Az operációs rendszerek tulajdonságai, 1. rész (#280)

 Frissítve: 2023 március 27.

Miről szól ez a cikk?
Az operációs rendszer fogalmának és feladatainak tisztázása után nézzük meg, milyen tulajdonságokkal bírtak a múlt és bírnak a ma operációs rendszerei. Tekintettel a jellemzők nagy számára, két cikkben foglalom össze azokat.

Tartalomjegyzék

Az operációs rendszerek létrejöttük óta folyamatosan fejlődnek, köszönhetően a kapcsolódó technológiák folyamatos megújulásának, az újabb és újabb hardvereknek, azok növekvő teljesítményének és sokféleségének, vagy a felhasználói igényeknek. Az első felhasználói operációs rendszerek még nagyon lassú hardveren, egyszínű képernyőn, szöveges felületen, parancsokkal és szöveges válaszokkal kommunikáltak felhasználóikkal. Ma pedig…se szeri és száma az operációs rendszereknek, szolgáltatásaiknak, képességeiknek – gyorsak, színesek, grafikusak, sokrétűek, biztonságosak, szóból értenek és válaszolnak és ami a legfontosabb sokunknak: ismerik az internetet…bocsánat a nagybetűs Internetet.

Talán nem felesleges az operációs rendszer fogalmának és funkcióinak tisztázását követően összefoglalni, mit várhatunk ma egy operációs rendszertől, legyen az egy asztali vagy hordozható számítógép, vagy egy okoseszköz működtető rendszere – hogyan különböztethetjük meg egymástól a különféle platformokra készített operációs rendszereket, mik a ma elvárásai, főbb rendszerszolgáltatásai, képességei.

A felsorolt tulajdonságok között találunk egyszerűbb, felhasználóként már tapasztalt jellemzőt, de felsoroltam a rendszer mélyén megbúvó jellegzetességeket is, amelyek szintén meghatározói egy mai operációs rendszernek. Egyes tulajdonságok közérthetőek, mások a számítógépek mélyebb ismeretét igénylik.

1. Beágyazott és lemezes operációs rendszerek

Kezdem egy bonyolultnak tűnő tulajdonsággal: az első, szórakoztató elektronikai piacra szánt otthoni számítógépek beépített, úgy mondjuk beágyazott (embedded) része volt az azokat kezelő szoftverrendszer, vagyis az operációs rendszer. Gondolj a hazánkban a 80-as években megjelenő Sinclair ZX81, ZX Spectrum, Commodore 64, Commodore 128, Commodore Plus4 és a magyar fejlesztésű Videoton TVC, Primo, és HT-1080Z otthoni számítógépekre! Mindre jellemző volt, hogy az operációs rendszerük, ami többnyire egy BASIC programozási nyelvű parancsértelmező, idegen szóval interpreter felület volt, nem cserélhető módon a számítógép részét képezve. Előnyük nyilvánvaló volt: a számítógépet bekapcsolva, néhány másodperc múlva máris használható volt az eszköz.

Tipp: Gondoltad volna, hogy az első IBM PC, amely 1981 augusztus 12-én került piacra, egy beágyazott BASIC parancsértelmezővel jelent meg

Az operációs rendszer beágyazása nem tette lehetővé annak javítását, bővítését és cseréjét sem. Ez nyilván nem volt sokáig tartható állapot, hiszen felgyorsult a fejlődés és a fejlesztés, köszönhetően a vásárlói igények növekedésének. Nem lehetett kitartani amellett, hogy majd az újabb és újabb számítógépek már többet tudó operációs rendszerrel kerüljenek forgalomba – például ezért találkoztunk egy évtized alatt számos Commodore gyártmányú számítógéppel. Az operációs rendszernek cserélhetővé kellett válnia, amit az akkoriban elterjedő hajlékony lemezzel oldottak meg. Például az IBM PC-hez is már egy hajlékonylemezen járt a DOS operációs rendszer – ez akkoriban jelentős újítás volt. Ha a DOS-nak megjelent egy új, javított változata, akkor elég volt annak hajlékonylemezét beszerezni. Ennek a megoldásnak továbbra is az volt az előnye, hogy könnyű volt használatba venni: elég volt az operációs rendszer ún. indító, más néven rendszertöltő, idegen szóval boot lemezét betenni a hajlékonylemez-meghajtóba, bekapcsolni a számítógépet, és várni egy kicsit…

