Systemy operacyjne: funkcje i typy

System operacyjny komputera jest kluczowy dla współpracy między elementami sprzętowymi i aplikacjami, a także pełni istotne funkcje, jak zarządzanie procesami oraz pamięcią.

Każde urządzenie przenośne, komputer, czy inne urządzenie elektroniczne posiada specjalne oprogramowanie, nazywane systemem operacyjnym, które stanowi jego fundament. To oprogramowanie sprawia, że korzystanie z komputerów czy smartfonów jest wygodniejsze i bardziej efektywne.

Najpopularniejsze systemy operacyjne to Windows, Linux, macOS, Android, iOS i Ubuntu. Jednak istnieje wiele innych, mniej znanych, które również pełnią ważną rolę na rynku.

Wiele systemów operacyjnych pozostaje w cieniu tych najbardziej popularnych, a o ich istnieniu większość ludzi nie ma pojęcia.

Dobór właściwego systemu operacyjnego jest kluczowy, bez względu na to, czy jesteś użytkownikiem domowym, prowadzisz małą firmę, czy reprezentujesz duże przedsiębiorstwo.

W tym artykule omówimy różnorodne typy systemów operacyjnych, ich funkcje, mocne strony i ograniczenia.

Zacznijmy więc!

Czym jest system operacyjny?

System operacyjny (OS) to oprogramowanie systemowe, które koordynuje działanie sprzętu komputerowego i dostępnych zasobów, umożliwiając płynne funkcjonowanie różnych programów komputerowych.

System operacyjny zarządza komponentami sprzętowymi komputera, takimi jak obudowa, klawiatura, mysz, procesor, płyta główna, karta graficzna, nośniki danych, monitor, głośniki i dyski twarde.

Pełni rolę pośrednika między sprzętem a oprogramowaniem, kontrolując funkcje takie jak alokacja pamięci i operacje wejścia/wyjścia.

Ponadto, system operacyjny zarządza zasobami oprogramowania, w tym oprogramowaniem systemowym i aplikacyjnym. Do tych drugich zaliczamy przeglądarki internetowe, sterowniki, aplikacje pocztowe, programy do księgowości i odtwarzacze multimediów.

System operacyjny monitoruje działanie innych programów, zarówno systemowych, jak i aplikacji użytkownika, zapewniając ich prawidłową pracę.

Do głównych zadań systemu operacyjnego należy:

• Ułatwienie korzystania z urządzenia poprzez szybkie uruchamianie i natychmiastową gotowość do pracy, bez konieczności ręcznej konfiguracji.
• Zapewnienie sprawnego wykorzystania zasobów, eliminując potrzebę konfigurowania systemu przez użytkownika.
• Umożliwienie łatwego rozwoju, testowania i wdrażania nowych funkcjonalności bez konieczności ingerencji serwisu.
• Sprawiedliwy podział zasobów między różnych użytkowników i procesy.

Funkcje systemów operacyjnych

• Zarządzanie zasobami: System operacyjny alokuje czas procesora, pamięć i inne zasoby między uruchomione programy.
• Zarządzanie procesami: System operacyjny kontroluje uruchamianie, zatrzymywanie i zarządzanie procesami, a także pilnuje czasu ich trwania.
• Zarządzanie pamięcią: System operacyjny zarządza pamięcią komputera, optymalizując jej wykorzystanie.
• Rejestrowanie zadań: System operacyjny monitoruje wykorzystanie zasobów i czasu przez poszczególnych użytkowników.
• Bezpieczeństwo: System operacyjny chroni aplikacje, dane i użytkowników poprzez mechanizmy szyfrowania i kontroli dostępu.
• Zarządzanie urządzeniami: System operacyjny obsługuje urządzenia wejścia/wyjścia, takie jak klawiatury, myszki, drukarki i monitory, zapewniając odpowiednie interfejsy i sterowniki.
• Sieć: System operacyjny umożliwia łączenie się z siecią, udostępnianie zasobów i obsługę protokołów sieciowych.
• Zarządzanie plikami: System operacyjny organizuje system plików, umożliwiając tworzenie, edycję i usuwanie plików oraz katalogów.
• Tworzenie kopii zapasowych i odzyskiwanie: System operacyjny oferuje mechanizmy tworzenia kopii zapasowych i przywracania danych po awariach.
• Interfejs użytkownika: System operacyjny umożliwia interakcję z urządzeniem poprzez interfejs wiersza poleceń (CLI), graficzny interfejs użytkownika (GUI) lub ich kombinację.
• Wywołania systemowe: System operacyjny udostępnia interfejs umożliwiający aplikacjom dostęp do zasobów, zapewniając kompatybilność między różnymi platformami.
• Monitorowanie wydajności: System operacyjny udostępnia narzędzia do monitorowania i optymalizacji wydajności systemu.

• Wirtualizacja: System operacyjny umożliwia uruchamianie kilku systemów operacyjnych i aplikacji na jednym fizycznym urządzeniu, co zwiększa elastyczność i wydajność.
• Podział czasu: System operacyjny pozwala wielu użytkownikom korzystać z jednego komputera poprzez przydzielanie zasobów w sposób efektywny.

Rodzaje systemów operacyjnych

# 1. Jednozadaniowy system operacyjny

Jednozadaniowy system operacyjny, przeznaczony głównie dla użytkowników domowych, pozwala na wykonywanie tylko jednego zadania przez jednego użytkownika. Stworzono go z myślą o telefonach bezprzewodowych i urządzeniach do wysyłania dwukierunkowych wiadomości.

Cechy:

• Obsługa przesyłania obrazów i filmów
• Możliwość drukowania dokumentów
• Zarządzanie wejściem/wyjściem
• Interpretacja poleceń użytkownika

Zalety:

• Małe zużycie pamięci
• Niski koszt

Wady:

• Możliwość wykonywania tylko jednego zadania na raz.
• Mniejsza zaawansowanie w porównaniu z innymi systemami.

#2. Wielozadaniowy system operacyjny

Wielozadaniowy system operacyjny umożliwia jednoczesne uruchamianie wielu programów przez jednego użytkownika, co jest typowe dla laptopów i komputerów osobistych. Wyróżniamy dwa rodzaje tego systemu:

• Wywłaszczający: System operacyjny przydziela centralny czas przetwarzania, dzieląc go między programy.
• Współpraca: Każdy proces oddaje czas innym metodom w określonej kolejności, na przykład podczas edycji filmu można przeglądać zdjęcia.

Cechy:

• Obsługa pobierania obrazów podczas oglądania filmów
• Alokacja zasobów
• Zarządzanie procesami
• Zarządzanie plikami

Zalety:

• Oszczędność czasu
• Wyższa wydajność
• Mniejsze zużycie pamięci

Wady:

• Wymaga więcej miejsca
• Jest bardziej złożony

#3. Wsadowy system operacyjny

Wsadowy system operacyjny nie wchodzi w interakcję z użytkownikiem. Zadania o podobnych wymaganiach są grupowane w partie, a operator sortuje te zadania. Przykładem może być obsługa wyciągów bankowych czy systemów płacowych.

Cechy:

• Grupowanie zadań na podstawie podobieństw
• Procesor wykonuje zadania w kolejności ustalonej przez operatora

Zalety:

• Procesor zna czas trwania zadania w kolejce
• Krótszy czas bezczynności
• Łatwe zarządzanie dużą ilością pracy
• Możliwość korzystania przez wielu użytkowników

Wady:

• Złożone debugowanie
• Wysoki koszt
• Pozostałe zadania muszą czekać na zakończenie aktualnego zadania

#4. System operacyjny dla wielu użytkowników

W systemie dla wielu użytkowników wielu użytkowników może jednocześnie korzystać z różnych zasobów, dzięki współdzielonej sieci łączącej komputery z jednym systemem. Umożliwia to jednoczesny dostęp do jednej maszyny przez wiele osób.

Cechy:

• Udostępnianie zasobów
• Dzielenie czasu
• Udostępnianie w tle
• Niewidoczność

Zalety:

• Ułatwia udostępnianie danych
• Pozwala współdzielić zasoby sprzętowe, takie jak drukarki
• Użytkownicy mogą łatwo dzielić się efektami swojej pracy
• Usługi są stabilne i systematyczne

Wady:

• Wymaga drogiego sprzętu
• Prywatność może być problematyczna, ze względu na udostępnianie danych
• Wydajność może być obniżona przez wielu użytkowników w tym samym środowisku

#5. RTOS

System operacyjny czasu rzeczywistego (RTOS) zapewnia terminowe wykonanie zadań dla aplikacji czasu rzeczywistego. Systemy te są projektowane dla urządzeń, takich jak mikrokontrolery i systemy o znaczeniu krytycznym.

