Přeskočit na obsah

Operační systém

Z Infopedia
Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox Software

Operační systém (často zkracováno jako OS) je základní systémový software, který tvoří nejdůležitější rozhraní mezi hardwarovými prostředky počítače a aplikačním softwarem, který používá uživatel. Jeho hlavním úkolem je efektivně spravovat všechny zdroje systému, jako jsou procesor (CPU), operační paměť (RAM), pevný disk, vstupní a výstupní zařízení, a poskytovat konzistentní prostředí pro běh aplikací.

Bez operačního systému by byl moderní počítač prakticky nepoužitelný, protože by každý program musel obsahovat vlastní kód pro ovládání veškerého hardwaru, což by bylo extrémně neefektivní a složité. Operační systém tak funguje jako prostředník, který abstrahuje složitost hardwaru a umožňuje programátorům i uživatelům snadnější interakci se zařízením.

📝 Základní funkce

Operační systém plní několik klíčových rolí, které jsou nezbytné pro fungování počítače. Tyto funkce zajišťují, že hardware a software mohou efektivně spolupracovat a že uživatel může se zařízením snadno interagovat.

  • Správa procesoru (CPU): OS rozhoduje, který proces dostane přidělený čas procesoru a na jak dlouho. Tento proces, známý jako plánování procesů, je klíčový pro multitasking, kdy se zdá, že více aplikací běží současně. OS rychle přepíná mezi jednotlivými procesy, což vytváří iluzi plynulého souběžného běhu.
  • Správa paměti: Operační systém alokuje a spravuje operační paměť (RAM). Zajišťuje, aby každý proces měl svůj vlastní chráněný paměťový prostor a nemohl zasahovat do paměti jiných procesů. Stará se také o virtuální paměť, která umožňuje systému používat část pevného disku jako dočasné rozšíření RAM, pokud je fyzická paměť plná.

⏳ Historie

Vývoj operačních systémů je úzce spjat s historií samotných počítačů. První počítače z 40. a 50. let 20. století žádné operační systémy neměly. Programy se spouštěly přímo na "holém železe" a každý úkol vyžadoval manuální nastavení a zavedení programu, často pomocí děrných štítků.

První primitivní operační systémy se objevily v polovině 50. let pro sálové počítače (mainframe). Jedním z prvních byl GM-NAA I/O, vytvořený v roce 1956 společností General Motors pro její počítač IBM 704. Tyto systémy byly navrženy pro dávkové zpracování (batch processing), kde se úlohy shromažďovaly a zpracovávaly postupně v dávkách bez interakce uživatele.

V 60. letech přišel zásadní zlom s vývojem systémů pro sdílení času (time-sharing), jako byl CTSS a později Multics. Tyto systémy umožnily více uživatelům pracovat na jednom počítači současně. Z projektu Multics vzešel v roce 1969 systém Unix, který definoval mnoho konceptů používaných dodnes, například hierarchický souborový systém nebo filozofii "vše je soubor".

S nástupem osobních počítačů v 70. a 80. letech vznikly systémy jako CP/M a později MS-DOS od Microsoftu. Tyto systémy byly primárně jednoúlohové a ovládané příkazovým řádkem. Revoluci přinesly systémy s grafickým uživatelským rozhraním, nejprve Xerox Alto, poté Apple Lisa a v roce 1984 Apple Macintosh. Microsoft odpověděl v roce 1985 systémem Windows 1.0, který byl zpočátku jen grafickou nadstavbou MS-DOS. Dominantní pozici získal až s verzí Windows 95. Souběžně se rozvíjel také Linux, open-source operační systém založený na Unixu, jehož jádro vydal Linus Torvalds v roce 1991.

🏛️ Architektura a komponenty

Moderní operační systémy mají komplexní a vrstvenou architekturu. Základní stavební kameny jsou obvykle stejné, i když se jejich implementace může lišit.

