Operační systém je rozhraní mezi uživatelem, programy a hardwarem počítače. Dnes je běžnou součástí většiny elektronických zařízení, ať už se jedná o mobilní telefony, počítače, televize nebo například chytré hodinky.
Schéma komunikace uživatele a operačního systému
Operační systém pomocí tzv. ovladačů vytváří jednotnou vrstvu (rozhraní), která odděluje aplikace od fyzického hardwaru. Díky tomu mohou programy fungovat na různých počítačích bez ohledu na to, od jakého výrobce pochází procesor, disk nebo grafická karta. Programátor ani uživatel tak nemusí řešit konkrétní konstrukci zařízení.
Operační systém zajišťuje řadu klíčových procesů, které dělíme do několika kategorií. Právě schopnost zvládat tyto úlohy – od správy paměti až po komunikaci s uživatelem – odlišuje plnohodnotný operační systém od jednoduchého programu. [a]
Operační systém řídí komunikaci s veškerým hardwarem – od základních interních součástí (procesor, grafická karta) až po externí periferie (tiskárna, reproduktor, tablet). Aby toho docílil, využívá ovladače zařízení.
Ovladač je specializovaný software, který překládá obecné pokyny z operačního systému na konkrétní instrukce, kterým rozumí daný kus hardwaru. Díky tomuto procesu abstrakce mohou programy využívat jakékoli zařízení, aniž by znaly jeho vnitřní konstrukci.
Operační systém funguje jako hlavní řídící autorita všem procesům. Jako plánovač určuje, které procesy budou vykonávány, přiděluje jim prioritu a následně jim přiřazuje čas (výpočetní výkon) na procesoru. Dále zajišťuje funkce pro komunikaci mezi jednotlivými procesy.
Izolace jednotlivých procesů je klíčová: díky ní nedojde k pádu celého systému, pokud dojde k chybě v jednom z nich.
<aside> <img src="/icons/light-bulb_yellow.svg" alt="/icons/light-bulb_yellow.svg" width="40px" />
Program je pouze sada instrukcí uložených na disku. Proces je spuštěný program v operační paměti, kterému jsou přiděleny zdroje. Jeden program může být spuštěn jako více procesů.
</aside>
Toto plánování a kontrola umožňuje operačnímu systému provádět (i když jen zdánlivě) více operací v jeden moment. Reálně pouze velmi rychle přepíná mezi prováděnými procesy s takovou rychlostí, že se uživateli jeví, jako by všechno běželo současně.
Operační systém (OS) neustále spravuje primární paměť (RAM). Musí vhodným způsobem přidělovat a uvolňovat části paměti běžícím programům (procesům). Zároveň musí zajistit paměťovou ochranu. To znamená, že brání jednomu programu, aby neoprávněně přepisoval data využívaná jiným procesem, čímž zajišťuje stabilitu celého systému. [a]
Součástí správy pamětí je také práce se sekundárními paměťmi (disky, USB). OS zde využívá souborový systém, který organizuje data tak, aby je bylo možné správně a rychle ukládat, číst, a na povel uživatele najít. [a]
Tato část operačního systému má za úkol všechny operace spojené s připojením do sítě. Řeší přijímání a odesílání dat z a do internetu, ale i v rámci komunikace na lokální síti. K tomu využívá standardizované síťové protokoly, například TCP/IP.
Operační systém poskytuje uživatelům prostředky pro interakci s počítačem. Rozlišujeme dva základní typy: