorom sa nachádzame je pracovný priečinok. Cesta (path) je postupnosť priečinkov, ktoré delia daný priečinok od priečinka obsahujúceho daný súbor. V zápise sú tieto priečinky od seba oddelené prevráteným lomítkom "\". Disky (pevný, pružný, CD) sa označujú písmenami abecedy. Pre disketové jednotky sú vyhradené písmená A: B:, pre pevný disk (resp. jeho časti) a pre CD-ROM sú vyhradené všetky ostatné písmená abecedy.

UNIX Unix je operačný systém počítača postavený tak, aby bol prenositeľný, viac úlohový a viacpoužívateľský. Základnou filozofiou UNIXu je princíp stavebnice, v ktorej sú zložité úkony vykonávané postupnosťou zostavenou z jednoduchých príkazov pomocou užívateľského rozhrania. Užívateľským rozhraním je zvyčajne rovnako jednoduchý príkazový interpreter nazývaný shell. V súčasných verziách „unixoidných“ operačných systémov sa však čoraz častejšie používajú grafické nadstavby ukrývajúce riadkové (terminálové) rozhranie shellu, robiac tak Unix prístupnejším širšiemu okruhu užívateľov.

Mac OS X Mac OS X je zatiaľ poslednou verziou Mac OS, operačného systému pre počítače Macintosh. Tento operačný systém bol prvýkrát komerčne sprístupnený v roku 2001. Pozostáva z dvoch hlavných častí - z Darwinu, slobodného operačného prostredia založeného na Unixe, ktorý bol prispôsobený a ďalej vyvíjaný spoločnosťou Apple Computer s prispením nezávislých vývojárov; a vlastného grafického rozhrania známeho ako Aqua, vytvoreného spoločnosťou Apple. Mac-y prišli ako prvé s GUI - Graphics User Interface a myšou. Microsoft a IBM boli v tej dobe vo vývoji velmi pozadu.

Linux Termínom Linux (vznikol spojením slov Linus a Unix) bolo pôvodne označované len jadro, neskôr sa takto začala označovať komplexná platforma, vrátane grafických prostredí a množstva programov. Linux je: - v súčasnosti softvérovo plne napráskaný operačný systém so všetkým, čo k nemu patrí - grafické prostredia, aplikácie pre prácu s internetom, grafické aplikácie, kancelárske balíky, hry či multimediálne prehrávače. - multiužívateľský, sieťový, 32 alebo 64-bitový operačný systém s podporou skutočného multitaskingu. - systém, ktorý pobeží aj na 386 DX 40 s 4MB RAM, no optimálne využije aj nadupané päťprocesorové servery. - komunita užívateľov a vývojárov. - predovšetkým jedna z mnohých príkladných ukážok toho, že dobré neznamená vždy drahé. - určený pre ľudí, ktorí požadujú slobodu a ktorí nechcú, aby sa nazývali zlodejmi, ak zdieľajú svoj softvér s priateľmi alebo ho upravujú podľa vlastných potrieb. Výhody Linuxu: - stabilita - bezpečnosť - rýchlosť - grafická dokonalosť - obrovské množstvo softvéru, ktoré je zadarmo - lokalizácia - sloboda a nezávislosť od veľkých korporácií - komunita - cena Nevýhody Linuxu: - mnohé úzko špecializované programy sa zatiaľ vyrábajú len pre Windows - užívateľ sa musí naučiť niečo nové