  • Jádro (Kernel): Jádro je centrální a nejdůležitější částí operačního systému. Běží v privilegovaném režimu procesoru a má plný přístup ke všem hardwarovým prostředkům. Zprostředkovává komunikaci mezi softwarem a hardwarem, spravuje procesy, paměť a systémové prostředky. Existuje několik typů jader, například monolitické jádro (kde je většina služeb součástí jádra, např. Linux), mikrojádro (obsahuje jen nejzákladnější funkce a zbytek běží v uživatelském prostoru) a hybridní jádro (kombinace obou přístupů, např. jádro NT ve Windows).
  • Ovladače zařízení (Drivers): Jsou to specializované softwarové moduly, které umožňují jádru komunikovat s konkrétními hardwarovými zařízeními. Každé zařízení, jako je grafická karta, zvuková karta nebo tiskárna, potřebuje svůj vlastní ovladač.
  • Shell (Uživatelské rozhraní): Shell je vrstva, která umožňuje uživateli interagovat se systémem. Překládá příkazy uživatele do podoby, které rozumí jádro. Může být grafický (GUI, např. Průzkumník ve Windows, Finder v macOS) nebo textový (CLI, např. Bash v Linuxu, PowerShell ve Windows).
  • Systémové služby a démoni: Jedná se o programy běžící na pozadí, které vykonávají základní systémové úkoly, jako je správa sítě, plánování úloh nebo aktualizace systému.
  • Systémové knihovny a API: Operační systém poskytuje sadu funkcí prostřednictvím rozhraní pro programování aplikací (API), například POSIX nebo WinAPI. Tyto knihovny umožňují aplikacím využívat funkce operačního systému (např. práci se soubory, vykreslování grafiky) bez nutnosti znát detaily hardwaru.

📋 Typy operačních systémů

Operační systémy lze klasifikovat podle zařízení, pro které jsou určeny, a podle způsobu, jakým pracují.

  • Operační systémy reálného času (RTOS): Používají se v systémech, kde je kritická doba odezvy, například v průmyslové automatizaci, letectví nebo lékařských přístrojích. Zaručují, že daná operace proběhne v přesně definovaném časovém limitu. Příkladem je QNX nebo VxWorks.

📈 Tržní podíl (2025)

Trh s operačními systémy je rozdělen do několika segmentů, kterým dominují různí hráči. Data z konce roku 2024 a začátku roku 2025 ukazují následující trendy:

  • 💻 Desktopové a notebookové počítače: Trhu stále dominuje Microsoft Windows s podílem okolo 70–73 %. Na druhém místě je macOS od Applu s přibližně 15–18 %, jehož podíl mírně roste díky popularitě počítačů Mac s čipy Apple silicon. Linux si drží stabilní podíl kolem 3–4 % mezi běžnými uživateli, ale je mnohem populárnější mezi vývojáři. ChromeOS od Googlu má podíl okolo 2–3 %, především v segmentu vzdělávacích a levných zařízení.
  • 📱 Mobilní zařízení (chytré telefony a tablety): Tento trh je prakticky duopolem. Android od Googlu si udržuje dominantní postavení s globálním podílem přibližně 70 %. iOS od Applu drží zbývajících zhruba 30 %, přičemž v některých regionech, jako je Severní Americe, má silnější pozici. Ostatní mobilní systémy mají zanedbatelný tržní podíl.
  • 🖥️ Servery: V serverovém segmentu je jednoznačným lídrem Linux, který běží na odhadem 70–80 % všech serverů na světě, zejména v oblasti cloudu a webhostingu. Windows Server si drží významný podíl především v podnikovém prostředí, odhadem 15–25 %. Zbytek tvoří různé varianty Unixu a další specializované systémy.

🌐 Open-source vs. proprietární OS

Operační systémy se liší také svým licenčním modelem, který zásadně ovlivňuje jejich vývoj, distribuci a použití. Dvě hlavní kategorie jsou open-source a proprietární.

Proprietární software (uzavřený software) je vyvíjen a vlastněn jednou společností, která drží autorská práva na jeho zdrojový kód. Uživatelé si kupují licenci k jeho používání, ale nemají přístup ke zdrojovému kódu a nemohou ho upravovat.

  • Příklady: Microsoft Windows, Apple macOS a iOS.
  • Výhody: Obvykle profesionální podpora od výrobce, konzistentní uživatelské prostředí, vysoká kompatibilita s hardwarem a softwarem třetích stran.
  • Nevýhody: Vyšší cena, závislost na jednom dodavateli (tzv. vendor lock-in), menší flexibilita a transparentnost.

Open-source software (otevřený software) má veřejně dostupný zdrojový kód, který může kdokoli prohlížet, upravovat a dále distribuovat pod určitou open-source licencí (např. GPL nebo MIT). Vývoj probíhá často komunitně.

  • Příklady: Linux (a jeho distribuce jako Ubuntu nebo Debian), Android (jeho jádro je open-source), FreeBSD.
  • Výhody: Většinou zdarma, vysoká míra přizpůsobitelnosti, bezpečnost díky transparentnosti kódu, silná komunitní podpora.
  • Nevýhody: Může být složitější na instalaci a správu pro začátečníky, podpora není vždy garantována, někdy menší kompatibilita s komerčním softwarem.

