Operační systém

Operační systém je v informatice základní programové vybavení počítače (tj. software), které je zavedeno do paměti počítače při jeho startu a zůstává v činnosti až do jeho vypnutí. Skládá se z jádra (kernel) a pomocných systémových nástrojů. Hlavním úkolem operačního systému je zajistit uživateli možnost ovládat počítač, vytvořit pro procesy stabilní aplikační rozhraní (API) a přidělovat jim systémové zdroje. Operační systém je velmi komplexní software, jehož vývoj je mnohem složitější a náročnější, než vývoj obyčejných programů.

Historie

První počítače neměly operační systém. Na počátku 60. let 20. století dodávali výrobci počítačů propracované nástroje pro řízení dávkového zpracování spouštěných programů. První operační systémy byly dodávány k sálovým počítačům (mainframe). V roce 1967 byl firmou IBM vydán operační systém MFT, který podporoval v omezené míře multitasking. Od roku 1964 byl vyvíjen Multics, který však Bellovy laboratoře přestaly vyvíjet v roce 1969, kdy byl v těchto laboratořích vytvořen první Unix.

Funkce

Operační systém plní tři základní funkce:

1. ovládání počítače – umožňuje uživateli spouštět programy, předávat jim vstupy a získávat jejich výstupy s výsledky
2. abstrakce hardware – vytváří rozhraní pro programy, které abstrahuje ovládání hardware a dalších funkcí do snadno použitelných funkcí (API)
3. správa prostředků – přiděluje a odebírá procesům systémové prostředky počítače

Ovládání počítače

Při definici operačního systému se obvykle omezuje ovládání počítače na schopnost spustit program, předat mu vstupní data a umožnit výstup výsledků na výstupní zařízení. Někdy je však pojem operační systém rozšířen i na grafické uživatelské rozhraní, což může být z důvodů marketingových, ale i problému nejasné hranice mezi operačním systémem a aplikacemi.

U systémů, které disponují jediným grafickým rozhraním (Microsoft Windows, Symbian OS, …) je často grafické rozhraní zahrnováno do operačního systému. U systémů, kde je uživatelské rozhraní možné vytvořit několika nezávislými způsoby nebo různými aplikacemi, je běžné nepovažovat ho za součást systému (unixové systémy).

Abstrakce hardware

Operační systém skrývá detaily ovládání jednotlivých zařízení v počítači (tzv. hardware) a definuje standardní rozhraní pro volání systémových služeb tak, že vytváří abstraktní vrstvu s jednoduchými funkcemi (tzv. API), které využívají programátoři aplikací. Tím nejen zjednodušuje programátorům vytváření programů, ale umožňuje programům pracovat i se zařízeními, které v době vzniku programu neexistovaly (například z hlediska programátora není rozdíl mezi otevřením souboru na pevném disku, CD, DVD, flash, síťovém disku nebo Blu-ray). Někdy je uvnitř operačního systému vytvářena podobná abstraktní mezivrstva, která usnadňuje programování ovladačů jednotlivých zařízení (tzv. HAL, anglicky Hardware Abstraction Layer).

Správa zdrojů

Operační systém přiděluje spuštěným programům systémové prostředky (operační paměť, procesor, pevný disk, vstupně-výstupní zařízení). V případě potřeby může operační systém procesům přidělené prostředky násilně odebrat (preempce). Operační systém využívá schopnosti procesoru k ochraně sebe samého, ale i k oddělení pracovního prostoru jednotlivých procesů.

Stavba operačního systému

Operační systém se skládá z jádra (též označovaného jako kernel) a pomocných systémových nástrojů.

Jádro je základním kamenem operačního systému. Zavádí se do operační paměti počítače při startu a zůstává v činnosti po celou dobu běhu operačního systému. Jádro může být naprogramováno různými způsoby a podle toho rozeznáváme:

• monolitické jádro – jádro je jedním funkčním celkem
• mikrojádro – jádro je velmi malé a všechny oddělitelné části pracují samostatně jako běžné procesy
• hybridní jádro – kombinuje vlastnosti monolitického jádra i mikrojádra

Související informace naleznete také v článku Kernel.

Vymezení operačního systému

Do operačního systému obvykle zahrnujeme i základní systémové nástroje, které slouží ke správě počítače (formátování disků, kontrola integrity souborového sytému, nastavení systémového času a podobně). Některé doplňující aplikace se však těmto nástrojům velmi blíží nebo je dokonce nahrazují (například součástí Microsoft Windows není diagnostika pevných disků, detailní nástroj na sledování procesů a dalších interních pochodů v systému apod.), a proto není vždy možné systémové nástroje a aplikace jednoznačně rozlišit.

Aplikace a jádro operačního systému můžeme rozlišit podle výše uvedených základních funkcí operačního systému nebo podle toho, jestli je daný spuštěný proces zpracováván v uživatelském nebo jaderném režimu (viz privilegovaný režim).

U operačních systémů s monolitickým jádrem (např. unixové systémy) je jasná hranice mezi systémovým voláním, knihovnami a procesy. Například souborový systém je u nich typická součást operačního systému. Naopak systémy s mikrojádrem (např. systémy Windows NT) tuto hranici jasnou nemají, protože výše zmíněná obsluha souborového systému je zde realizována jako samostatný proces v uživatelském prostoru (tzv. serverem).

Windows API slučuje systémová volání, ovládání uživatelského rozhraní i různé knihovní funkce, takže je obtížné rozpoznat, co je knihovní funkce a co je obdoba systémového volání monolitického jádra.