Álljunk meg egy szóra!
A DOS a lemezes operációs rendszer angol szavak rövidítéséből képzett mozaikszó: DOS = Disk Operating System. Nevét a hajlékonylemezen forgalomba hozott operációs rendszerről kapta. Az IBM PC első operációs rendszerét 1981 júliusában a Microsoft szállította MS-DOS néven.

A használat akkor sem vált kényelmetlenné, amikor már több hajlékonylemezből állt az operációs rendszer. A képernyőn megjelenő felirat mindig bekérte a megfelelő lemezt, ha arra a működéséhez szükség volt.

A cserélhető, vagyis lemezes operációs rendszerek ma már nem hajlékonylemezről, hanem egy belső háttértárra telepítetten működnek (merevlemez vagy SSD vagy más memóriatároló, például SD kártya). Forgalomba hozataluk is egy telepítőlemeznek nevezett formában történik – kezdetben több hajlékonylemezen, majd egy-egy darab CD lemezen, majd DVD-n, illetve ma már egyetlen, ún. ISO lemezképfájlként. A mai hardverek fejlettségére jellemző, hogy már cserélhető memóriatárolókon is működhetnek teljes értékű operációs rendszerek.

Tipp: Érdekes, hogy a mai technológiával élve visszakanyarodtunk az első lemezes operációs rendszerek használati módjához: az USB portba helyezett pendrájvon vagy a kártyaolvasóba helyezett SD memóriakártyán teljes értékű operációs rendszert vagyunk képesek futtatni – köszönhetően ezen eszközök sebességének és tárkapacitásának. Így képesek vagyunk egy TV-t kiokosítani az USB portra csatlakozó Android vagy egy Windows To Go féle Windows 10 operációs rendszerrel, vagy egy memóriakártyára helyezett Linux operációs rendszerrel láthatunk el hasonló módon számos hardvert.

Az azonnali használatbavétel és az előtelepítés emlegetésével máris átugorhatok a következő fejezetre…

2. Azonnal használatba vehető és telepíthető operációs rendszerek

Álljunk meg egy szóra!
Gondolom az magától értetődő, hogy az azonnal használatba vehető operációs rendszereket is előzetesen telepíteni kell, vagyis használható formában a számítógép egyik elektronikus áramkörébe vagy egy háttértárra kell helyezni – igaz, ezt megteszi helyettünk a gyártó.

Ennek a tulajdonságnak azért van jelentősége, mert a ma elterjedt használati mód szerint az operációs rendszereket telepítőkészletként hozzák forgalomba, illetve teszik letölthetővé internetes oldalakon. Az operációs rendszer szolgáltatásainak bővülésével elképzelhetetlenné vált az a gyakorlat, hogy számos lemezt kelljen cserélgetnie a felhasználónak a működés fenntartása végett. Időközben megjelent egy új hardver is a számítógépekhez, ami megkönnyítette ennek a dilemmának a feloldását: ez a hardver a merevlemez volt.

Tipp: Az 1983 március 8-án megjelent IBM PC XT számítógépek első merevlemezeinek mérete 10MB, illetve 20MB volt…mekkora kapacitás volt ez a RAM memória 256kB-jához és a hajlékonylemez 160kB-jához képest!