Cechy:

• Mały rozmiar w porównaniu z ogólnym systemem operacyjnym
• Wysoka responsywność
• Planowanie oparte na priorytetach
• Informacje o czasie

Zalety:

• Maksymalne wykorzystanie zasobów
• Krótki czas potrzebny na zmianę zadań
• Koncentracja na uruchamianiu aplikacji
• Niewielki rozmiar ułatwiający osadzenie w systemach

Wady:

• Możliwość wykonywania ograniczonej liczby zadań
• Złożony algorytm
• Minimalne przełączanie zadań

#6. Sieciowy system operacyjny

Sieciowy system operacyjny łączy komputery i urządzenia w sieci, umożliwiając im udostępnianie zasobów. System ten pozwala tworzyć konta użytkowników, kontrolować dostęp do zasobów, umożliwia komunikację między urządzeniami i monitoruje sieć.

Cechy:

• Udostępnianie bazy danych i systemu plików
• Tworzenie kopii zapasowych
• Sieć międzysieciowa
• Udostępnianie aplikacji i drukarek w sieci
• Funkcje bezpieczeństwa, takie jak kontrola dostępu i uwierzytelnianie

Zalety:

• Zdalny dostęp do serwerów z różnych lokalizacji
• Wysoki poziom bezpieczeństwa
• Wysoka stabilność

Wady:

• Wysoki koszt
• Wymaga regularnej konserwacji
• Zależy od centralnej lokalizacji

#7. Rozproszony system operacyjny

Rozproszony system operacyjny to połączenie autonomicznych komputerów połączonych siecią. Komputery mogą komunikować się, udostępniać pliki i zasoby oraz wykonywać zadania.

Cechy:

• Udostępnianie zasobów
• Konkurencja
• Skalowalność
• Tolerancja błędów
• Niejednorodność
• Przezroczystość
• Otwartość

Zalety:

• Lepszy stosunek ceny do wydajności
• Elastyczność
• Wyższa dostępność i niezawodność
• Możliwość rozszerzenia

Wady:

• Przeciążenie sieci przy jednoczesnym wysyłaniu danych
• Brak odpowiedniego oprogramowania
• Potencjalne problemy z bezpieczeństwem

#8. Mobilny system operacyjny

Mobilny system operacyjny umożliwia tabletom, smartfonom i innym urządzeniom uruchamianie programów i aplikacji. Stanowi interfejs pomiędzy oprogramowaniem a sprzętem. Prezentuje użytkownikowi elementy takie jak kafelki, ikony, aplikacje i informacje.

Cechy:

• Zarządzanie urządzeniami
• Planowanie i zarządzanie procesorem
• Zarządzanie pamięcią
• Zabezpieczenia, takie jak hasła i skanowanie linii papilarnych
• Zarządzanie plikami
• Wykrywanie błędów
• Śledzenie wydajności systemu

Zalety:

• Przyjazny dla użytkownika
• Lekki
• Możliwość dostosowania do potrzeb użytkownika
• Częste aktualizacje

Wady:

• Systemy są projektowane dla konkretnego sprzętu (np. Apple iOS)
• Podatność na naruszenia bezpieczeństwa
• Ograniczona żywotność baterii
• Konieczność ręcznej aktualizacji

#9. Wbudowany system operacyjny

Wbudowany system operacyjny jest przeznaczony do wykonywania zadań dla konkretnego urządzenia, a nie komputera. Jego głównym celem jest uruchomienie kodu, który pozwala urządzeniu wykonywać zadania. System ten udostępnia sprzęt programowi.

Cechy:

• Operacje w czasie rzeczywistym
• Niski koszt produkcji
• Ścisłe ograniczenia projektowe
• Mechanizmy ochronne

Zalety:

• Przenośny
• Mniejsze wymagania sprzętowe
• Szybszy w porównaniu z innymi systemami
• Wysoka przewidywalność

Wady:

• Konieczność dużych modyfikacji
• Dłuższy czas personalizacji
• Mniejsza optymalizacja

#10. System operacyjny do wirtualizacji

Wirtualizacja systemu operacyjnego polega na użyciu oprogramowania symulującego działanie sprzętu w systemie wirtualnym. Umożliwia to organizacjom IT obsługę wielu systemów operacyjnych, a sprzęt może jednocześnie obsługiwać wiele obrazów systemu.

