E-zapiski z informatyki : BIOS- system operacyjny

BIOS (akronim ang. Basic Input/Output System – podstawowy system wejścia-wyjścia) – zapisany w pamięci stałej zestaw podstawowych procedur pośredniczących pomiędzy systemem operacyjnym a sprzętem. Posiada on własną pamięć, w której znajdują się informacje dotyczące daty, czasu oraz danych na temat wszystkich urządzeń zainstalowanych na naszym komputerze. Jest to program zapisany w pamięci ROM płyty głównej oraz innych kart rozszerzeń takich jak np. karta graficzna.

Układ scalony z BIOS-em Phoenix Technologies

System operacyjny (ang. Operating System, skrót OS) – oprogramowanie zarządzające systemem komputerowym, tworzące środowisko do uruchamiania i kontroli zadań użytkownika.
W celu uruchamiania i kontroli zadań użytkownika system operacyjny zajmuje się:

planowaniem oraz przydziałem czasu procesora poszczególnym zadaniom,
kontrolą i przydziałem pamięci operacyjnej dla uruchomionych zadań,
dostarcza mechanizmy do synchronizacji zadań i komunikacji pomiędzy zadaniami,
obsługuje sprzęt oraz zapewnia równolegle wykonywanym zadaniom jednolity, wolny od interferencji dostęp do sprzętu.

Dodatkowe przykładowe zadania, którymi może, ale nie musi zajmować się system operacyjny to:

ustalanie połączeń sieciowych
zarządzanie plikami.

Wiele systemów operacyjnych posiada środowiska graficzne ułatwiające komunikacje maszyny z użytkownikiem.
Potocznie, ale niezbyt poprawnie, mówi się system operacyjny mając na myśli całość oprogramowania dostarczanego z zakupionym komputerem (zobacz: dystrybucja), czasem samo jądro systemu operacyjnego, a czasem program rozruchowy (to ostatnie jest dużym nadużyciem).


Przykład graficznego interfejsu systemu operacyjnego wraz z uruchomionym oprogramowaniem

Budowa systemu operacyjnego

Przyjęto podział na trzy główne elementy budowy systemu operacyjnego:

jądro systemu wykonujące i kontrolujące ww. zadania.
powłoka – specjalny program komunikujący użytkownika z systemem operacyjnym,
system plików – sposób zapisu struktury danych na nośniku.

Jądro składa się z następujących elementów funkcjonalnych:

planisty czasu procesora, ustalającego które zadanie i jak długo będzie wykonywane,
przełącznika zadań, odpowiedzialnego za przełączanie pomiędzy uruchomionymi zadaniami,
Dodatkowo:
- modułu zapewniającego synchronizacje i komunikację pomiędzy zadaniami,
- modułu obsługi przerwań i zarządzania urządzeniami,
- modułu obsługi pamięci, zapewniającego przydział i ochronę pamięci.
- innych zależnie od funkcji i przeznaczenia systemu.

Schematyczna budowa systemu komputerowego

Rola i zadania systemu operacyjengo

System operacyjny odpowiada za:

Zarządzanie zasobami komputera m.in. procesorem, pamięci, urządzeniami zewnętrznymi

Pulpit Systemu Windows

oraz przydzielanie zasobów procesom.
Ochronę danych i pamięci - tak, aby jeden proces, w wyniku błędu nie mógł zniszczyć innego procesu.
Automatyzację najczęœsciej wykonywanych funkcji.
Udostępnienie użytkownikom systemu poleceń lub systemu graficznego, który umożliwia interakcję użytkownika z systemem komputerowym.
Udostępnianie systemu plików: system operacyjny organizuje i ułatwia dostęp do informacji np. w postci hierarchicznego systemu plików.
Udostępnianie œsrodowiska do wykonywania programów: system operacyjny dostarcza struktur danych do organizacji wykonywania programu oraz zachowywania i odtwarzania stanu przetwarzania.
Pulpit Systemu Linux

Udostępnianie programistom mechanizmów komunikacji między procesami oraz mechanizmów synchronizacji procesów.
Sterowanie urzadzeniami wejœcia-wyjœcia: odpowiednie moduły sterujšce oraz system operacyjny kontroluja i koordynuja pracę urzadzeń zewnętrznych oraz poœrednicza w efektywnym przekazywaniu danych pomiędzy jednostkš centralna, a tymi urzadzeniami.
Obsługę podstawowej klasy błędów: system operacyjny reaguje na błędy użytkowników, programistów oraz systemu.

System plików – metoda przechowywania plików, zarządzania plikami, informacjami o tych plikach, tak by dostęp do plików i danych w nich zgromadzonych był łatwy dla użytkownika systemu; także: wolumin.

Systemy plików stosuje się dla różnych nośników danych, takich jak dyski, dyskietki, a także w strumieniach danych, sieciach komputerowych, pamięciach. We współczesnych systemach operacyjnych bezpośrednie operowanie na danych w plikach zarezerwowane jest tylko dla systemu operacyjnego, aplikacje mają dostęp tylko do operacji na plikach i mają zabroniony bezpośredni dostęp do nośnika danych.

Z formalnego punktu widzenia system plików to reguły umieszczania na nośniku abstrakcyjnych danych oraz informacji umożliwiających przechowywanie tych danych, łatwy i szybki dostęp do informacji o danych oraz do tych danych, manipulowania nimi, a także sposobach usuwania ich.

Większość systemów operacyjnych posiada własny (macierzysty) system plików, rozwijany równolegle z nim (np. FAT w DOS-ie, NTFS w Windows NT lub ext/ext2/ext3/ext4 i ReiserFS/Reiser4 w Linuksie), ze względu na pewne specyficzne właściwości nadawane plikom (np. atrybut wykonywalności pliku), podobnie jak niektóre nośniki danych (np. ISO 9660 i UDF na CD-ROM/DVD), jednak sam system plików jest niezależny od nich. Same systemy operacyjne (w szczególności Unix i jego pochodne) potrafią obsługiwać wiele systemów plików.

Podział, przykłady

Do najbardziej znanych systemów operacyjnych i najpowszechniejszych zalicza się: