Počítačový operační systém představuje klíčový prvek, který zajišťuje součinnost mezi hardwarem a softwarem. Zajišťuje také celou řadu dalších funkcí, například řízení procesů a alokaci paměti.
Každé mobilní zařízení, počítač nebo jiná elektronika je vybavena specializovaným softwarem, který se označuje jako operační systém. Tento software významně zvyšuje uživatelský komfort a efektivitu při používání počítačů a chytrých telefonů.
Mezi nejpopulárnější operační systémy patří Windows OS, Linux, macOS, Android, iOS a Ubuntu. Nicméně, existuje i celá řada dalších systémů, o kterých má povědomí jen málo lidí.
Na trhu se nachází mnoho dalších operačních systémů, o jejichž existenci většina lidí neví.
Ať už jste jednotlivec, malá firma, nebo velký podnik, je pro vás rozhodující zvolit ten správný operační systém.
V tomto článku se zaměříme na různé druhy operačních systémů, jejich specifické funkce, výhody a nevýhody.
Pojďme se do toho tedy pustit!
Co je to operační systém?
Operační systém (OS) je softwarový systém, který má na starosti správu hardwarových a softwarových zdrojů počítače. Poskytuje nezbytné služby pro běh různých počítačových programů.
OS se stará o fyzické součásti počítačového systému, jako je například skříň, klávesnice, myš, procesor (CPU), základní deska, grafická karta, úložná zařízení, monitor, reproduktory a pevné disky.
Pro efektivní správu hardwarových funkcí, jako je přidělování paměti, vstup a výstup, OS funguje jako prostředník mezi hardwarem a běžícími programy.
Podobně OS spravuje také softwarové zdroje, včetně systémového softwaru a aplikací. To zahrnuje například webové prohlížeče, ovladače zařízení, e-mailové klienty, účetní programy a přehrávače multimédií.
Monitoruje a řídí spouštění dalších programů, ať už jde o systémový software nebo uživatelské aplikace, které jsou v zařízení nainstalovány.
Hlavní cíle operačního systému:
- Zlepšuje využitelnost počítače. Umožňuje uživatelům rychle začít pracovat a efektivně dokončit své úlohy, aniž by museli trávit čas komplikovanou konfigurací systému.
- Zajišťuje efektivní využití systémových zdrojů. Díky tomu není nutná dodatečná konfigurace.
- Je navržen tak, aby usnadňoval vývoj, zavádění nových funkcí a testování bez narušení stávajících služeb.
- Zaručuje spravedlivé sdílení systémových zdrojů mezi různými uživateli a procesy.
Funkce operačních systémů
- Správa zdrojů: OS řídí využití procesorového času, paměti a dalších systémových zdrojů a přiděluje je jednotlivým programům, které běží na počítači.
- Správa procesů: OS je zodpovědný za řízení, spouštění a zastavování programů a procesů. Kontroluje také čas, který procesy využívají.
- Správa paměti: OS spravuje operační paměť počítače a poskytuje mechanismy pro efektivní využití paměti.
- Sledování úloh: OS sleduje využití zdrojů a času jednotlivými uživateli při vykonávání jejich úloh.
- Zabezpečení: OS poskytuje bezpečné prostředí pro aplikace, data a uživatele pomocí různých mechanismů a bezpečnostních opatření, jako je šifrování a řízení přístupu.
- Správa zařízení: OS zajišťuje provoz vstupních a výstupních zařízení, jako jsou klávesnice, myši, tiskárny a displeje. Také poskytuje nezbytné rozhraní a ovladače, které umožňují komunikaci mezi počítačem a externími zařízeními.
- Síťové funkce: OS poskytuje síťové funkce, včetně správy síťových připojení, sdílení zdrojů, podpory síťových protokolů a komunikaci mezi různými sítěmi.
- Správa souborů: OS organizuje a spravuje souborový systém, včetně vytváření, úprav a mazání adresářů a souborů.
- Zálohování a obnova: OS poskytuje nástroje pro snadné zálohování dat a jejich obnovení v případě selhání systému, katastrof nebo chyb.
- Uživatelské rozhraní: OS nabízí uživatelské rozhraní, které umožňuje uživatelům komunikovat se zařízením. Může se jednat o rozhraní příkazového řádku (CLI), grafické uživatelské rozhraní (GUI) nebo kombinaci obou.
- Systémová volání: OS poskytuje rozhraní pro systémová volání, která umožňují aplikacím komunikovat s operačním systémem a získávat přístup k systémovým zdrojům. Systémová volání zajišťují standardní komunikační rozhraní mezi OS a aplikacemi, čímž je zajištěna kompatibilita a přenositelnost mezi různými softwarovými a hardwarovými platformami.
