Systemy operacyjne: funkcje i typy

Komputerowy system operacyjny obsługuje interakcje między sprzętem a oprogramowaniem wraz z innymi funkcjami, takimi jak obsługa procesów i pamięć.

Każde urządzenie mobilne, komputer lub podobne urządzenie elektroniczne jest dostarczane z określonym oprogramowaniem lub silnikiem, który można nazwać systemem operacyjnym. Silnik ten zwiększa użyteczność komputerów czy smartfonów.

System operacyjny Windows, Linux, macOS, Android, iOS i Ubuntu to najczęściej używany system operacyjny na rynku, ale co z innymi?

Oprócz nich na rynku dostępnych jest wiele systemów operacyjnych, o których większość ludzi nie wie.

Niezależnie od tego, czy jesteś osobą prywatną, małą firmą czy dużym przedsiębiorstwem, korzystanie z odpowiedniego systemu operacyjnego ma kluczowe znaczenie.

W tym artykule omówię różne typy systemów operacyjnych oraz ich funkcje, zalety i wady.

Zaczynajmy!

Co to jest system operacyjny?

System operacyjny (OS) to oprogramowanie (lub oprogramowanie systemowe) do zarządzania sprzętem komputerowym oraz zasobami programowymi, zapewniające wspólne usługi dla różnych programów komputerowych.

System operacyjny zarządza sprzętem komputerowym lub fizycznymi komponentami systemu komputerowego, takimi jak obudowa zewnętrzna, klawiatura, mysz, procesor, płyta główna, karta graficzna, urządzenie pamięci masowej, monitor, głośnik, dysk twardy itp.

Aby zarządzać funkcjami sprzętowymi (takimi jak alokacja pamięci, wejście i wyjście), system operacyjny działa jako pośrednik między sprzętem a programami.

Podobnie system operacyjny zarządza zasobami oprogramowania — oprogramowaniem systemowym i oprogramowaniem aplikacyjnym. Należą do nich przeglądarki internetowe, sterowniki urządzeń, programy pocztowe, oprogramowanie księgowe, odtwarzacze multimedialne itp.

Monitoruje i kontroluje wykonywanie innych programów, takich jak oprogramowanie systemowe i aplikacje, które znajdują się w urządzeniu.

Główne cele systemu operacyjnego to:

System operacyjny usprawnia korzystanie z maszyny, umożliwiając użytkownikom natychmiastowe rozpoczęcie pracy i szybkie wykonywanie zadań bez marnowania czasu na samodzielne konfigurowanie systemu od samego początku.
System operacyjny zapewnia efektywne wykorzystanie zasobów. Dlatego konfigurowanie systemu nie jest konieczne.
Został zaprojektowany w sposób umożliwiający efektywny rozwój, wprowadzanie nowych funkcji, testowanie i nie tylko bez ingerencji serwisu.
Zapewnia również sprawiedliwe współdzielenie zasobów między różnymi użytkownikami i procesami.

