Maturitní otázka č. 12
12. Operační systémy
1. Co je a k čemu slouží OS
Operační systém (OS) je základní a nejdůležitější systémový software počítače. Funguje jako prostředník mezi hardwarovými komponentami a uživatelskými aplikacemi. Slouží k tomu, aby uživatel mohl počítač ovládat bez nutnosti znát přesné strojové instrukce procesoru. Stará se o efektivní přidělování prostředků (paměti, procesorového času).
2. Z čeho se OS skládá a rozdíl oproti firmware
- Jádro (Kernel): Mozek systému, běží neustále. Řídí paměť, procesy a hardwarová přerušení.
- Ovladače (Drivers): Specifický software pro komunikaci s konkrétním hardwarem (např. grafickou kartou).
- Rozhraní (Shell / GUI): Textové nebo grafické rozhraní, přes které člověk zadává příkazy.
Rozdíl oproti firmware: Firmware je velmi nízkoúrovňový program uložený přímo v konkrétním hardwarovém čipu (často v paměti ROM). Zatímco OS řídí celý počítač a lze jej snadno přeinstalovat, firmware řídí pouze ten jeden specifický obvod (např. firmware routeru nebo mikrovlnky) a tvoří most mezi samotným křemíkem a operačním systémem.
3. Funkce OS, první PC bez OS a první OS
Hlavní funkce OS: 1) Správa procesů (multitasking), 2) Správa operační paměti RAM (alokace pro programy), 3) Správa souborového systému (čtení/zápis na disk), 4) Správa I/O zařízení (klávesnice, tiskárny), 5) Zajištění bezpečnosti a uživatelských práv.
Historie: První mikropočítače (např. Altair 8800 z roku 1974) vůbec neměly operační systém ani klávesnici. Programovaly se ručně přepínáním fyzických páček na čelním panelu. Jedním z prvních široce používaných OS byl CP/M a následně MS-DOS (od Microsoftu), které se ovládaly čistě textovými příkazy.
4. Vývoj 3 hlavních OS
- Microsoft Windows: Začal jako grafická nadstavba pro MS-DOS (Windows 1.0, 3.1). Průlomem byl Windows 95, který sjednotil systém. Paralelně se vyvíjela profesionální větev Windows NT, na jejímž stabilním jádře běží všechny moderní verze (Windows XP, 7, 10, 11).
- macOS (Apple): V 80. letech přišel revoluční "Classic Mac OS", který jako první masově zpopularizoval grafické rozhraní s myší. V roce 2001 Apple systém kompletně přepsal (Mac OS X), postavil jej na robustním unixovém jádře a používá se dodnes.
- Linux: Vytvořen v roce 1991 studentem Linusem Torvaldsem jako open-source klon Unixu. Samotný Linux je pouze jádro, ke kterému se nabalují další programy a tvoří "distribuce" (Ubuntu, Debian, Android). Naprosto dominuje na serverech a v superpočítačích.
5. Bootování: Legacy, UEFI, PXE
Bootování je proces zavádění OS do operační paměti po zapnutí počítače.
- Legacy (BIOS): Zastaralý standard z 80. let. Omezen na 16bitové instrukce a MBR tabulku oddílů (neumí bootovat z disků větších než 2 TB). Pomalé a textové prostředí.
- UEFI: Moderní náhrada BIOSu. Je 32/64bitový, má grafické rozhraní s podporou myši. Používá GPT tabulky (podpora obřích disků) a obsahuje "Secure Boot", který brání nahrání škodlivého kódu (tzv. rootkitů) před startem OS.
- PXE (Preboot eXecution Environment): Bootování po lokální síti. Počítač nepotřebuje pevný disk – svůj operační systém si stáhne a načte přímo ze serveru uvnitř firemní nebo školní sítě.