Így már nem volt elegendő behelyezni a hajlékonylemezt a meghajtóba, mert nem az operációs rendszer, hanem a telepítő program indult el. Ehhez nyilván el kellett terjednie a merevlemez használatának. Például a PC világban ez viszonylag hamar megtörtént, bár kezdetben csak az IBM és néhány más gyártó volt képes PC-ket és merevlemezeket készíteni. Amint megjelent az IBM PC XT, a benne lévő merevlemezzel, máris kaphatók voltak a telepíthető operációs rendszerek.

Az operációs rendszer használatba vétele tehát ma már többnyire annak előzetes telepítését igényli a belső, nagykapacitású és gyors háttértárra. Ezt sokan elfelejtik, amikor megsérül, használhatatlanná válik az operációs rendszer, vagy frissíteni kell, vagy csak operációs rendszer nélkül jutnak egy számítógéphez. Hopp, frissítés…mi is ez?

3. Frissíthető operációs rendszerek

A számítógépbe ágyazott operációs rendszer tehát nem javítható, nem bővíthető és nem cserélhető – ehhez többnyire szakember szükségeltetik, aki úgymond újraégeti az operációs rendszert tartalmazó elektronikus csipet. Ez nyilvánvaló az eddig olvasottakból. Azonban a ma operációs rendszerei lemezes, telepíthető tulajdonságuknak köszönhetően cserélhetők, de egyben működésük közben frissíthetők. Mit jelent ez?

A frissíthetőség elsősorban az internet meglétének köszönhető. Amikor világszerte elterjedt a nagybetűs Internet, a szoftverfejlesztők egy új terjesztési csatornát kaptak: a honlapokon lehetővé vált bármilyen tartalom, így a szoftverek javított, illetve újabb és újabb verzióinak publikálása.

Ez olyannyira bevált, hogy egy újabb megoldást dolgoztak ki: az operációs rendszerek részévé vált a módosult szoftverkomponensek letöltésének és beépítésének lehetősége a működő operációs rendszerbe. Sőt, ma már a teljesen új verziók letöltése és a meglévő operációs rendszer cseréje is megoldottá vált.

A szélessávú netnek köszönhetően irdatlan mennyiségű operációs rendszer és alkalmazás frissítés zajlik folyamatosan nem csak a számítógépeken, hanem az okoseszközökön is. Amíg kezdetben évekbe telt egy új szoftver új kiadásának megjelenése, ez a lemezes operációs rendszerekkel, majd az internet kialakulásával, hónapokra, hetekre, napokra, sőt, órákra csökkent. Nem ritka esemény, amikor egy-egy szoftver egyik napról a másikra frissül. Ez persze nem csak a felgyorsult fejlesztésnek köszönhető, hanem a szoftverhibák gyors javításának és a biztonsági rések mielőbbi befoltozásának igénye hívta életre.

Összefoglalva, felhasználóként tisztában kell lenned ezen tulajdonsággal és tudatosan kell kezelned az operációs rendszerek frissítési szolgáltatásait – ahogy karbantartod például az autódat, úgy karban kell tartanod az operációs rendszeredet is.

4. Architektúrához, vagyis a CPU mikrokódjához igazodó operációs rendszerek

Számítógépet ma már sokan készítenek. Processzort viszont nagyon kevesen: PC-khez, okoseszközökhöz és egyéb számítógépekhez egyaránt. A számítógép szerves része a CPU, a benne található utasításkészlettel, így az azt ismerő operációs rendszert tudod csak használni hozzá. Éppen ezért az operációs rendszerek egyik tulajdonsága, hogy melyik CPU családhoz, ahogy mondani szokás, architektúrához készült.

4.1. Az x86 architektúra

Az első IBM PC-k processzorát az Intel készítette, a benne elhelyezett mikrokódot x86 architektúrának nevezték el, a CPU típusszámából eredően (Intel 8086). Így az IBM PC kompatibilis számítógépek processzorai, készüljenek az Intel vagy az AMD műhelyeiben, x86 architektúrájúak.