- Sledování výkonu: OS nabízí nástroje pro sledování a optimalizaci výkonu systému, včetně optimalizace využití zdrojů, identifikace problémových oblastí a analýzy systémových metrik a protokolů.
- Virtualizace: OS podporuje virtualizaci, která umožňuje spouštění více operačních systémů a aplikací na jednom fyzickém počítači. To zajišťuje flexibilitu při řízení různých pracovních zátěží a efektivnější využití zdrojů.
- Sdílení času: OS umožňuje více uživatelům sdílet systém a jeho zdroje pomocí mechanismu sdílení času, což zajišťuje spravedlivé a efektivní přidělování zdrojů.
Typy operačních systémů
#1. OS s jedním úkolem (Single Tasking OS)
Operační systém s jedním úkolem, někdy také označovaný jako operační systém pro jednoho uživatele, je navržen primárně pro domácí použití. Umožňuje pouze jednomu uživateli provádět jedinou úlohu v daný okamžik. Tento typ operačního systému se často používá v bezdrátových telefonech a zařízeních pro obousměrné zasílání zpráv.
Funkce:
- Podpora stahování obrázků a videí
- Možnost tisknout dokumenty
- Správa vstupních a výstupních operací
- Interpretace uživatelských příkazů
Výhody:
- Nižší spotřeba paměti
- Cenová dostupnost
Nevýhody:
- Schopnost provádět pouze jednu úlohu současně
- Nižší úroveň sofistikovanosti ve srovnání s jinými systémy
#2. Multitasking OS
Multitaskingový OS umožňuje uživatelům spouštět více programů současně. To znamená, že jediný uživatel může vykonávat několik úkolů ve stejný čas. Tento typ operačního systému je běžný u notebooků a osobních počítačů. Existují dva typy:
- Preemptivní: OS přiděluje procesorový čas tím, že dělí sloty mezi programy.
- Kooperativní: Spoléhá na procesy, které poskytují čas dalším metodám v definovaném časovém intervalu. Příkladem je například klikání na obrázky během tvorby videa.
Funkce:
- Podpora stahování obrázků během sledování videí
- Přidělování systémových zdrojů
- Řízení procesů
- Správa souborů
Výhody:
- Úspora času
- Vyšší produktivita v kratším čase
- Nižší spotřeba paměti
Nevýhody:
- Vyšší nároky na prostor na disku
- Vyšší složitost
#3. Dávkový operační systém
Dávkový OS nekomunikuje přímo se systémem. Operační systém shromažďuje úlohy s podobnými požadavky do dávek. Operátor má za úkol roztřídit úlohy podle jejich potřeb, jako jsou bankovní výpisy nebo výplaty.
Funkce:
- Seskupování úloh podle podobnosti
- CPU provádí úlohy v pořadí určeném operátorem, aby všechny úkoly proběhly v dané frontě.
Výhody:
- Dávkový OS zná dobu trvání úlohy při zařazení do fronty.
- Kratší doba nečinnosti procesoru
- Jednoduchá správa velkého množství úloh
- Systém může využívat více uživatelů
Nevýhody:
- Složité ladění v dávkovém OS
- Vysoké náklady
- Ostatní úlohy musí počkat, dokud předchozí úloha neskončí
#4. Víceuživatelský OS
Víceuživatelský OS umožňuje několika uživatelům současně přistupovat k různým zdrojům. Tento přístup je realizován prostřednictvím sdílené sítě, která propojuje několik počítačů s jedním centrálním systémem. Díky tomu může více uživatelů současně pracovat s jedním počítačem.
Funkce:
- Sdílení zdrojů
- Sdílení času
- Sdílení na pozadí
- Neviditelnost (transparentnost)
Výhody:
- Pomáhá sdílet data mezi více uživateli
- Umožňuje sdílení hardwarových prostředků, jako jsou tiskárny.
- Uživatelé mohou snadno sdílet svou práci s ostatními.
- Služby jsou stabilní a systematické.
Nevýhody:
- Vyžaduje nákladný hardware
- Ochrana soukromí se stává problémem, jelikož se sdílejí data
- Celkový výkon systému může být ovlivněn, protože více uživatelů pracuje ve stejném prostředí.
#5. RTOS
Real-Time OS (RTOS) je operační systém, který poskytuje specifické možnosti aplikacím, které zpracovávají data v reálném čase ve stanoveném časovém intervalu. Tyto systémy se používají zejména pro mikrokontroléry a kritické systémy.