MS DOS (Microsoft Disk Operating System) Operačný systém vyvinutý firmou Microsoft pre počítače kompaktibilné so štandardom IBM PC. Výhody MS DOS: - dobrá funkčnosť a rýchlosť aj na nevýkonných strojoch - jednoduchosť - obrovské rozšírenie Nevýhody MS DOS: - jeho textová orientácia - nemožnosť prevádzkovania viacerých programov súčasne (multitasking) - neefektivita pracovať s pamäťou nad 640kB. MS DOS je tvorený jadrom (súbory msdos.sys a io.sys) a súborom command.com.  MS DOS je diskovo orientovaný OS: - dokáže pracovať so súbormi a adresármi - riadi tok informácií do a z rôznych častí počítača – tieto časti pripraví pre príjem alebo výdaj informácií - umožňuje informácie vytvárať, uchovávať alebo vymazávať Celkovo teda umožňuje robiť množstvo úloh (jednotlivé úlohy je možné vyvolať zadaním tzv. príkazového riadku), ktoré je možné rozdeliť na nasledujúce:  - práca so súbormi a adresármi  - práca s diskami  - konfigurácia hardvéru  - optimalizácia použitia pamäte  - zrýchlenie činnosti programov  - úprava činnosti podľa zákazníka

Windows 3.x Obdobie, kedy osobné počítače ovládal MS DOS so svojím príkazovým riadkom, skončilo na začiatku 90-tych rokov. Nestačil už ani DOS Shell a Norton Commander a osobné počítače ovládli MS Windows. Prvou verziou boli Windows 3.x – grafická nadstavba MS-DOS, určená pre komfortnejšie a univerzálnejšie ovládania počítača a aplikácií. Ovládanie Windows je založené na grafickom užívateľskom prostredí (GUI – Graphical User Interface), ovládanom prevažne myšou. Toto je najväčší rozdiel oproti predchádzajúcim verziám MS DOS, ktorý vyžadoval zadávanie všetkých povelov z príkazového riadku. Medzi ďaľšie výhody patrí schopnosť mať spustených viacej aplikácií zároveň; univerzálne ovládanie periférií a využitie maximálneho rozlíšenia a farebnosti, ktoré poskytuje grafická karta a monitor. Ďalej umožňuje vytvárať viacnásobné okná aplikácií DOSu a má možnosť rýchlejšej 32-bitovej práce so súbormi.

Windows 95 Hlavných odlišností tohto OS od Win 3.11 zakladajúcich sa na vývoji je niekoľko: - prostredie je tvorené plochou (desktop) - preemptívny multitasking (systém riadi rozdelenie systémového času medzi jednotlivé spustené aplikácie podľa priority) - podpora Plug and Play, kedy systém sám identifikuje hardware počítača a nainštaluje príslušné ovládače väčšinou bez reštartu systému - podpora dlhých názvov súborov - využitie clipboardu (prenos dát a objektov pomocou dočasného umiestnenia do pamäti) - multiužívaťelská podpora, kde každý užívateľ môže mať vlastné nastavenia (plochu, ikony, Start menu) - nastavenia lokalizácie a podpory jazykov a klávesníc - multimediálne možnosti - podpora grafiky, video, zvuk, 3D akcelerátory, podpora zariadenia CD-ROM a iné - dominantnou stránkou tohto OS bolo hlavne úsilie o zjednodušenie ovládania a prístupu k vnútorným nastaveniam pre neprofesionálneho užívateľa Urýchlenie vývoju OS Windows 95 spôsobili hlavne chyby a nedostatky, ktoré boli nezanedbateľné: - značná nestabilita, čo spôsobovala pád systému pri chybnom chode aplikácie, strata neuložených údajov a nedostatočná efektivita integrovaných nástrojov na údržbu a opravu systému. - nezriedkavý výskyt programátorských chýb - vlastnosti, ktoré neumožňovali, aby Windows 95 dosiahol triedu bezpečnosti C2; to znemená že nezaisťujú funkciu opätovného použitia aplikácie v operačnej pamäti, čo zabezpečovala až platforma NT - zanedbateľná nie je aj jeho dosť vysoká cena

Windows 98 Zmeny oproti Win 95 nie sú až také badateľné. V tejto verzií je automaticky prítomný Internet Explorer 4.0 a súčasne sa začal trend integrovania rôznych programov priamo do systému (najskôr Windows Media Player, potom Windows Movie Maker a MSN Messenger). Výraznou zmenou je úplná podpora systému FAT32, čo znamená lepšie využitie pevného disku, ako aj podpora diskov s veľkou kapacitou, podpora nového hardwaru ako DVD a AGP, automatická kontrola a oprava systémových súborov a iné. Win 98 takisto prináša zvýšenie výkonu až o 36% a jednoduchšie ovládanie, ale na druhej strane stále obrovskú nestabilitu a nespoľahlivosť.

