Operační systémy: Funkce a typy

Počítačový operační systém zpracovává interakce mezi hardwarem a softwarem spolu s dalšími funkcemi, jako je zpracování procesů a paměti.

Každý mobilní telefon, počítač nebo podobné elektronické zařízení je dodáváno s konkrétním softwarem nebo enginem, který můžete nazvat operačním systémem. Tento engine vylepšuje využitelnost počítačů nebo smartphonů.

Windows OS, Linux, macOS, Android, iOS a Ubuntu jsou nejpoužívanější OS na trhu, ale co ostatní?

Kromě nich je na trhu k dispozici mnoho operačních systémů, o kterých většina lidí neví.

Ať už jste jednotlivec, malá firma nebo velký podnik, použití vhodného operačního systému je zásadní.

V tomto článku proberu různé typy operačních systémů a jejich funkce, výhody a nevýhody.

Začněme!

Co je operační systém?

Operační systém (OS) je software (nebo systémový software) pro správu hardwaru počítače i softwarových zdrojů, který poskytuje společné služby pro různé počítačové programy.

OS spravuje počítačový hardware nebo fyzické součásti počítačového systému, jako je vnější kryt, klávesnice, myš, CPU, základní deska, grafická karta, úložné zařízení, monitor, reproduktor, pevný disk atd.

Pro správu hardwarových funkcí (jako je alokace paměti, vstup a výstup) OS funguje jako prostředník mezi hardwarem a programy.

Podobně OS spravuje softwarové zdroje – systémový software a aplikační software. Patří mezi ně webové prohlížeče, ovladače zařízení, e-mailové programy, účetní software, přehrávače médií atd.

Monitoruje a řídí provádění dalších programů, jako je systémový software a aplikační programy, které jsou umístěny v zařízení.

Primární cíle OS jsou:

• Operační systém zlepšuje využití stroje a umožňuje uživatelům začít okamžitě a rychle dokončit své úkoly, aniž by ztráceli čas konfigurací systému od začátku sami.
• Operační systém zajišťuje efektivní využití zdrojů. Proto není nutná konfigurace systému.
• Je navržen tak, aby umožňoval efektivní vývoj, zavádění nových funkcí, testování a další bez rušení služeb.
• Zajišťuje také spravedlivé sdílení zdrojů mezi různými uživateli a procesy.

Funkce operačních systémů

• Správa prostředků: OS spravuje čas procesoru, paměť a další prostředky a přiděluje je mezi několik programů spuštěných v počítači.
• Správa procesů: OS je zodpovědný za správu, zastavování a spouštění programů a procesů. Řídí čas procesu.
• Správa paměti: Spravuje paměť počítače a nabízí mechanismy pro pokročilé využití paměti.
• Účtování úloh: Sleduje zdroje a čas, které různí uživatelé používají pro své úkoly.
• Zabezpečení: Operační systém poskytuje bezpečnější prostředí pro aplikace, data a uživatele implementací několika mechanismů a zásad zabezpečení, jako je šifrování, řízení přístupu a další.
• Správa zařízení: OS spravuje vstupní a výstupní zařízení, jako jsou klávesnice, myši, tiskárny a displeje. Kromě toho poskytuje nezbytná rozhraní a ovladače umožňující komunikaci mezi počítačem a externími zařízeními.
• Networking: OS nabízí síťové funkce, včetně správy síťových připojení, sdílení zdrojů, zpracování síťových protokolů a navazování spojení mezi různými sítěmi.
• Správa souborů: OS organizuje a spravuje systém souborů, jako je vytváření, manipulace a mazání adresářů a souborů.
• Zálohování a obnova: Operační systém nabízí mechanismy pro okamžité zálohování důležitých dat a jejich obnovení v případě systémových chyb, katastrof a selhání.
• Uživatelské rozhraní: OS nabízí uživatelské rozhraní, které uživatelům umožňuje interakci se zařízeními. Jedná se o rozhraní příkazového řádku (CLI), grafické uživatelské rozhraní (GUI) nebo kombinaci rozhraní CLI a GUI.
• Systémová volání: OS poskytuje systémová volání, která aplikaci umožňují interakci s operačním systémem za účelem přístupu ke zdrojům. Systémová volání nabízejí standardní rozhraní mezi operačním systémem a aplikacemi a zajišťují kompatibilitu a přenositelnost mezi několika softwarovými a hardwarovými platformami.
• Sledování výkonu: OS nabízí nástroje pro optimalizaci a monitorování výkonu systému, jako je optimalizace využití zdrojů, identifikace úzkých míst a analýza systémových metrik a protokolů.