Funkce:
- Malá velikost, což znamená, že je lehký v porovnání s obecnými operačními systémy.
- Vysoká rychlost a odezva
- Plánování úloh na základě priorit
- Informace o načasování
Výhody:
- Maximální využití systémů a zařízení
- Kratší čas nutný pro přepínání úloh
- Zaměření na běh aplikací
- Malá velikost umožňuje snadné zabudování do systémů
Nevýhody:
- Schopnost vykonávat jen omezený počet úloh
- Používaný algoritmus je složitý
- Minimální přepínání mezi úlohami
#6. Síťový operační systém
Síťový operační systém propojuje několik počítačů a zařízení v síti a umožňuje jim sdílet zdroje v rámci této sítě. Pomáhá spravovat uživatelské účty, řídit přístup ke zdrojům, poskytovat komunikaci mezi zařízeními a monitorovat síť.
Funkce:
- Sdílení databází a souborového systému
- Vytváření záloh
- Propojení sítí
- Sdílení aplikací a tiskáren v rámci sítě
- Zabezpečení, jako je řízení přístupu a ověřování
Výhody:
- Umožňuje vzdálený přístup k serverům z různých míst
- Nabízí vysokou úroveň zabezpečení
- Vysoká stabilita
Nevýhody:
- Vysoké náklady
- Vyžaduje pravidelnou údržbu
- Závislost na centrálním umístění
#7. Distribuovaný OS
Distribuovaný OS představuje soubor několika autonomních počítačů, které jsou fyzicky odděleny, ale propojeny centralizovanou sítí, která poskytuje distribuované systémy. Tyto systémy mohou komunikovat s ostatními a sdílet soubory i zdroje a vykonávat různé úkoly.
Funkce:
- Sdílení zdrojů
- Konkurence
- Škálovatelnost
- Odolnost proti chybám
- Heterogenita
- Transparentnost
- Otevřenost
Výhody:
- Výhodnější poměr cena/výkon
- Vysoká flexibilita
- Vyšší dostupnost a spolehlivost
- Možnost rozšiřování
Nevýhody:
- Přetížení sítě, pokud se uzel pokusí odeslat data současně
- Nedostupnost příslušného softwaru
- Bezpečnostní rizika kvůli snadnému přístupu
#8. Mobilní OS
Mobilní operační systém umožňuje tabletům, chytrým telefonům a dalším podobným zařízením snadno spouštět programy a aplikace. Zajišťuje spojení mezi softwarovými funkcemi a hardwarovými komponentami. Po zapnutí zařízení zobrazuje dlaždice, ikony, informace, přístup k aplikacím a další.
Funkce:
- Správa zařízení
- Plánování a správa procesoru
- Správa paměti
- Zabezpečení (hesla, čtečky otisků prstů atd.)
- Správa souborů
- Detekce chyb
- Sledování výkonu systému
Výhody:
- Uživatelsky přívětivé rozhraní
- Nízké nároky na zdroje
- Možnost přizpůsobení zařízení potřebám uživatele
- Časté aktualizace
Nevýhody:
- Mobilní OS jsou často navrženy pro konkrétní hardware (např. Apple iOS)
- Zranitelnost vůči bezpečnostním hrozbám
- Omezená výdrž baterie
- Nutnost ruční aktualizace hardwaru při příchodu nové verze
#9. Vestavěný OS
Vestavěný operační systém je navržen k provádění úkolů pro konkrétní zařízení, nikoli pro obecné počítače. Hlavním cílem je spustit kód, který umožní zařízení vykonávat požadované funkce. Dále také zpřístupňuje hardware softwaru.
Funkce:
- Provoz v reálném čase
- Nízké výrobní náklady
- Přísná konstrukční omezení
- Ochranné mechanismy
Výhody:
- Snadná přenositelnost
- Nízké hardwarové nároky
- Vysoká rychlost ve srovnání s jinými OS
- Vysoká předvídatelnost
Nevýhody:
- Nutnost rozsáhlých úprav
- Dlouhá doba potřebná pro přizpůsobení
- Nižší úroveň optimalizace
#10. Virtualizační OS
Virtualizační OS označuje použití softwaru, který simuluje hardwarové funkce ve virtuálním systému. To umožňuje organizacím provozovat několik operačních systémů současně a umožňuje hardwaru spouštět více obrazů OS.
