System operacyjny

21System operacyjnym jest programem odgrywającym ważną rolę w każdym komputerze, dzięki niemu komputer może w jednym czasie wykonywać kilka zadań, czyli być wielozadaniowy i jednocześnie dostosować dokładnie czas potrzebny procesorowi na wykonanie zadań mu powierzonych. System operacyjny bardzo często nazywany jest interfejsem pomiędzy maszyną a człowiekiem jest to bardzo trafne określenie, ponieważ dzięki niemu możliwe jest zidentyfikowanie użytkownika z komputerem a tym samym choćby bezpieczne włączenie komputera. Interfejs ten znany jest także pod nazwą interfejs użytkownika. Innym rodzajem interfejsu, który występuje w komputerze jest interfejs programowy zwany też pod nazwą api, czyli application programming interface lub wywołań systemowych. Ten rozdaj interfejsu dostarcza przede wszystkim zestawu metod nie zbędnych komputerowi do uruchomienia lub wręcz przeciwnie zatrzymania jakiegoś zadania. Różnica pomiędzy tymi dwoma interfejsami jest bardzo wyraźna, ponieważ interfejs programowy jest po prostu koniecznością w każdym programie z kolie interfejs użytkownika jest jedynie jedna z opcji, jakie daje nam komputer. Bardzo ważnym aspektem, na który watro zwrócić uwagę jest sama budowa sytemu operacyjnego. Aby go dokładnie opisać najczęściej posługujemy się trzema głównymi elementami składniowymi. Pierwszym najważniejszym jest jądro jest to inaczej system kontrolujący zadania komputera. Każde jądro zbudowane jest z kilku elementów wśród nich wyróżniamy planisty, czyli czas procesora, planisty odpowiadają przede wszystkim za ustalenie czasu, który będzie potrzebny na wykonanie określonego zadania przez maszynę, kolejnym elementem jądra jest przełącznik zadań element ten jest odpowiedzialny za przełączanie pomiędzy istniejącymi już zadaniami dodatkowo umożliwia on komunikację pomiędzy zadaniami nie można zapomnieć też o tym, że ochrania pamięć komputera. Drugim ważnym elementem składniowym budowy sytemu operacyjnego jest powłoka, czyli inaczej mówiąc program, który ma za zadnie nawiązać komunikację pomiędzy użytkownikiem a systemem operacyjnym. Ostatnim już elementem systemu operacyjnego jest system plików. System plików jest bardzo ważnym elementem, ponieważ dzięki niemu możemy zapisywać dane na nośniku w różny sposób najbardziej nam przydatny. Schemat budowy systemu operacyjnego jest bardzo złożony i składa się z kilku ważnych elementów tych ich połączenie ze sobą może gwarantować nam wygodną prace z komputerem. Chcąc założyć taki system operacyjny najlepiej zdać się na pomoc specjalisty, czyli programisty.

Komputer i jego system operacyjny

11Komputer jest cudem techniki oraz nauki pozwalającym w sposób szybki i prosty pogłębiać swoją wiedzę oraz przetwarzać już gotowe dane. Pierwsze komputery były ogromnymi maszynami, z których mogli korzystać jedynie naukowcy, ich koszt był ogromny, dlatego też nie było stać na nie postronnych osób. Komputer był nie zwykle przydatnym wynalazkiem jednak cięgle drogim i nie dostępnym dla większego ogól ludzi, Dlatego tez podjęto poszukiwania możliwości pozwalającej zwiększyć wydajność tej maszyny oraz zmniejszyć jej koszty do minimum w ten sposób była by osiągalna dla wszystkich. Pierwszą droga do osiągnięcia celu było zainstalowanie w pamięci komputera specjalnego oprogramowania dzięki niemu ułatwiona była komunikacja sprzętu z użytkownikiem. Dzięki temu wynalazkowi każdy kontakt z komputerem nie wymagał już każdorazowego ładowania odpowiednich kodów dostępu. Kolejna zaleta tego kroku było zwiększenie oszczędności czasu oczekiwania na działanie komputera oraz zwiększenie efektywności jego pracy, ponieważ komputery pracowały szybciej i dokładniej. Kolejnym ulepszeniem, o którym warto jest wspomnieć jest pomysł na zajęcie procesora przetwarzaniem innego dowolnego programu. Dzięki temu komputer zyskał pewna chcę określaną dziś jako wielozadaniowość, czyli umiejętność przeprowadzenia kilku operacji w tym samym czasie. Bardzo ważnym elementem każdego komputera jest system operacyjny, czyli inaczej mówiąc oprogramowanie, którego z daniem jest zarządzanie sprzętem komputerowym. System operacyjny w celu kontroli zadań użytkownika zajmuje się kilkoma kwestiami można tutaj wyliczyć miedzy innymi przydzielanie czasu procesora poszczególnym zadaniom oraz kontrolowanie pamięci dla uruchamiania zadań przez użytkownika. Bardzo zwanym zadanie systemu operacyjnego jest także przydzielanie mechanizmów służących synchronizacji. Wymienione przykłady są podstawowymi zadaniami, jakimi zajmuje się system operacyjny, może on też wykonywać dodatkowe zadania takie jak zarządzanie plikami komputera albo nawet ustalanie połączeń sieciowych. Najczęściej stosowanym systemami operacyjnym i są system mac os lub microsoft windows można je zakupić wraz z komputerem wtedy oprogramowanie to jest jak najbardziej oryginalne. System operacyjny jest doskonałym programem pozwalającym na uruchamianie i kontrolowanie zadań użytkownika dzięki niemu w sposób prosty i szybki możemy wykonać kilka zadań w tym samym czasie zwiększając przy tym efektywność swoje pracy i wyniki. To właśnie na nim opiera się cała praca komputera.