• Virtualizace: OS má možnosti virtualizace, které umožňují běh několika operačních systémů a aplikací na fyzickém počítači. To umožňuje flexibilitu při řízení různých pracovních zátěží a efektivitu využívání zdrojů.
• Sdílení času: Operační systém umožňuje mnoha uživatelům sdílet svůj počítačový systém a zdroje pomocí mechanismů sdílení času, aby bylo možné efektivně a spravedlivě přidělovat zdroje.

Typy operačních systémů

#1. OS Single Tasking

Jednoúlohový OS, známý také jako OS pro jednoho uživatele, je navržen speciálně pro domácí počítače. Zde může pouze jeden uživatel provádět jeden úkol/práci současně. Tento operační systém je speciálně vytvořen pro bezdrátové telefony a zařízení pro obousměrné zasílání zpráv.

Funkce:

• Podporuje stahování obrázků a videí
• Umožňuje vytisknout dokument
• Nabízí správu vstupů/výstupů
• Interpretuje uživatelské příkazy

výhody:

• Spotřebovává méně paměti
• Je to cenově výhodné

Nevýhody:

• Může současně provádět pouze jednu úlohu/úkol.
• Ne sofistikované jako ostatní.

#2. Multitasking OS

Multi-tasking OS umožňuje uživateli spouštět několik programů současně. To znamená, že jeden uživatel může provádět více úkolů/úloh najednou. To se obvykle vyskytuje na přenosných počítačích a osobních počítačích. Je dvou typů:

• Preventivní: OS vypočítá centrální dobu zpracování sdílením jednoho slotu s jedním z programů.
• Kooperativní: Toho lze dosáhnout závislostí na každém procesu, který poskytne čas více metodám v definovaném poli. Například klikání na obrázky při vytváření videa.

Funkce:

• Podporuje stahování obrázků při sledování filmů
• Přidělení zdrojů
• Řízení procesu
• Správa souborů

výhody:

• Šetří čas
• Produktivita je vyšší za kratší dobu
• Využitá paměť je menší

Nevýhody:

• Vyžaduje více prostoru
• Je to složitější

#3. Dávkový operační systém

Dávkový OS neinteraguje přímo se systémem. Existuje operační systém, který bere úlohy, jejichž požadavky jsou podobné, a seskupuje je do několika dávek. Úkolem operátora je také třídit různé úlohy s podobnými potřebami, například bankovní výpisy, mzdové systémy atd.

Funkce:

• Seskupování pracovních míst je založeno na podobnostech
• CPU provádí tyto úlohy v definovaném pořadí uspořádaném operátorem tak, aby bylo možné všechny úlohy provádět ve frontě.

výhody:

• Procesory dávkového OS znají čas úlohy, když je ve frontě
• Doba nečinnosti je kratší
• Správa velké práce v dávkovém OS je snadná
• Tento systém může používat více uživatelů

Nevýhody:

• Ladění je v Batch OS složité
• Je to nákladné
• Ostatní úlohy musí čekat, dokud úloha již běží.

#4. Víceuživatelský OS

Ve víceuživatelském OS může několik uživatelů přistupovat k různým zdrojům současně. Tento přístup lze zajistit pomocí společné sítě mezi různými osobními počítači připojenými k jedinému počítačovému systému. Tímto způsobem může mnoho uživatelů přistupovat k jednomu počítači současně.

Funkce:

• Sdílení zdrojů
• Sdílení času
• Sdílení pozadí
• Neviditelnost

výhody:

• Pomáhá systému sdílet data mezi více uživateli
• Umožňuje systému sdílet hardwarové prostředky, jako jsou tiskárny.
• Uživatelé mohou snadno sdílet svou práci s ostatními
• Služby jsou systematické a stabilní

Nevýhody:

• K nastavení je potřeba drahý hardware
• Soukromí se stává problémem, protože data jsou sdílena
• Celkový výkon může být ovlivněn, protože více uživatelů pracuje ve stejném prostředí.

#5. RTOS

Real-Time OS (RTOS) je operační systém, který poskytuje určité schopnosti aplikacím v reálném čase v definovaném termínu. Tyto systémy jsou speciálně navrženy pro zařízení, jako jsou mikrokontroléry a kritické systémy.