Funkce:
- Přidělování zdrojů
- Nízké nároky
- Škálovatelnost
- Snadná správa
- Přenositelnost
- Zabezpečení
Výhody:
- Vyšší efektivita zdrojů
- Významné snížení nákladů
- Rychlé nasazení
Nevýhody:
- Bezpečnostní rizika, protože kontejnery sdílejí podobný hostitelský OS
- Omezená izolace
- Složitost nastavení a správy, vyžaduje více znalostí a dovedností
- Omezený přístup k hardwaru
#11. Cloudový OS
Cloudový OS je navržen pro práci s virtualizací a cloudovými výpočetními prostředími. Řídí provoz více virtuálních strojů. Jeho funkce se mohou lišit v závislosti na používaných cloudových službách a virtuálním prostředí.
Dále může spravovat chod, spouštění a zpracování různých virtuálních infrastruktur, virtuálních strojů a virtuálních serverů.
Funkce:
- Snadná škálovatelnost dle požadavků
- Možnost integrovat bezpečnostní funkce, jako je dvoufázové ověřování a jednotné přihlašování
- Integrace s mnoha moderními řešeními
- Funkce zálohování a obnovy
Výhody:
- Vyšší flexibilita, protože lze používat odkudkoliv a kdykoliv
- Umožňuje vývojářům zrychlit proces vývoje díky rychlému nasazování
- Efektivní z hlediska nákladů, platíte jen za zdroje, které využíváte
- Snadná dostupnost z jakéhokoliv zařízení
Nevýhody:
- Složitost při integraci se stávajícími systémy
- Nepředvídatelné náklady
- Bezpečnostní rizika (online hrozby a ochrana dat)
- Riziko výpadku v případě přírodní katastrofy
Populární operační systémy
Mezi nejrozšířenější operační systémy na světě patří:
Windows OS
Operační systém Windows je grafický systém od společnosti Microsoft. Umožňuje uživatelům snadno ovládat počítače, číst a ukládat data, připojovat se k internetu, hrát hry, sledovat videa a spouštět různé aplikace. Je k dispozici pro profesionální i osobní použití.
Podle StatCounter je celosvětově nejrozšířenějším operačním systémem pro osobní počítače s tržním podílem 69,51 % k červenci 2023.
Mac OS
macOS je unixový operační systém vyvinutý společností Apple Inc. Používá se v počítačích Apple Mac. Výkon macOS je velmi svižný, protože je optimalizovaný pro konkrétní hardware.
Jedná se o druhý nejpoužívanější OS pro osobní počítače s tržním podílem 20,44 %.
Linux
Linux je operační systém s otevřeným zdrojovým kódem, který spravuje systémové zdroje a hardware, jako je paměť, úložiště a procesor.
Linux OS funguje mezi hardwarem a aplikacemi a umožňuje hardwarovým zdrojům a softwarovým aplikacím pracovat společně. V globálním měřítku je Linux třetím nejrozšířenějším operačním systémem pro osobní počítače s podílem na trhu 3,24 %.
Ubuntu
Ubuntu je operační systém, který je založen na Linuxu (Debian) a skládá se primárně ze svobodného softwaru. Je dostupný ve verzích pro stolní počítače, servery i pro IoT zařízení a robotiku. Jedná se o oblíbený operační systém pro cloud computing.
Android
Android je mobilní operační systém založený na Linuxu, který se používá v tabletech a chytrých telefonech. Platforma využívá Linux Kernel, webový prohlížeč, aplikace a grafické rozhraní. Pro psaní kódu se nejvíce používá jazyk Java, ale i další.
Hlavním cílem Androidu je poskytovat uživatelsky přívětivé prostředí, což z něj dělá vysoce efektivní operační systém. Je to také nejrozšířenější operační systém pro mobilní zařízení, s tržním podílem 70,9 % podle StatCounter.
iOS
Apple iOS je mobilní operační systém vyvinutý společností Apple Inc. Běží na mobilních zařízeních Apple a je druhým nejrozšířenějším mobilním operačním systémem po Androidu. Jeho tržní podíl je 28,36 % podle StatCounter. Dále nabízí mobilní připojení, Bluetooth, Wi-Fi a podporu VPN.
Závěr
Na trhu existuje velké množství různých operačních systémů, každý s odlišnými vlastnostmi a funkcemi, výhodami i nevýhodami.
Při výběru správného operačního systému je tedy nutné pečlivě zvážit vaše potřeby a rozpočet. Měli byste zvolit systém, který dokáže efektivně spravovat úložiště a paměť, chrání vaše soukromí, zabezpečuje data a odpovídá vašemu rozpočtu.
Můžete také prozkoumat bezplatné operační systémy, které jsou vhodné pro penetrační testování a digitální forenzní analýzu.