Zarządzanie zasobami

51Zarządzanie zasobami polega przede wszystkim na ich początkowym ustanowieniu i wykorzystywaniu ich w razie potrzeby. Komputer jest urządzeniem wielozadaniowym dzięki temu możemy pozwolić sobie na wykonywanie kilku zadań w tej samej jednostce czasu czasami jednak może mieć to bardzo negatywne skutki, ponieważ może dojść do interferencji procesorów. Zjawisku temu można zapobiec lub je niwelować bardzo prosto wystarczy tylko zorganizować dostęp do plików sprzętu oraz pamięci i ustanowić zasoby systemowe. Dzięki temu procesory użytkownika używają sytemu operacyjnego jako swego rodzaju strażnika zasobów. Zaradzanie zasobami daje ogromne korzyści, ponieważ dzięki temu praca na komputerze jest bardziej zorganizowana a w urządzeniu panuje porządek. Podczas zarządzania zasobami sytemu system operacyjny wykonuje pewne zadania do nich należą tworzenie lub nawet usuwanie deskryptora zasobu, realizowanie zadania przydziału oraz odzyskiwanie zasobu. Ponadto system operacyjny zarządza procesem, proces to nic innego jak rozdaj programu, który znajduje się w stanie uruchomionym. Każdy proces wymaga tego, aby przydzielić mu pewne zasoby. System operacyjny komputera w fazie zarządzania jest odpowiedzialny za samo tworzenie i usuwanie procesu za jego wstrzymywanie lub nawet za zapewnienie mechanizmów, dzięki którym procesy będą mogły się synchronizować i komunikować kolejnym ważnym aspektem jest zarządzanie pamięcią operacyjną. Pamięć jest ogromnym miejscem z dużą ilością adresów i bajtów jest ona szybko dzielona pomiędzy sam procesor oraz urządzenia takie jak wejście czy wyjście. W fazie zaradzania pamięcią nasz system operacyjny jest odpowiedzialny za zatrzymywanie informacji, podejmowanie decyzji, który z procesów powinien być wczytany do pamięci, jeśli jest ona aktualnie wolna oraz za przydzielanie pamięci pomiędzy poszczególne urządzenia komputera. Kolejnym, ważnym zasobem są pliki. Pliki to zbiór pewnych informacji, których autorem jest twórca pliku zazwyczaj znajdują się na nich programy lub specjalne dane użytkownika. W fazie zarządzania plikami system operacyjny bierze odpowiedzialność za tworzenia, jaki kasowanie plików podobnie dzieje się w wypadku katalogów, mapowanie plików na nośniku oraz tworzenie kopii plików. System operacyjny wykonuje ogromną pacę związaną z zarządzaniem zasobami nie można w niej pominąć jeszcze jednego ważnego aspektu mianowicie zarządzania nośnikami danych. Nośniki danych są inaczej wsparciem pamięci komputera, która często jest zbyt mała, aby móc obsłużyć wszystkie programy. System operacyjny w fazie zarządzania tymi nośnikami odpowiada za zarządzanie pamięcią wolną oraz samym procesem planowania dysku.