☁️ Moderní trendy

Vývoj operačních systémů se neustále posouvá vpřed v reakci na nové technologie a požadavky uživatelů. Mezi hlavní trendy v roce 2025 patří:

  • Integrace umělé inteligence (AI): Umělá inteligence a strojové učení se stávají nedílnou součástí OS. Pomáhají s optimalizací výkonu, správou energie, prediktivním spouštěním aplikací, personalizací uživatelského prostředí a nabízejí pokročilé funkce jako hlasový asistent (např. Siri, Google Assistant) nebo inteligentní vyhledávání.
  • Cloud-native a webové OS: S rostoucím významem cloudu se objevují operační systémy navržené pro běh v cloudu (cloud-native OS). Tyto systémy jsou odlehčené a zaměřené na správu kontejnerů (např. Docker, Kubernetes). Příkladem pro koncové uživatele je ChromeOS, kde většina aplikací a dat je uložena online.
  • Zaměření na bezpečnost a soukromí: V reakci na rostoucí počet kybernetických hrozeb kladou vývojáři stále větší důraz na bezpečnost. To zahrnuje funkce jako šifrování dat ve výchozím nastavení, sandboxing aplikací (izolace aplikací od zbytku systému), pokročilá správa oprávnění a pravidelné bezpečnostní aktualizace.
  • Internet věcí (IoT): Pro miliony malých, propojených zařízení jsou vyvíjeny specializované, odlehčené operační systémy (např. Zephyr Project, Mbed OS), které musí být extrémně úsporné a bezpečné.

⚛️ Pro laiky

Představte si operační systém jako ředitele velké a rušné restaurace.

  • Zákazníci (Uživatel a aplikace): To jste vy a programy, které používáte (prohlížeč, hra, textový editor). Přicházíte s různými požadavky – "chci otevřít webovou stránku," "chci uložit tento dokument."
  • Ředitel (Operační systém): Ředitel sám nevaří ani neobsluhuje, ale vše organizuje. Přijímá požadavky od zákazníků a rozděluje úkoly svému personálu.
  • Personál (Hardware):
   * Šéfkuchař (Procesor - CPU): Je to mozek celé operace, který zpracovává všechny hlavní úkoly. Ředitel mu říká, který pokrm (úkol) má právě teď připravovat.
   * Pracovní plocha v kuchyni (Paměť - RAM): Místo, kde kuchař pracuje na aktuálních objednávkách. Ředitel dbá na to, aby na ploše byl pořádek a aby měl každý kuchař dostatek místa pro svou práci.
   * Sklad a lednice (Pevný disk - SSD): Místo, kde jsou dlouhodobě uloženy všechny suroviny (data a soubory). Ředitel ví, kde co je, a na pokyn to přinese kuchaři na pracovní plochu.
   * Číšníci a poslíčci (Ovladače zařízení): Komunikují s okolním světem – přijímají objednávky (od klávesnice a myši) a nosí hotová jídla zákazníkům (zobrazují informace na monitoru).

Bez ředitele (operačního systému) by v restauraci zavládl chaos. Každý zákazník by musel jít přímo za kuchařem, do skladu pro suroviny a sám si najít místo. Ředitel zajišťuje, že vše funguje hladce, efektivně a bez konfliktů.

🔮 Budoucnost

Budoucnost operačních systémů bude formována technologiemi, které jsou dnes v rané fázi vývoje. Mezi nejdůležitější směry patří:

  • Ambientní výpočetní technika (Ambient Computing): Cílem je, aby technologie "zmizela" do pozadí a stala se neviditelnou součástí našeho prostředí. Operační systémy budou muset být schopny plynule a inteligentně spravovat desítky propojených zařízení v domácnosti, autě i na těle, a poskytovat služby kontextově, bez nutnosti přímé interakce.
  • Kvantové počítače: Ačkoliv jsou stále ve fázi výzkumu, kvantové počítače budou vyžadovat zcela nové typy operačních systémů schopných spravovat qubity, opravovat kvantové chyby a plánovat kvantové algoritmy.
  • Decentralizované a blockchainové OS: Některé projekty zkoumají koncepty decentralizovaných operačních systémů, kde by data a aplikace nebyly uloženy na centrálních serverech, ale distribuovány v peer-to-peer síti pomocí technologie blockchain. To by mohlo přinést větší bezpečnost, soukromí a odolnost proti cenzuře.
  • Neuromorfní computing: Operační systémy pro počítače inspirované strukturou lidského mozku budou muset efektivně spravovat sítě umělých neuronů a podporovat nové paradigma výpočtů založené na událostech, nikoli na tradičním taktu procesoru.

Zdroje

Citováno z „https://infopedia.cz/index.php?title=Operační_systém&oldid=10736“