Az operációs rendszer

A számítógépes rendszerekben arra törekszünk, hogy azok jól strukturáltak, rétegekre bonthatók  legyenek. Persze a réte­gekre bontás nem teljesen egyértelmű, függhet a vizsgálat szempontjaitól. Ennek ellenére a számító­gép­rend­szerben szinte minden esetben elkülöníthetünk három réteget: a legalsó szinten a hardvert, fölötte a szoftver alrendszert aminek az operációs rendszer is része, majd legfelsőként az alkalmazói réte­get. Ennek a megközelítésnek felel meg az ISO (International Standard Organization), a Nemzet­közi Szabványügyi Szervezet definíciója is:

Az operációs rendszer olyan programok rendszere, ami a számítógépes rendszerekben a prog­ramok végrehajtását vezérli: ütemezi a végrehajtást, elosztja a rendszer erőforrásait, biztosítja a felhasználó és a számítógéprendszer közötti kommunikációt.

Az ISO definíció eléggé tömör. Nézzük meg valamivel részletesebben az operációs rendszert, illetve környezetét:

A kiemelt rész az operációs rendszer. Központi része a kernel, ami rutinok, funkciók gyűjteménye. A felhasználók, gépkezelők és a felhasználói folyamatok rendszerhívások segítségével kérhetnek szol­gáltatást a kernel-től. A kérésre adott kernel-válasz tájékoztatja a hívót a teljesítésről vagy a visszauta­sításról. A felhasználó vagy gépkezelő a rendszerhívásokat a shell segítségével továbbítja a rendszer­magnak és a válaszokat is általában a shell-től kapja.

A kernel funkciók nemcsak a felhasználói oldal kéréseit hajtják végre, vannak közöttük olyanok is, amelyek a felhasználó számára hozzáférhetetlenek. Ilyenek például a CPU-t, a memóriát és a megsza­kításokat, általában a hardvert kezelő funkciók.

Az operációs rendszer felügyelete alatt a gépen futó programot, taszkot folyamatnak, process-nek nevezzük. A CPU kiosztása, használatának ütemezése a kernel sheduler-nek (ütemező) nevezett rutin­jának a feladata. Preemtive-nek nevezzük azokat az ütemezőket, amelyek szabadon gazdálkodhatnak a CPU-val, azaz bármikor elvehetik egy folyamattól, ha ez az optimális működés miatt szükséges.

A kernel memóriakezelő részeinek a többfeladatos rendszerekben biztosítani kell a folyamatok számára szükséges tárterületet, illetve meg kell oldani az ilyenkor szükségszerűen jelentkező védelmi problémákat. A tárkezelési filozófiák elég hosszú fejlődés után mára szinte egységesen virtuális tárakat használnak ebből a célból.

A megszakítások kiszolgálásával a külső eszközök által kezdeményezett adatátvitel lebonyolítását, vezérlését kell elvégezni. Ezt bonyolultsága miatt nem lehet a felhasználói programokra bízni.

Az eszközkezelők egy részét -bár beépülnek az operációs rendszerbe-, általában az eszköz vagy periféria gyártója készíti el és külön installálással adhatjuk hozzá a kernelhez. Ma már létezik egy módszer, a Plug and Play (PnP), ami automatikussá teszi az illesztett periféria felismerését és a megfelelő driver beépítését a rendszerbe, de ez még enyhén szólva nem mondható tökéletesnek.

Az állománykezelési funkcióknak lehetővé kell tenni a tömegtárolókon elhelyezett adatok gyors elérését, a megbízható adatmegőrzést, a tárolóhellyel való takarékos gazdálkodást és a felhasználó igényekhez alkalmazkodó az adat­szer­ke­zetek kialakítását. Ez a kernel-feladat -bár vannak egyedi megoldások -, a különböző operá­ciós rendszerekben gyakran kompatibilis adatszerkezeteket biztosít. Fontosabb file-rendszerek: FAT12, FAT16, FAT32, VFAT, HPFS, NTFS, UDF.