Funkce:

• Malý půdorys znamená, že je lehký ve srovnání s obecným operačním systémem
• Tyto systémy jsou velmi rychlé a citlivé
• Nabízí plánování založené na prioritách
• Informace o načasování

výhody:

• Využití systémů a zařízení je maximální
• Čas potřebný k přesunu úkolů je kratší
• Zaměřuje se na běh aplikací
• Velikost tohoto systému je malá, a proto jej lze snadno zabudovat do systémů

Nevýhody:

• Může provádět omezené úkoly
• Použitý algoritmus je složitý
• Provádí minimální přepínání úloh

#6. Síťový operační systém

Síťový operační systém je systém, který spojuje několik počítačů a zařízení v dané síti a umožňuje jim sdílet zdroje ve stejné síti. Pomáhá vytvářet a spravovat uživatelské účty, řídit přístup ke zdrojům, poskytovat komunikaci mezi zařízeními a monitorovat síť.

Funkce:

• Sdílení databáze a souborového systému
• Vytváření záloh
• Inter-networking
• Aplikace a tiskárny sdílejí jednu síť
• Bezpečnostní funkce, jako je řízení přístupu a ověřování

výhody:

• Nabízí vzdálený přístup k serverům z různých míst
• Nabízí dobré zabezpečení
• Vysoce stabilní

Nevýhody:

• Vysoká cena
• Vyžaduje pravidelnou údržbu
• Závisí na centrální poloze

#7. Distribuovaný OS

Distribuovaný OS je soubor několika autonomních počítačů, které jsou fyzicky odděleny, ale propojeny pomocí centralizované sítě, která je vybavena distribuovanými systémy. Autonomní systémy mohou komunikovat s každým systémem prostřednictvím přístupu a sdílení souborů a zdrojů a provádění různých úkolů.

Funkce:

• Sdílení zdrojů
• Konkurence
• Škálovatelnost
• Odolnost proti chybám
• Heterogenita
• Průhlednost
• Otevřenost

výhody:

• Poměr cena výkon je lepší
• Je flexibilní
• Má vyšší dostupnost a spolehlivost
• Nabízí rozšiřitelnost

Nevýhody:

• Pokud se uzel pokusí odeslat data současně, dojde k přetížení sítě
• Příslušný software není v současné době k dispozici
• Kvůli snadnému přístupu může být problémem zabezpečení

#8. Mobilní OS

Mobilní operační systém je systém, který umožňuje tabletům, chytrým telefonům a dalším souvisejícím zařízením snadno spouštět programy a aplikace. Poskytuje rozhraní mezi softwarovými funkcemi a hardwarovými komponenty. Při zapnutí zobrazuje dlaždice, ikony, informace, přístup k aplikacím a další.

Funkce:

• Správa zařízení
• Plánování nebo správa procesoru
• Správa paměti
• Zabezpečení jako hesla, skenování otisků prstů atd.
• Správa souborů
• Detekce chyb
• Sledování výkonu systému

výhody:

• Je uživatelsky přívětivý
• Tyto jsou lehké
• Umožňuje uživatelům přizpůsobit si svá zařízení tak, aby vyhovovala jejich potřebám
• Nové aktualizace jsou vydávány často

Nevýhody:

• Většina mobilních operačních systémů je navržena k provádění úkolů pro konkrétní hardware, jako je Apple iOS
• Mobilní operační systém je zranitelný vůči narušení bezpečnosti
• Životnost baterie je omezená
• Když na trh přijde nová verze, musíte hardware upgradovat ručně

#9. Vestavěný OS

Vestavěný operační systém je navržen tak, aby prováděl úkoly pro určité zařízení, ale ne pro počítač. Primárním cílem je spustit kód, který umožní zařízení vykonávat jeho práci. Tento systém navíc zpřístupňuje hardware softwaru.

Funkce:

• Provoz v reálném čase
• Nízké výrobní náklady
• Přísné konstrukční omezení
• Ochranné mechanismy

výhody:

• Je přenosný
• Hardwarové nároky jsou menší
• Ve srovnání s jinými OS je rychlejší
• Je vysoce předvídatelný

Nevýhody:

• Je nutná vysoká modifikace
• Přizpůsobení vyžaduje více času
• Menší optimalizace

#10. Virtualizační OS

Virtualizační OS označuje použití softwaru, který simuluje hardwarové funkce ve virtuálním systému. To umožňuje IT organizacím provozovat několik operačních systémů. Umožňuje hardwaru spouštět více obrazů OS najednou.