Álljunk meg egy szóra!
Az x86 architektúra elnevezés nem keverendő az x64 jelöléssel, amit a következő fejezetben ismertetek.
A másik nagy PC processzor gyártó, az AMD – pontosan fogalmazva – az Intel x86 mikrokódjával kompatibilis mikrokódot épít processzoraiba, különféle, elsősorban multimédiás funkciókat ellátó utasításokkal egészítve ki azt. Az eltérésekhez természetesen illeszkednek az x86-os operációs rendszerek kódjai.

Az x86 architektúrához illeszkednek a Microsoft DOS és Windows operációs rendszerei, valamint a Linux x86 architektúrához igazított különféle disztribúciói (Red Hat, Slackware, SuSE, Fedora, Mint, Ubuntu stb.).

4.2. A PowerPC és Motorola architektúra

A személyi számítógépek világának másik nagy szereplője az Apple Inc. a Macintosh névre hallgató számítógépeivel és a Mac OS-nek, majd OSX-nek nevezett operációs rendszereivel. Kezdetben PowerPC, majd Motorola processzorokat építettek számítógépeikbe, és ehhez igazodott a saját fejlesztésű operációs rendszerük is. 2006 januárjában megjelent az Intel processzort használó Macintosh egy új kiadása és az OS X Tiger operációs rendszer, tehát áttértek az x86 architektúra támogatására. Ez azonban csak ideiglenes váltás volt, amivel véglegesen 2009-ben szakított az Apple, de 2020-ban felröppentek olyan hírek, hogy saját fejlesztésű ARM típusú processzorra fognak áttérni.

4.3. Az ARM architektúra

A hordozható okoseszközök által használt processzorok ún. ARM (Advanced RISC Machine) architektúrájúak. Ezeknek a processzoroknak energiatakarékosságuk a legfontosabb tulajdonságuk. Jelenleg számos cég gyárt ARM processzorokat, a legismertebbek a Qualcomm a Snapdragon fantázianevű processzorával, a Samsung az Exynos-szal, a Hisilicon a Kirinnel és a Mediatek a Dimensity-vel. Ezek a processzorok mind ARM alapúak, operációs rendszerük többnyire a Linux alapú Android.

5. 32 vagy 64 bites operációs rendszerek

Ja, 64 bites, ez mit jelent? Amikor operációs rendszert telepítenek a számítógépre, akkor is előjön ez a kérdés, hogy 32 vagy 64 bites legyen.

Álljunk meg egy szóra!
Ugye emlékszel arra, hogy a processzorok mikrokódjának utasításkészlete van, az utasításoknak pedig adott méretük, szélességük van bitben? Ez a bitszélesség a processzor több más összetevőjénél azonos (CPU, ALU, regiszterek, cím és adatbusz), így tehát az operációs rendszer is legfeljebb a processzoréval megegyező vagy annál kisebb bitszélességű utasításokból állhat. Mivel a PC-khez jelenleg csak 32 és 64 bites CPU-kat gyártanak, az operációs rendszereknek is ehhez kell igazodniuk. A nagyobb bitszélességű CPU-n természetesen futtatható a kisebb bitszélességű processzorhoz készített operációs rendszer, vagyis kijelenthető, hogy 32 bites utasításkészletű operációs rendszer futtatható egy 64 bites processzoron, de 32 bites processzoron nem képes elindulni egy 64 bites operációs rendszer.
Az elmúlt évtizedekben a személyi számítógépekbe 8, 16, 32, majd 64 bites processzorok kerültek, amelyekhez az operációs rendszereik is illeszkedtek. Jelenleg a PC világban 64 bites processzorokat és 64 bites operációs rendszereket használunk.

Tehát, amikor operációs rendszert telepítesz, tudnod kell arról, hogy a számítógépben 32 vagy 64 bites processzor található-e, és az ehhez igazodó bitszélességű operációs rendszert kell kiválasztanod. Mivel ma már majdnem minden processzor 64 bites, így az operációs rendszerek is, a fejezet elején feltett kérdés egyre ritkábban merül fel.