Funkcje systemów operacyjnych

Zarządzanie zasobami: system operacyjny zarządza czasem procesora, pamięcią i innymi zasobami oraz przydziela je między kilka programów uruchomionych na komputerze.
Zarządzanie procesami: system operacyjny jest odpowiedzialny za zarządzanie, zatrzymywanie i uruchamianie programów i procesów. Kontroluje czas procesu.
Zarządzanie pamięcią: zarządza pamięcią komputera i oferuje mechanizmy zwiększania wykorzystania pamięci.
Rozliczanie zadań: śledzi zasoby i czas wykorzystywane przez różnych użytkowników do wykonywania swoich zadań.
Bezpieczeństwo: system operacyjny zapewnia bezpieczniejsze środowisko dla aplikacji, danych i użytkowników, wdrażając kilka mechanizmów i zasad bezpieczeństwa, takich jak szyfrowanie, kontrola dostępu i inne.
Zarządzanie urządzeniami: system operacyjny zarządza urządzeniami wejściowymi i wyjściowymi, takimi jak klawiatury, myszy, drukarki i wyświetlacze. Ponadto zapewnia niezbędne interfejsy i sterowniki umożliwiające komunikację między komputerem a urządzeniami zewnętrznymi.
Sieć: System operacyjny oferuje możliwości sieciowe, w tym zarządzanie połączeniami sieciowymi, udostępnianie zasobów, obsługę protokołów sieciowych i nawiązywanie połączeń między różnymi sieciami.
Zarządzanie plikami: system operacyjny organizuje i zarządza systemem plików, na przykład tworząc, manipulując i usuwając katalogi i pliki.
Tworzenie kopii zapasowych i odzyskiwanie: system operacyjny oferuje mechanizmy natychmiastowego tworzenia kopii zapasowych ważnych danych i odzyskiwania ich w przypadku błędów systemowych, katastrof i awarii.
Interfejs użytkownika: system operacyjny oferuje interfejs użytkownika, który umożliwia użytkownikom interakcję z urządzeniami. Są to interfejs wiersza poleceń (CLI), graficzny interfejs użytkownika (GUI) lub kombinacja CLI i GUI.
Wywołania systemowe: system operacyjny zapewnia wywołania systemowe, które umożliwiają aplikacji interakcję z systemem operacyjnym w celu uzyskania dostępu do zasobów. Wywołania systemowe oferują standardowy interfejs między systemem operacyjnym a aplikacjami, zapewniając kompatybilność i przenośność na kilku platformach programowych i sprzętowych.
Monitorowanie wydajności: system operacyjny oferuje narzędzia do optymalizacji i monitorowania wydajności systemu, takie jak optymalizacja wykorzystania zasobów, identyfikowanie wąskich gardeł oraz analizowanie wskaźników systemowych i dzienników.

Wirtualizacja: system operacyjny ma możliwości wirtualizacji, które pozwalają kilku systemom operacyjnym i aplikacjom działać na fizycznej maszynie. Umożliwia to elastyczność w zarządzaniu różnymi obciążeniami i efektywne wykorzystanie zasobów.
Podział czasu: system operacyjny umożliwia wielu użytkownikom współdzielenie systemu komputerowego i zasobów za pomocą mechanizmów podziału czasu w celu efektywnego i sprawiedliwego przydzielania zasobów.

Rodzaje systemów operacyjnych

# 1. Jednozadaniowy system operacyjny

Jednozadaniowy system operacyjny, znany również jako system operacyjny dla jednego użytkownika, został zaprojektowany specjalnie dla komputerów domowych. Tutaj tylko jeden użytkownik może wykonywać jedno zadanie/pracę na raz. Ten system operacyjny został stworzony specjalnie dla telefonów bezprzewodowych i urządzeń do przesyłania wiadomości dwukierunkowych.

Cechy:

Obsługuje pobieranie obrazów i filmów
Umożliwia wydrukowanie dokumentu
Oferuje zarządzanie wejściem/wyjściem
Interpretuje polecenia użytkownika

Zalety:

Zużywa mniej pamięci
Jest to opłacalne

Niedogodności:

Może wykonywać tylko jedno zadanie/zadanie na raz.
Nie wyrafinowany jak inne.

#2. Wielozadaniowy system operacyjny

Wielozadaniowy system operacyjny pozwala użytkownikowi wykonywać kilka programów jednocześnie. Oznacza to, że jeden użytkownik może wykonywać wiele zadań/zadań jednocześnie. Jest to zwykle spotykane w laptopach i komputerach osobistych. Jest dwojakiego rodzaju:

Wywłaszczające: system operacyjny oblicza centralny czas przetwarzania, dzieląc jedno miejsce z jednym z programów.
Współpraca: można to osiągnąć, polegając na tym, że każdy proces daje czas wielu metodom w określonej tablicy. Na przykład klikanie obrazów podczas tworzenia filmu.

Cechy:

Obsługuje pobieranie obrazów podczas oglądania filmów
Alokacja zasobów
Zarządzanie procesem
Zarządzanie plikami

Zalety:

Oszczędza czas
Wydajność jest wyższa w krótszym czasie
Używana pamięć jest mniejsza

Niedogodności:

Wymaga więcej miejsca
Jest bardziej złożony

#3. Wsadowy system operacyjny

Wsadowy system operacyjny nie wchodzi w bezpośrednią interakcję z systemem. Istnieje system operacyjny, który przyjmuje zadania o podobnych wymaganiach i grupuje je w kilka partii. Ponadto praca operatora polega na sortowaniu różnych zadań o podobnych potrzebach, na przykład wyciągów bankowych, systemów płacowych itp.