Funkce:

• Přidělení zdrojů
• Lehká váha
• Škálovatelnost
• Snadná správa
• Přenosnost
• Bezpečnostní

výhody:

• Umožňuje větší efektivitu zdrojů
• Výrazně snižuje náklady
• Nasazení je rychlé

Nevýhody:

• Protože kontejnery sdílejí podobný hostitelský OS, existují bezpečnostní rizika
• Izolace je omezená
• Nastavení a správa jsou složité a vyžadují více znalostí a dovedností
• Hardwarový přístup je omezený

#11. Cloud OS

Cloudový OS je navržen tak, aby fungoval s prostředím virtualizace a cloud computingu. Řídí provoz více virtuálních strojů. Jeho funkce se mohou lišit v závislosti na používaných cloudových službách a virtuálním prostředí.

Kromě toho může řídit provoz, provádění a zpracování různých virtuálních infrastruktur, virtuálních strojů a virtuálních serverů.

Funkce:

• Lze jej snadno škálovat podle požadavků
• Lze integrovat bezpečnostní funkce, jako je dvoufaktorové ověřování, jednotné přihlášení atd.
• Integruje mnoho moderních řešení
• Nabízí funkce zálohování a obnovy.

výhody:

• Nabízí větší flexibilitu, protože jej můžete používat kdekoli a kdykoli
• Umožňuje vývojářům urychlit proces vývoje rychlým nasazením
• Platíte za zdroje, které si vyberete, takže nákladově efektivní
• Snadnější dostupnost z jakéhokoli zařízení

Nevýhody:

• Při integraci se stávajícími systémy to bude složité
• Vzniknou nepředvídané výdaje
• Musíte se obávat bezpečnostních rizik, jako jsou online hrozby a soukromí dat
• Můžete zažít prostoje v případě přírodní katastrofy

Populární operační systémy

Některé z nejpoužívanějších operačních systémů na světě jsou následující:

OS Windows

Operační systém Windows je grafický operační systém od společnosti Microsoft. Umožňuje uživatelům bez námahy používat jejich počítačové systémy a 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 StatCounterje celosvětově nejpoužívanějším OS pro osobní počítače s tržním podílem 69,51 % % k červenci 2023.

Operační Systém Mac

macOS je unixový OS vyvinutý společností Apple Inc. Používá se v počítačích Apple Mac. Výkon macOS je citlivý a rychlý díky optimalizaci operačního systému pro konkrétní hardware.

Navíc je to druhý nejpoužívanější OS celosvětově v kategorii osobních počítačů s tržním podílem 20,44 %.

Linux

Linux je operační systém s otevřeným zdrojovým kódem, který přímo spravuje systémové prostředky a hardware, jako je paměť, úložiště a CPU.

Linux OS sedí mezi hardwarem a aplikacemi a umožňuje fyzickým zdrojům a softwarovým připojením, aby vykonávaly práci. Přichází po OS Windows a macOS v celosvětovém používání OS osobních počítačů s podílem na trhu 3,24 %.

Ubuntu

Je to operační systém založený na Linuxu na Debianu, který se skládá hlavně z open-source a svobodného softwaru. Ubuntu je vydáváno v desktopových, core a serverových edicích pro IoT zařízení a roboty. Je to oblíbený operační systém pro cloud computing.

Android

Android je mobilní operační systém založený na Linuxu, který běží na tabletech a chytrých telefonech. Tato platforma využívá Linux Kernel, webový prohlížeč, aplikace pro koncové uživatele a GUI. Jazyk Java používá především k psaní svého kódu a dalších jazyků.

Primárním cílem Androidu je poskytovat koncovým uživatelům dobré zkušenosti, což z něj činí vysoce efektivní operační systém. Je to také nejpoužívanější operační systém na světě v kategorii mobilních operačních systémů s podílem na trhu 70,9 %, podle StatCounter.

iOS

Apple iOS je mobilní operační systém vyvinutý a prodávaný společností Apple Inc. Pohání mobilní zařízení Apple a je nejinstalovanějším mobilním operačním systémem po Androidu, s podílem na trhu 28,36 %, podle StatCounter. Kromě toho poskytuje mobilní připojení, Bluetooth, Wi-Fi a podporu VPN.

Závěr

Na trhu jsou k dispozici různé typy operačních systémů, každý s různými sadami funkcí a funkcí, stejně jako klady a zápory.

Pokud si tedy chcete vybrat správný operační systém pro váš případ použití, důkladně pochopte své potřeby a rozpočet. Musíte vybrat operační systém, který dokáže efektivně spravovat úložiště a paměť, chrání vaše soukromí, zabezpečuje vaše data a vyhovuje vašemu rozpočtu.

Můžete také prozkoumat bezplatné operační systémy pro penetrační testování a digitální forenzní analýzu.