Operatsioonisüsteem: tähendus, ülesanded ja näited
Operatsioonisüsteem: tähendus, põhiülesanded ja näited (Windows, macOS, Linux) — selge ülevaade OS-i toimimisest, ressurssihaldusest ja kasutusvõimalustest.
Operatsioonisüsteem (või OS) on arvutiprogrammide kogum, sealhulgas seadme draiverid, tuumad ja muu tarkvara, mis võimaldab inimestel arvutiga suhelda. See haldab arvuti riist- ja tarkvararessursse. See pakub arvutiprogrammidele ühiseid teenuseid. Operatsioonisüsteem võib olla väike (nagu MenuetOS) või suur (nagu Microsoft Windows). Erinevaid operatsioonisüsteeme võib kasutada erinevatel eesmärkidel. Mõnda kasutatakse igapäevaselt, näiteks personaalarvutis. Teised on mobiilsed operatsioonisüsteemid või neid kasutatakse spetsiaalsete tööde jaoks.
Operatsioonisüsteemil on palju ülesandeid. See tagab, et kõik programmid saavad kasutada protsessorit, süsteemimälu, ekraane, sisendseadmeid ja muud riistvara. Mõned annavad kasutajale ka kasutajaliidese arvuti kasutamiseks. Operatsioonisüsteem vastutab ka andmete saatmise eest teistele arvutitele või seadmetele võrgus.
Mõned näited üldkasutatavatest operatsioonisüsteemidest on macOS, Linux ja Microsoft Windows.
Põhifunktsioonid lühidalt
- Protsesside haldamine: operatsioonisüsteem loob, lõpetab ja ajastab programme (protsesse ja lõime). See korraldab protsessorile ligipääsu ning viib läbi konteksti vahetuse (context switch).
- Mälu haldamine: jagab ja kaitseb süsteemimälu, kasutab vajadusel virtuaalmälu, lehitsemist (paging) ja vahetust (swapping), et rakendused saaksid töötada efektiivselt ka piiratud füüsilise mälu korral.
- Seadmehaldus ja draiverid: suhtleb riistvaraga läbi draiverite (seadme draiverid), hoolitseb sisend- ja väljundoperatsioonide eest ning koordineerib katkestuste (interrupts) töötlemist.
- Failisüsteem: korraldab andmete salvestamist, kataloogide haldust, õiguste ja pääsupiiride rakendamist ning andmete püsiva säilitamise ketastel ja muudel meediumitel.
- Võrgu- ja teenuste haldus: võimaldab arvutil suhelda teiste seadmetega võrgus, haldab võrguühendusi, protokolle ja serverite/daemonite tööd.
- Turvalisus ja juurdepääsukontroll: autentimine, kasutajaõigused, krüptimine ja värskenduste haldus aitavad kaitsta süsteemi pahatahtliku tarkvara ja volitamata juurdepääsu eest.
- Kasutajaliides: pakub liidest inimese ja arvuti vahel — kas graafiline (GUI) või teksti-/käsureapõhine (CLI).
Põhikomponendid
- Tuum (kernel): operatsioonisüsteemi keskosa, mis kontrollib riistvara ja pakub madala taseme teenuseid nagu protsessori ajastamine, mälu haldus ja seadmejuhtimine.
- Shell või kasutajaprogrammid: liides, mille kaudu kasutaja või rakendus suhtleb tuumaga; see võib olla graafiline töölauakeskkond või käsurea tõlgendaja.
- Seadme draiverid: moodulid, mis tõlgendavad universaalseid süsteemikutseid konkreetse riistvara käskudeks.
- Süsteemiteegid ja API-d: pakuvad standardseid funktsioone rakenduste arendamiseks ja käivitamiseks.
- Alglaadija (bootloader) ja init süsteem: käivitavad riistvara ja laadivad operatsioonisüsteemi ning selle teenuseid alglaadimise ajal.
Operatsioonisüsteemide tüübid
- Töölaual-/personaalarvuti OS: näiteks Microsoft Windows), macOS, Linux erinevad distribud — keskenduvad mugavusele ja laiale riistvaratugile.