Tipp: A processzoroknál is felvetődött a kérdés, hogy lesznek-e 128 bites processzorok? Nos, leírjuk újra: egyelőre nem tudunk ilyen tervről, hiszen vannak még tartalékok a 64 bites processzorok teljesítményének növelésére. Mindemellett a 128 bitszélesség már olyannyira megnövelné a chipek összetettségét és méretét, hogy kifejlesztésükre jelenleg egyszerűen nincs hajlandóság.

6. Monolitikus vagy moduláris operációs rendszerek

Egy operációs rendszer számos összetevőből áll, ahogy azt az operációs rendszerek feladatainál írtuk. Az eszközkezelők, a grafikus felhasználói felület, vagyis az ablakkezelő alrendszer, a perifériakezelő alrendszer, beleértve a háttértárak fájlrendszereit, a konzolfelület, a biztonság, a felhasználó kezelés, a naplózás, a hálózatkezelés és -védelem és más komponensek egy monolitikus operációs rendszerben egységes, egymástól elválaszthatatlan egységet képeznek. Ilyen operációs rendszer ma a Microsoft Windows és az Apple OSX: például a felhasználó nem módosíthat az ablakkezelőn, vagy nem választhat másik fájlrendszert.

A moduláris, nyílt struktúrájú operációs rendszerek, mint amilyen a Linux,  kulcsfontosságú alrendszereit önállóan fejlesztik, és a felhasználó az operációs rendszer telepítésekor választhat közöttük. Leggyakrabban az ablakkezelő alrendszert, vagyis a grafikus felhasználói felületet és a nagykapacitású háttértárakon az adatok szervezését és tárolását végző fájlkezelő alrendszert lehet és kívánják a felhasználók megválasztani.

7. Nyílt vagy zárt operációs rendszerek

A két fogalom az operációs rendszer teljes programkódjának hozzáférhetőségére utal. A nyílt rendszerek forráskódját az internetről bárki szabadon letöltheti, majd kellő ismeretek birtokában a kívánt architektúrára és a kívánt komponensekkel saját képére formálhatja. Sőt bárki kiegészítheti a forráskódot, szabadon fejleszthet hozzá bármilyen komponenst. Ilyen operációs rendszer a Linux, amelynek 1991 óta vezető fejlesztője Linus Torvalds (Linux = Linus UNIX rendszere).

A zárt operációs rendszerek forráskódja szabadon nem érhető el, az kizárólagosan a fejlesztő cég tulajdonát képezi. Zárt forráskódú operációs rendszer a Microsoft Windows és az Apple OSX, vagy az okostelefonok gyártóspecifikus Android operációs rendszerei.

Természetesen léteznek vegyes, eredetileg nyílt forrású, de a fejlesztőcég által testreszabott és zárttá tett operációs rendszerek is, mint a Linux egyes disztribúciói vagy a Linux alapú, előbb említett Android verziók.

8. Elosztott operációs rendszerek

A teljesítmény iránti éhség vezetett az elosztott rendszerek operációs rendszereinek kifejlesztéséhez. A fejlesztések során hamar eljutottak arra a következtetésre, hogy nem csak egy számítógép teljesítményét lehet és kell növelni például több processzor és memória beépítésével, hanem több számítógépet összekapcsolva és egy rendszerként üzemeltetve hatalmas teljesítménynövekedésre lehet számítani. Az elgondolást tett követte olyan számítógép park kiépítésével, amelyben több száz, több ezer számítógép sok-sok ezer processzora egy elosztott operációs rendszer felügyelete és kezelése alatt végzi feladatait.

Tehát az elosztott operációs rendszer (distributed operating system) független, hálózatba kapcsolt, egymással kommunikáló, de fizikailag különálló számítási csomópontok gyűjteményén keresztül működő rendszerszoftver.