Geneza systemu operacyjnego

12Początki systemów operacyjnych są bardzo ciekawe, a jednocześnie należy się liczyć z tym iż miały one bardzo utrudnione powstawania. Jednym z powodów takich właśnie trudności są między innymi bardzo wysokie koszty pierwszych wczesnych komputerów. Jednak z powodu iż były one tak kosztowne, właścicielom niezwykle mocno zależało na tym aby jak najmocniej wykorzystać zdolności maszyn, które znajdowały się w ich posiadaniu. Obarczali oni powyższe komputery jak największą ilością zadań oraz prac. Dzięki takim zachowanie ludzie znacznie efektywniej traktowali pieniądze wyłożone na zakup skomputeryzowanych maszyn. Watro dodać iż komputery w Europie w tym również w Polsce nie były jedyne maszynami służącymi prywatnym właścicielom, ale również wykonywał szereg prac dla innych podmiotów gospodarczych. W konsekwencji tak szerokiej skali zastosowań starano się znacznie zwiększyć efektywność i jednocześnie wydajność komputerów, a ponieważ tak jak w dzisiejszych czasach zmiany podzespołów jak procesory czy karty graficzne w komputerach nie mogły być realizowane, ponieważ wiązałoby się to z bardzo wielkimi kosztami, naukowcy i informatycy musieli szukać innego rozwiązana. Bardzo szybko udało się zauważyć fakt iż szybkość pracy interfejsów wejścia i wyjścia jest niezależnie mniejsza niż ma się to w przypadku jednostki centralnej, podobna sytuacja ma miejsce dzisiaj, a dodatkowo można powiedzieć że nawet się pogłębia. Jest to sytuacja, która powodował iż między innymi wprowadzanie programów do komputera z kart perforowanych czy taśm magnetycznych, a nawet drukowania wyników pracy komputera na papierze, trwało o wiele dłużej niż czas trwania obliczeń jakie przeprowadzał komputer. Jednym z pierwszych rozwiązań jakie zastosowano w komputerach było zamontowanie w środku urządzenia oprogramowania, które realizowało obsługę sprzętu, a dodatkowo umożliwiało komunikację sprzętu z użytkownikiem. Dzięki temu zaoszczędzono wiele czasu, który był potrzebny na każdorazowe ładowanie kodu inicjacyjnego poszczególnych urządzeń. Dzięki temu właśnie po raz pierwszy znacznie podniesiono efektywność pracy komputera przy jednoczesnym znacznym zaoszczędzeniu czasu. Kolejne modernizacje, których się dopuszczono miały na celu poprawienie pracy procesora, ponieważ zauważono iż podczas wprowadzania programu do komputera procesor był znacznie mniej obciążony pracą niż podczas wykonywania obliczeń, a więc stwierdzono iż w tym czasie mógłby zająć się analizą i przetwarzaniem innego programu, co dwukrotnie zmniejszyłoby czas obliczeń.

Odzyskiwanie dnaych

Jest to proces który ma na celu przywrócenie dostępu do danych które zostały zapisane na dowolnym nośniku lub otrzymania pierwotnej struktury danych za pomocom odtworzenia fizycznego zapisu. Gdy mamy do dyspozycji usługi profesjonalnych laboratoriów mamy możliwość odzyskania danych nawet po bardzo ciężkich przypadkach jak powódź czy pożar. Jest to obecnie jedna ze specjalności informatyki. Odzyskiwanie danych wykorzystuje bardzo dużo różnych dziedzin nauki z zakresu robotyki, elektroniki, automatyki czy programowania. Oraz opanowania pojęć z zakresu: systemów bazodanowych, systemów plików i kryptologii. Skuteczność jaką udało się wypracować w najlepszych laboratoriach na całym świecie w zakresie odzyskiwania danych wynosi 76%. Rozróżniamy dwa rodzaje utraty danych – logiczne czyli programowe lub fizyczne samego nośnika.

Uszkodzenie logiczne

Polega na uszkodzeniu struktury logicznej danych lecz sam nośnik pozostaje w pełni sprawny. Istnieją dwa rodzaje przyczyn dlaczego ów błędy powstają –ataki wirusów, przerwy w dopływie prądu, skoki napięcia czy błędy oprogramowania. Oraz te wynikające z błędu człowieka: formatowanie dysku, kasowanie plików czy użycie programów takich jak fdisk, cfdisk które przy nie poprawnym użyciu mogą uszkodzić partycje dysku. Drugi z występujących uszkodzeń są uszkodzenia fizyczne które są najczęściej dużo trudniejsze w naprawie od uszkodzeń logicznych. W takim przypadku jeśli chodzi o dyski twarde najczęstszymi usterkami są: uszkodzenia głowicy, silnika, układy elektroniki czy talerze.

CD/DVD

W innych nośnikach danych takich jak płyty Cd/dvd uszkodzeniu najczęściej ulega warstwa refleksyjna na której zapisywane są dane lub układy elektroniczne w przypadku pamięci flash. W ówczesnym świecie technologia informatyczna na dobre zadomowiła się w naszym życiu codziennym. Na dzień dzisiejszy 90% dokumentów powstaje tylko i wyłącznie w postaci elektronicznej gdzie przeszło 70% tych danych nigdy nie doczeka się wydruku. Wraz z upowszechnieniem urządzeń mobilnych czy innych rozwiązań informatycznych obie te liczby stale rosną. Ze wszystkich dostępnych nośników danych najpopularniejsze niewątpliwie są dyski twarde które ulegają coraz większej minimalizacji. Jest to wynikiem świetnego współczynnika ceny do pojemności oraz krótkiego dostępu do zapisanych danych. Statystycznie ponad 80% wszystkich używanych nośników to dyski twarde, a w najbliższych latach liczba ta może przekroczyć 90%. Przykładami programów do usuwania błędów logicznych z naszych nośników są między innymi: Data Disc Recovery który w bardzo łatwy sposób pozwoli nam na przywrócenie uszkodzonych lub usuniętych plików z naszego dysku twardego. Natomiast CDCheck specjalizuje się odzyskiwaniem danych z uszkodzonych nośników Cd/dvd.