Cechy:

Grupowanie zawodów opiera się na podobieństwach
CPU wykonuje te zadania w określonej kolejności ustawionej przez operatora, dzięki czemu wszystkie zadania mogą być wykonywane w kolejce.

Zalety:

Procesory wsadowego systemu operacyjnego znają czas zadania, gdy znajduje się ono w kolejce
Czas bezczynności jest krótszy
Zarządzanie dużą pracą w systemie wsadowym jest łatwe
Z tego systemu może korzystać wielu użytkowników

Niedogodności:

Debugowanie jest złożone w Batch OS
Jest to kosztowne
Inne zadania muszą czekać, aż zadanie jest już uruchomione.

#4. System operacyjny dla wielu użytkowników

W systemie operacyjnym dla wielu użytkowników kilku użytkowników może jednocześnie uzyskiwać dostęp do różnych zasobów. Dostęp ten można zapewnić za pomocą wspólnej sieci między różnymi komputerami osobistymi podłączonymi do jednego systemu komputerowego. W ten sposób wielu użytkowników może jednocześnie uzyskać dostęp do jednej maszyny.

Cechy:

Udostępnianie zasobów
Dzielenie czasu
Udostępnianie w tle
Niewidzialność

Zalety:

Pomaga systemowi udostępniać dane wielu użytkownikom
Pozwala systemowi współdzielić zasoby sprzętowe, takie jak drukarki.
Użytkownicy mogą łatwo dzielić się swoją pracą z innymi
Usługi są systematyczne i stabilne

Niedogodności:

Wymaga drogiego sprzętu do skonfigurowania
Prywatność staje się problemem, ponieważ dane są udostępniane
Może to mieć wpływ na ogólną wydajność, ponieważ wielu użytkowników pracuje w tym samym środowisku.

#5. RTOS

System operacyjny czasu rzeczywistego (RTOS) to system operacyjny, który zapewnia pewne możliwości aplikacjom czasu rzeczywistego w określonym terminie. Systemy te są specjalnie zaprojektowane dla urządzeń takich jak mikrokontrolery i systemy krytyczne.

Cechy:

Niewielki rozmiar oznacza, że jest lekki w porównaniu do ogólnego systemu operacyjnego
Systemy te są bardzo responsywne i szybkie
Oferuje planowanie oparte na priorytetach
Informacje o czasie

Zalety:

Wykorzystanie systemów i urządzeń jest maksymalne
Czas potrzebny na zmianę zadań jest krótszy
Koncentruje się na uruchamianiu aplikacji
Rozmiar tego systemu jest niewielki, dzięki czemu można go łatwo osadzić w systemach

Niedogodności:

Może wykonywać ograniczone zadania
Zastosowany algorytm jest złożony
Wykonuje minimalne przełączanie zadań

#6. Sieciowy system operacyjny

Sieciowy system operacyjny to system, który łączy kilka komputerów i urządzeń w danej sieci i umożliwia im współdzielenie zasobów w tej samej sieci. Pomaga tworzyć i zarządzać kontami użytkowników, kontrolować dostęp do zasobów, zapewniać komunikację między urządzeniami oraz monitorować sieć.

Cechy:

Udostępnianie bazy danych i systemu plików
Tworzenie kopii zapasowych
Sieć międzysieciowa
Aplikacja i drukarki współdzielące jedną sieć
Funkcje bezpieczeństwa, takie jak kontrola dostępu i uwierzytelnianie

Zalety:

Oferuje zdalny dostęp do serwerów z różnych lokalizacji
Zapewnia dobre bezpieczeństwo
Wysoce stabilny

Niedogodności:

Wysoki koszt
Wymaga regularnej konserwacji
Zależy od centralnej lokalizacji

#7. Rozproszony system operacyjny

Rozproszony system operacyjny to zbiór kilku autonomicznych komputerów, które są fizycznie oddzielone, ale połączone za pomocą scentralizowanej sieci wyposażonej w systemy rozproszone. Systemy autonomiczne mogą komunikować się z każdym systemem, uzyskując dostęp i udostępniając pliki, a także zasoby i wykonując różne zadania.