- Mobiilsed OS-id: Android, iOS — optimeeritud puutetundliku ekraani ja väiksemate seadmete puhul.
- Serveri OS-id: spetsialiseerunud võrguteenustele, hoogsale I/O-le ja suurele koormusehaldusele.
- Reaalaegased operatsioonisüsteemid (RTOS): tagavad kindla ja ennustatava ajakäitumise, kasutatakse tööstusautomaatikas, meditsiiniseadmetes ja autonoomsetes süsteemides.
- Embedded (sisseintegreeritud) OS-id: kergekaalulised süsteemid kodumasinates, nutiseadmetes ja elektroonikas.
- Jaotatud ja virtualiseeritud keskkonnad: OS-id, mis töötavad mitmel masinal koos või milles kasutatakse hüperviisoreid (hypervisors) virtuaalsete masinate haldamiseks.
Kasutajaliidesed: GUI vs CLI
Operatsioonisüsteemid võivad pakkuda:
- Graafiline kasutajaliides (GUI): aknad, ikoonid, menüüd ja hiir, sobib tavakasutajale ning rakendustele, mis nõuavad visuaalset esitust.
- Käsurealiides (CLI): tekstipõhine liides, kus käske sisestatakse ritta; eeliseks suurem kontroll ja automatiseeritavus (näiteks skriptid ja süsteemiadministreerimine).
Turvalisus ja hooldus
Operatsioonisüsteemid toetavad kasutajate ja protsesside eristamist, failisüsteemi õigusi, tulemüüre, turvapaiku ja automaatseid värskendusi. Regulaarne hooldus, varundamine ja õiguste haldamine on olulised, et vältida andmekadu ja ründekahjusid.
Kasutusnäited ja kasutusvaldkonnad
Operatsioonisüsteeme kasutatakse laialdaselt:
- igapäevased arvutid ja sülearvutid;
- nutitelefonid ja tahvelarvutid;
- serverid ja pilvekeskkonnad;
- seadmed tööstuses, meditsiinis ja tööstusautomaatikas;
- ravimid ja reaalajasüsteemid, kus on kriitiline ajakindlus.
Kokkuvõte
Operatsioonisüsteem on arvuti toimimise selgroog — see koordineerib riistvara ja tarkvara koostööd, jagab ressursse, tagab turvalisuse ning pakub liidest kasutajatele ja rakendustele. Sõltuvalt eesmärgist on erinevate ülesannete ja piirangutega operatsioonisüsteeme palju ning valik sõltub konkreetsetest vajadustest: mugavusest, jõudlusest, turvalisusest või reaalajas nõuetest.
Ubuntu GNU/Linux, vaba operatsioonisüsteem
Ajalugu
Esimest operatsioonisüsteemi kasutati koos ENIACiga (Electronic Numerical Integrator and Computer). ENIACi oli väga raske tööle panna. See, kuidas operatsioonisüsteem töötas, põhines sellel, kuidas lülitid ja kaablid olid kokku pandud, ja sõltuvalt sellest tegurist tegid löögikaardid tulemust. Kuigi see oli omamoodi operatsioonisüsteem, ei ole see see see, mida tänapäeval selliseks peetakse.
Esimene operatsioonisüsteem, mis nägi välja ja tundus tänapäeva operatsioonisüsteemina, oli 1969. aastal Bell Labsis loodud UNIX. Sellel oli väike tuum ja palju pisikesi programme, mida sai kokku panna, et töötada kasutaja sisendi ja andmetega. Paljud selle funktsioonid olid võetud Multicsist, vanemast 1964. aastal tehtud operatsioonisüsteemist.
Mängi meediat Video: Kasutades vana UNIX-süsteemi.
Operatsioonisüsteemide tüübid
Ühe- ja mitmeülesanne
Ühe ülesandega süsteem saab korraga käivitada ainult ühte programmi. Mitutoimeline operatsioonisüsteem võib korraga käivitada rohkem kui ühte programmi. Multitasking toimub protsessori aja jagamise teel. Protsessor annab igale programmile natuke oma ajast.