Vlastní uživatelské rozhraní počítače (příkazový řádek, textové nebo grafické) není obvykle do operačního systému zahrnováno. Nicméně je možné kvůli zvýšení výkonu některé typicky aplikační úkoly přenést do jádra operačního systému (například webový server, grafické uživatelské rozhraní, akcelerované funkce grafických karet apod.).

Operační systém reálného času

V některých případech je nutné, aby jádro operačního systému poskytovalo záruky a nespoléhalo se na poměrně volná pravidla, která stačí pro běžné využívání operačního systému (např. jako desktop nebo server). Vyšší nároky plní operační systém reálného času, který se používá například pro mobilní telefon, řízení výrobních procesů a podobně. Takový systém pak ale vyžaduje vyšší režii pro řízení procesů, takže pro běžné nasazení není vhodný.

Související informace naleznete také v článku Operační systém reálného času.

Přehled operačních systémů

Operační systémy mainframů

• VMS
• CPM
• AS 400
• DOS/360, OS/360
• Unix - platí totéž co pro unix osobních počítačů

Operační systémy osobních počítačů řady PC

• Unix
  • větev AT&T - UNIX System V
    • AIX
    • HP-UX
    • Solaris
    • Tru64
    • en:z/OS
  • větev BSD
    • BSD/OS
    • FreeBSD
    • NetBSD
    • OpenBSD
    • DragonFly BSD
  • GNU
    • Linux
    • Hurd
• CP/M
• DOS
  • QDOS - 86-DOS - PC-DOS
  • PTS-DOS
  • X-DOS
  • MS-DOS
  • DR-DOS - Novell DOS - Caldera Open DOS
  • Enhanced-DR-DOS
  • FreeDOS
• Microsoft Windows
  • nadstavby nad MS-DOS (od verze 95 je DOSové prostředí skryté)
    • Windows 1.0, 1.01, 1.0.2, 1.0.3, 1.0.4
    • Windows 2.0, 2.0.3/286 a 2.0.3/386, 2.1/286 a 2.1/386, 2.11/286 a 2.11/386
    • Windows 3.0, 3.0 with ME, 3.1, 3.11, 3.2 a 4, Windows for Workgroups 3.1 a 3.11
    • Windows 95, 95 SP1, 95A OSR1, 95B OSR2, 95B OSR2.1 a 95C OSR2.5
    • Windows 98, 98 SE a 98 SP1
    • Windows Me
  • s jádrem Windows NT
    • Windows NT
    • Windows 2000 (též Windows NT 5.0)
    • Windows XP (též Windows NT 5.1)
    • Windows Vista
    • Windows 7
    • serverové Windows
      • Windows NT (3.5-4.0)
      • Windows 2000 Server, Advanced server, Advanced Datacenter Server
      • Windows 2003 Server, Advanced server, Advanced Datacenter Server
      • Windows 2008 Server
  • ReactOS (NT jádro a Win32 API pod GNU/GPL)
• OS/2
• AROS
• QNX
• Minix - operační systém s mikrojádrem napsaný pro vzdělávací účely Andrewem Tanenbaumem; některé jeho prvky převzal i Linus Torvalds, když na počítači s Minixem vyvíjel první verze svého Linuxu
• SkyOS
• ZeX/OS

Operační systémy osobních počítačů Apple

Apple / Apple Computer

• první kroky, 1984-1987:
  • Systém 1, Systém 2, Systém 3, Systém 4
• 1988-1999:
  • Systém 5 (multitasking)
  • Systém 6 (32bit)
  • Systém 7 (7.5 s označením Mac OS)
  • Mac OS 8 (HFS+)
  • Mac OS 9 (APIs, Carbon)
• aktuální:
  • Mac OS X (na bázi NeXTSTEP, Unix)
    s „Classic“, Mac OS 9.2, pro starší programy

další

• AmigaOS
• Linux
• MorphOS

Operační systémy kapesních počítačů, PDA, komunikátorů a smartphonů

Zde je nutno dodat, že operační systém pro PDA je silně spjat s hardwarovou stránkou zařízení. Je většinou nahrán na zvláštní interní a standardně nepřepisovatelné paměti. Různými způsoby lze dosáhnout přepsání této paměti (tzv. flashnutí)a uživatel může původní systém přemazat.

• Android – verze 1.0 - 3.0 v telefonu T-Mobile G1
• BlackBerry – u komunikátorů RIM. Umožňuje neustálou synchronizaci dat
• EPOC – používal se hlavně v PDA Psion
• Linux – Linux pro kapesní počítače a mobily (Maemo, Opie, Ubuntu mobile,Bada ...)
• iOS – operační systém mobilních zařízení Apple
• PalmOS – zařízení Pilot, Palm, Sony Clié, Handspring …
• Symbian OS – hlavně mobilní telefony značky Nokia
  • Series 60
  • Series 80
  • UIQ Series v1, v2, v3 (pro dotykové LCD, především SonyEricsson)
• webOS – operační systém nových zařízení Palm
• Windows Mobile (dříve nazýván Windows CE) – tzv. PocketPC – Acer, iPaq, MDA, Asus, FujitsuSiemens, Motorola Smartphones …
  • Běžná zařízení
  • PhoneEdition
  • Po flashnutí lze nahrát různé distribuce Linuxu, například Familiar linux

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Snímky operačních systémů na Wikimedia Commons

• • Lokální šablona odkazuje na jinou kategorii Commons než přiřazená položka Wikidat:
    • Lokální odkaz: Screenshots by operating system
    • Wikidata: Operating systems