Cechy:

Udostępnianie zasobów
Konkurencja
Skalowalność
Tolerancja błędów
Niejednorodność
Przezroczystość
Otwartość

Zalety:

Stosunek ceny do wydajności jest lepszy
Jest elastyczny
Ma wyższą dostępność i niezawodność
Oferuje rozszerzalność

Niedogodności:

Jeśli węzeł próbuje jednocześnie wysłać dane, sieć zostaje przeciążona
Odpowiednie oprogramowanie nie jest obecnie dostępne
Ze względu na łatwy dostęp bezpieczeństwo może stanowić problem

#8. Mobilny system operacyjny

Mobilny system operacyjny to system, który umożliwia tabletom, smartfonom i innym powiązanym urządzeniom łatwe uruchamianie programów i aplikacji. Zapewnia interfejs między funkcjami oprogramowania a komponentami sprzętowymi. Prezentuje kafelki, ikony, informacje, dostęp do aplikacji i nie tylko podczas włączania.

Cechy:

Zarządzanie urządzeniami
Planowanie lub zarządzanie procesorem
Zarządzanie pamięcią
Bezpieczeństwo, takie jak hasła, skanowanie linii papilarnych itp.
Zarządzanie plikami
Wykrywanie błędów
Śledzenie wydajności systemu

Zalety:

Jest przyjazny dla użytkownika
To są lekkie
Pozwala użytkownikom dostosować swoje urządzenia do swoich potrzeb
Nowe aktualizacje są wydawane często

Niedogodności:

Większość mobilnych systemów operacyjnych jest zaprojektowana do wykonywania zadań na określonym sprzęcie, takim jak Apple iOS
Mobilny system operacyjny jest podatny na naruszenia bezpieczeństwa
Żywotność baterii jest ograniczona
Musisz ręcznie zaktualizować sprzęt, gdy na rynku pojawi się aktualizacja nowej wersji

#9. Wbudowany system operacyjny

Wbudowany system operacyjny jest przeznaczony do wykonywania zadań dla określonego urządzenia, ale nie dla komputera. Głównym celem jest wykonanie kodu, który umożliwia urządzeniu wykonanie jego zadania. Ponadto system ten udostępnia sprzęt programowi.

Cechy:

Operacje w czasie rzeczywistym
Niski koszt produkcji
Ścisłe ograniczenie projektowe
Mechanizmy ochronne

Zalety:

Jest przenośny
Wymagania sprzętowe są mniejsze
Jest szybszy w porównaniu z innymi systemami operacyjnymi
Jest wysoce przewidywalny

Niedogodności:

Potrzebna jest duża modyfikacja
Personalizacja wymaga więcej czasu
Mniej optymalizacji

#10. System operacyjny do wirtualizacji

Wirtualizacja systemu operacyjnego odnosi się do korzystania z oprogramowania, które symuluje funkcjonalność sprzętu w systemie wirtualnym. Dzięki temu organizacje IT mogą obsługiwać kilka systemów operacyjnych. Pozwala sprzętowi na jednoczesne wykonywanie wielu obrazów systemu operacyjnego.

Cechy:

Alokacja zasobów
Lekki
Skalowalność
Łatwe zarządzanie
Ruchliwość
Bezpieczeństwo

Zalety:

Pozwala na większą efektywność wykorzystania zasobów
Znacznie obniża koszty
Wdrożenie jest szybkie

Niedogodności:

Ponieważ kontenery współużytkują podobny system operacyjny hosta, istnieją zagrożenia bezpieczeństwa
Izolacja jest ograniczona
Konfiguracja i zarządzanie są złożone i wymagają większej wiedzy i umiejętności
Dostęp do sprzętu jest ograniczony

#11. System operacyjny w chmurze

System operacyjny w chmurze jest przeznaczony do działania w środowiskach wirtualizacji i przetwarzania w chmurze. Zarządza pracą wielu maszyn wirtualnych. Jego funkcje mogą się różnić w zależności od usług w chmurze i używanego środowiska wirtualnego.

Ponadto może zarządzać działaniem, wykonywaniem i przetwarzaniem różnych infrastruktur wirtualnych, maszyn wirtualnych i serwerów wirtualnych.

Cechy:

Można go łatwo skalować w zależności od wymagań
Można zintegrować funkcje bezpieczeństwa, takie jak uwierzytelnianie dwuskładnikowe, jednokrotne logowanie itp.
Integruje wiele nowoczesnych rozwiązań
Oferuje funkcje tworzenia kopii zapasowych i przywracania.