Ühe- ja mitme kasutajaga
Ühe kasutajaga operatsioonisüsteemid ei saa teha vahet kasutajate vahel, kuid võivad lubada mitme programmi samaaegset käivitamist. Mitme kasutajaga operatsioonisüsteem võimaldab mitmel kasutajal süsteemiga samaaegselt suhelda.
Jaotatud
Jaotatud operatsioonisüsteem haldab rühma erinevaid arvuteid ja muudab need ühe arvutina. Jaotatud arvutusi tehakse rohkem kui ühes masinas.
Templated
Operatsioonisüsteemi, hajutatud ja pilvandmetöötluse kontekstis viitab templating ühe virtuaalmasina loomisele külalisoperatsioonisüsteemina, seejärel selle salvestamisele mitme töötava virtuaalmasina vahendina. See tehnika on levinud suurtes serveriladudes.
Sisseehitatud
Manussüsteemid on mõeldud kasutamiseks manussüsteemides. Need on mõeldud töötama väikestes masinates, nagu näiteks PDA-des, mis on vähem autonoomsed ja suudavad töötada piiratud arvu ressurssidega. Windows CE ja Minix 3 on mõned näited manussüsteemidest.
Reaalajas
Reaalajas töötav operatsioonisüsteem tagab sündmuste või andmete töötlemise konkreetseks ajahetkeks. Reaalajas töötav operatsioonisüsteem võib olla ühe- või mitmetoimeline, kuid mitmetoimelise operatsioonisüsteemi puhul kasutatakse spetsiaalseid ajaplaneerimisalgoritme, et saavutada deterministlik käitumine. Sündmuspõhine süsteem vahetab ülesandeid nende prioriteetide või väliste sündmuste alusel, samas kui ajaga jagatud operatsioonisüsteemid vahetavad ülesandeid kellakatkestuste alusel.
Raamatukogu
Raamatukogu-operatsioonisüsteem on operatsioonisüsteem, milles tavalise operatsioonisüsteemi pakutavad teenused, näiteks võrguteenused, on esitatud raamatukogude kujul ja kokku pandud koos rakendus- ja konfiguratsioonikoodiga, et luua unikernel: spetsialiseeritud, ühe aadressiruumi masinapilt, mida saab kasutada pilve- või manustatud keskkondades.
Seotud leheküljed
Küsimused ja vastused
K: Mis on operatsioonisüsteem?
V: Operatsioonisüsteem (OS) on arvutiprogrammide rühm, mis võimaldab inimestel arvutiga suhelda ning hallata arvuti riist- ja tarkvararessursse.
K: Millised on operatsioonisüsteemi komponendid?
V: Operatsioonisüsteemi komponentide hulka kuuluvad seadmeajurid, tuumad ja muu tarkvara, mis pakuvad arvutiprogrammidele ühiseid teenuseid.
K: Kas operatsioonisüsteem võib olla väike või suur?
V: Jah, operatsioonisüsteem võib olla väike (nagu MenuetOS) või suur (nagu Microsoft Windows).
K: Millised on mõned näited operatsioonisüsteemidest?
V: Mõned näited operatsioonisüsteemidest on macOS, Linux ja Microsoft Windows.
K: Millised on operatsioonisüsteemide erinevad kasutusalad?
V: Erinevaid operatsioonisüsteeme saab kasutada erinevatel eesmärkidel, näiteks personaalarvutid, mobiilsed operatsioonisüsteemid või spetsialiseeritud tööd.
K: Milliseid ülesandeid operatsioonisüsteem täidab?
V: Operatsioonisüsteem hoolitseb selle eest, et kõik programmid saaksid kasutada protsessorit, süsteemimälu, ekraane, sisendseadmeid ja muud riistvara. Lisaks annavad mõned neist kasutajale liidese arvuti kasutamiseks ja vastutavad andmete saatmise eest teistele arvutitele või seadmetele võrgus.
K: Milline on operatsioonisüsteemi tähtsus?
V: Operatsioonisüsteem on oluline, sest see võimaldab inimestel arvutitega suhelda, haldab arvuti riist- ja tarkvararessursse ning pakub arvutiprogrammidele üldisi teenuseid. Samuti tagab see, et kõik programmid saavad kasutada riistvara ja saadab andmeid teistele arvutitele või seadmetele võrgus.
Otsige