Cechy:

• Alokacja zasobów
• Lekkość
• Skalowalność
• Łatwe zarządzanie
• Ruchliwość
• Bezpieczeństwo

Zalety:

• Większa efektywność wykorzystania zasobów
• Obniżenie kosztów
• Szybkie wdrażanie

Wady:

• Potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa (współdzielenie tego samego systemu operacyjnego hosta)
• Ograniczona izolacja
• Złożona konfiguracja i zarządzanie
• Ograniczony dostęp do sprzętu

#11. System operacyjny w chmurze

System operacyjny w chmurze jest przeznaczony do pracy w środowiskach wirtualizacji i chmury. Zarządza działaniem maszyn wirtualnych. Jego funkcje zależą od usług chmury i używanego środowiska.

System ten zarządza działaniem i przetwarzaniem różnych infrastruktur wirtualnych, maszyn wirtualnych i serwerów.

Cechy:

• Łatwe skalowanie w zależności od potrzeb
• Możliwość integracji zabezpieczeń (np. uwierzytelnianie dwuskładnikowe)
• Integracja nowoczesnych rozwiązań
• Funkcje tworzenia kopii zapasowych i przywracania

Zalety:

• Elastyczność używania z dowolnego miejsca i w dowolnym czasie
• Szybsze programowanie dzięki szybkiemu wdrażaniu
• Opłacalność (płacisz tylko za wybrane zasoby)
• Łatwiejszy dostęp z każdego urządzenia

Wady:

• Skomplikowana integracja z istniejącymi systemami
• Nieprzewidziane wydatki
• Zagrożenia bezpieczeństwa (np. ataki online i kwestie prywatności danych)
• Możliwość przestoju w przypadku katastrof

Popularne systemy operacyjne

Oto niektóre z najczęściej używanych systemów operacyjnych na świecie:

System operacyjny Windows

Windows to graficzny system operacyjny firmy Microsoft. Umożliwia użytkownikom łatwe korzystanie z komputerów, odczytywanie i przechowywanie danych, przeglądanie internetu, granie w gry, oglądanie filmów i uruchamianie aplikacji. Jest dostępny dla użytkowników prywatnych i profesjonalistów.

Według statystyk, jest to najczęściej używany system operacyjny na komputerach osobistych na świecie z udziałem w rynku wynoszącym 69,51% w lipcu 2023 roku.

System operacyjny Mac

macOS to system operacyjny Unix firmy Apple Inc. używany na komputerach Apple Mac. Jego wydajność jest wysoka dzięki optymalizacji pod kątem konkretnego sprzętu.

Jest to drugi najczęściej używany system operacyjny w kategorii komputerów osobistych, z udziałem w rynku wynoszącym 20,44%.

Linux

Linux to system operacyjny typu open source, który zarządza zasobami i sprzętem, takimi jak pamięć i procesor. System ten umożliwia komunikację pomiędzy sprzętem a aplikacjami. Zajmuje trzecie miejsce po Windows i macOS, z udziałem w rynku 3,24% w kategorii systemów operacyjnych komputerów osobistych.

Ubuntu

Ubuntu to system oparty na Linuksie, korzystający z oprogramowania typu open source. Ubuntu jest wydawane w wersjach desktopowych, bazowych i serwerowych dla urządzeń IoT i robotów. Jest popularnym systemem operacyjnym do przetwarzania w chmurze.

Android

Android to mobilny system operacyjny oparty na Linuksie, działający na tabletach i smartfonach. Używa jądra systemu Linux, przeglądarki internetowej, aplikacji i interfejsu GUI. Do tworzenia kodu wykorzystuje głównie język Java, ale także inne języki programowania.

Głównym celem Androida jest zapewnienie dobrego doświadczenia użytkownikom, co czyni go bardzo wydajnym systemem operacyjnym. Jest to także najczęściej używany system operacyjny na świecie w kategorii mobilnych systemów operacyjnych, z udziałem w rynku 70,9%, według statystyk.

iOS

Apple iOS to mobilny system operacyjny firmy Apple Inc., zasilający urządzenia mobilne Apple. Jest drugim najczęściej instalowanym mobilnym systemem operacyjnym po Androidzie, z udziałem w rynku wynoszącym 28,36%, według statystyk. Obsługuje połączenia komórkowe, Bluetooth, Wi-Fi i VPN.

Wniosek

Rynek oferuje wiele różnorodnych systemów operacyjnych, z których każdy posiada własne funkcje, cechy, zalety i wady.

Wybierając odpowiedni system operacyjny, warto dokładnie przeanalizować własne potrzeby i możliwości finansowe. Należy wybrać system, który efektywnie zarządza pamięcią, chroni prywatność i dane oraz mieści się w ustalonym budżecie.

Warto również zapoznać się z darmowymi systemami operacyjnymi do testów penetracyjnych i kryminalistyki cyfrowej.