Zalety:

Oferuje większą elastyczność, ponieważ można go używać w dowolnym miejscu i czasie
Pozwala programistom przyspieszyć proces programowania dzięki szybkim wdrożeniom
Płacisz za wybrane zasoby, więc opłacalne
Łatwiejszy dostęp z dowolnego urządzenia

Niedogodności:

Przekonasz się, że jest to skomplikowane podczas integracji z istniejącymi systemami
Będą nieprzewidziane wydatki
Musisz być zaniepokojony zagrożeniami bezpieczeństwa, takimi jak zagrożenia online i prywatność danych
Możesz doświadczyć przestoju w przypadku klęski żywiołowej

Popularne systemy operacyjne

Oto niektóre z najczęściej używanych systemów operacyjnych na świecie:

System operacyjny Windows

System operacyjny Windows to graficzny system operacyjny firmy Microsoft. Umożliwia użytkownikom bezproblemowe korzystanie z systemów komputerowych oraz odczytywanie i przechowywanie danych, łączenie się z Internetem, granie w gry, oglądanie filmów i uruchamianie różnych aplikacji. Jest dostępny zarówno do użytku profesjonalnego, jak i osobistego.

Według licznik statystykjest to najczęściej używany system operacyjny na komputerach osobistych na świecie, z udziałem w rynku na poziomie 69,51%% według stanu na lipiec 2023 r.

System operacyjny Mac

macOS to system operacyjny Unix opracowany przez firmę Apple Inc. Jest używany w komputerach Apple Mac. Wydajność macOS jest responsywna i szybka dzięki optymalizacji systemu operacyjnego pod kątem określonego sprzętu.

Co więcej, jest to drugi najczęściej używany system operacyjny na całym świecie w kategorii komputerów osobistych, z udziałem w rynku na poziomie 20,44%.

Linuks

Linux to system operacyjny typu open source, który bezpośrednio zarządza zasobami i sprzętem systemu, takimi jak pamięć, pamięć masowa i procesor.

System operacyjny Linux znajduje się pomiędzy sprzętem a aplikacjami i pozwala zasobom fizycznym i połączeniom programowym wykonywać pracę. Zajmuje miejsce po systemie operacyjnym Windows i macOS w światowym wykorzystaniu systemów operacyjnych komputerów osobistych, z udziałem w rynku na poziomie 3,24%.

Ubuntu

Jest to system operacyjny oparty na systemie Linux na Debianie, składający się głównie z oprogramowania typu open source i wolnego oprogramowania. Ubuntu jest wydawane w wersjach desktopowych, podstawowych i serwerowych dla urządzeń IoT i robotów. Jest to popularny system operacyjny do przetwarzania w chmurze.

Android

Android to mobilny system operacyjny oparty na systemie Linux, który działa na tabletach i smartfonach. Ta platforma korzysta z jądra systemu Linux, przeglądarki internetowej, aplikacji użytkownika końcowego i interfejsu GUI. Używa języka Java głównie do pisania swojego kodu i innych języków.

Głównym celem Androida jest zapewnienie użytkownikom końcowym dobrych wrażeń, dzięki czemu jest to wysoce wydajny system operacyjny. Jest to również najczęściej używany system operacyjny na świecie w kategorii mobilnych systemów operacyjnych, z udziałem w rynku wynoszącym 70,9%, według licznik statystyk.

iOS

Apple iOS to mobilny system operacyjny opracowany i sprzedawany przez Apple Inc. Zasila urządzenia mobilne Apple i jest najczęściej instalowanym mobilnym systemem operacyjnym, po Androidzie, z udziałem w rynku wynoszącym 28,36%, według danych licznik statystyk. Ponadto zapewnia łączność komórkową, Bluetooth, Wi-Fi i obsługę VPN.

Wniosek

Na rynku dostępne są różne typy systemów operacyjnych, z których każdy ma inny zestaw cech i funkcjonalności, a także zalety i wady.

Tak więc, jeśli chcesz wybrać odpowiedni system operacyjny do swojego przypadku użycia, dokładnie poznaj swoje potrzeby i budżet. Musisz wybrać system operacyjny, który skutecznie zarządza pamięcią masową i pamięcią, chroni Twoją prywatność, zabezpiecza dane i mieści się w Twoim budżecie.

Możesz także zapoznać się z darmowymi systemami operacyjnymi do testów penetracyjnych i kryminalistyki cyfrowej.