Windows 2000 Windows 2000 je operačným systémom s hybridným jadrom.  Bol orientovaný na nasadenie v organizáciách, podporoval preemptívny multitasking, disponoval grafickým rozhraním založeným na systémoch Windows 95 a Windows 98 a podporoval jedno- a viacprocesorové stanice. Microsoft propagoval Windows 2000 ako dovtedy najbezpečnejší systém, ten sa však stal terčom mnohých útokov vírusov, ako napr. Code Red alebo Nimda. Viac ako osem rokov po vydaní, Microsoft stále pravidelne takmer každý mesiac vydáva pre Windows 2000 bezpečnostné záplaty. Boli vydané štyri edície Windows 2000: Professional, Server, Advanced Server a Datacenter Server.

Windows XP Koncom roka 2001 sa na poli OS objavil Windows XP. Systém Windows XP je k dispozícii v troch verziách, a to: Windows XP Home Edition, Windows XP Professional a Windows XP 64-bit Edition. Ide o systém spoľahlivý a bezpečný, s ohľadom na používateľské dáta, ktorých hodnota je vyššia ako cena počítača. Systém Windows XP vychádza z toho najlepšieho, na čom boli postavené systémy Windows NT a Windows 2000. Je to výkonný systém s podporou viacprocesorových počítačov. Má nový vzhľad, čoho cieľom je maximálne sprehľadniť usporiadanie prvkov na ploche a prispôsobiť používateľské rozhranie každému jednotlivému používateľovi a spôsobu, akým s počítačom pracuje. Zaujímavou možnosťou je využitie práce s dvomi monitormi zároveň. Jedným z kľúčových rysov systému Windows XP Professional vôbec je podpora digitálnych médií (Windows Media Player v. 8.0). Systém Windows XP Professional výrazne redukuje spotrebu elektriny inteligentným sledovaním stavu procesora. Systém EFS (Encrypting File System) poskytuje vďaka transparentnému šifrovaniu súborov, s použitím náhodne generovaného kľúča, vyššiu úroveň ochrany pred hackermi a odcudzením dát.

Windows Vista Windows Vista disponuje mnohými novými funkciami a tiež zmeneným grafickým rozhraním nazvaným Aero, vylepšeným systémom vyhľadávania, množstvom bezpečnostných vylepšení a nanovo prepracovanými protokolmi počítačových sietí, systémov podpory zvuku, tlače a zobrazovania. Vista tiež zjednodušila komunikáciu medzi počítačmi v sieti, zdieľanie súborov, nastavovanie hesiel a prácu s digitálnymi médiami a externými zariadeniami, avšak nie je natoľko populárna ako XP, pretože vyžaduje vysoké nároky na hardvérové vybavenie počítača.

Windows 7 Windows Seven (Blackcomb, Vienna) bude pravdepodobne ďalšia verzia operačného systému Microsoft Windows, ktorá má byť nástupcom Windows Vista. Jeho plánovaný rok vydania je 2009-2010. Očakavá sa že bude mať nižšie HW nároky ako Vista a tiež vylepšené ovládanie dotykovými obrazovkami lebo ho bude možné ovládať viacerými prstami. Microsoft sa v novom systéme pokúsil upraviť ergonómiu práce s počítačom: namiesto klasického výpisu spustených programov budú v novom systéme na ovládacej lište priamo náhľady okien programov. Zo systému zmizne pravý panel s mikroaplikáciami, tie budú odteraz priamo súčasťou pracovnej plochy. Nový systém bude možné ovládať pomocou gest, ako aj dotykom na monitore. Najviac pozornosti však Microsoft venoval vyladeniu predchádzajúcich chýb.