Az ilyen számítógép parkok és operációs rendszerek nyilván egyediek, kereskedelmi forgalomba kész termékként ritkán kerülnek. Kialakításuk és üzemeltetésük óriási költségekkel jár. Emiatt elsősorban állami szervek, felsőfokú oktatási intézmények, kutatóintézetek, katonai szervezetek szuper számításigényes (super computing) igényeinek kielégítése a céljuk.

Álljunk meg egy szóra!
Az elosztott operációs rendszer nem tévesztendő össze az elosztott számítással (distributed computing vagy home computing), amely kialakulását az internetre csatlakozó számítógépeknek köszönheti. Az interneten számos szervezet teszi lehetővé, hogy számításigényes feladataikhoz a felhasználó – saját számítógépének erőforrásait felkínálva – részt vegyen (biológiai, csillagászati, mérnöki stb.) számítási feladatok elvégzésében. A kívánt számítási feladatot a letöltött és elindított ügyfélprogram végzi, rendszeresen letöltve a forrásadatot, majd visszaküldve az eredményt. Az ügyfélprogram a számítási feladatokat a felhasználó számítógépének teljesítményéhez igazodó blokkokra bontva végezteti el. Az első ilyen népszerű home computing a SETI@Home (intelligens létformák keresése rádiójelforrások elemzésével), illetve 2020-ban a COVID-19 vírus ellenszerének kutatásában segítő Folding@Home program.

9. Virtuális (felhő) operációs rendszerek

Használsz felhőtárhelyet, használod a Facebook, Instagram, YouTube stb. internetes szolgáltatásokat, esetleg streamelsz játékokat a mobilodon és az asztali gépeden, táhelyszolgáltatónál tárhelyet és/vagy internet oldalt bérelsz, esetleg már az operációs rendszered, sőt a számítógéped is a felhőben van?

Gondolod, hogy mindezekhez egy-egy bivalyerős számítógép elég a szolgáltatónál? Nos, nem. Az eddig olvasottak már biztos kialakították benned azt az elképzelést, hogy mindezekhez hatalmas mennyiségű és teljesítményű számítógépre van szükség. Az elosztott rendszereket működtető operációs rendszerek mellett virtuális, felhőben működő operációs rendszerek is léteznek, amelyek mindezen szolgáltatásokat képesek nagy üzembiztonsággal működtetni. Használatuk feltétele a nagysebességű és rendelkezésre állású internet elérés. Ezeknek a szolgáltatásoknak a hátterében a világ internet csomópontjain, ahol össze-összefutnak az internet gerincvezetékei, államok, cégek által üzemeltetett adatközpontokban számítógépek ezrei működnek, amelyeket elosztott operációs rendszerekkel tartanak karban, illetve amelyek a felhasználók felé – több-kevesebb korlátozással – virtuális, felhő operációs rendszerekként jelennek meg.

Néhány érdekes lehetőség, amellyel hétköznapi felhasználóként találkozhatsz:

Nos, ezek voltak az operációs rendszerek nem annyira közismert tulajdonságai. A továbbiakhoz olvasd el a második részt!

VÉGE.

Infopanel
Készült: 2020 november 29.
Szint: kezdő, ECDL: Számítógépes alapismeretek/S1/1.3.2.
Kategória: Számítógépes alapismeretek → Számítógépek és eszközök → Szoftver és szoftverlicenc → Az operációs rendszer fogalma.

Mennyire találtad hasznosnak ezt a cikket?

Válassz egy csillagot!

Szavazatszám: 0, Átlag: 0

Még nem szavazott senki! Legyél az első, aki értékeli ezt a bejegyzést!

Sajnálom, hogy ez a cikk nem volt hasznos számodra!

Segíts nekem, hogy jobb legyen ez a cikk!

Írd le, mit hiányolsz ebből a cikkből!

Email
Twitter
Facebook
Nyomtat