📘 Teoria

1. Początki systemów operacyjnych

Pierwsze programy użytkowe powstawały równocześnie z pierwszymi komputerami. Początkowo komputer budowano do wykonania konkretnego zadania, a oprogramowanie było ściśle związane z daną maszyną. Zmiana zastosowania komputera wymagała nie tylko nowego programu, lecz często także przebudowy jego elementów.

Przełomem było opracowanie programów, które z jednej strony współpracowały bezpośrednio ze sprzętem, a z drugiej reagowały na działania użytkownika i pośredniczyły między nim a komputerem. Tak powstała idea systemu operacyjnego (ang. Operating System, OS).

Pierwsze systemy operacyjne obsługiwały tylko określone rodziny komputerów. Z czasem zaczęły powstawać systemy bardziej uniwersalne, a rozwój pamięci ROM oraz stacji i dysków elastycznych doprowadził do powstania systemów dyskowych.

2. Funkcje i struktura systemu operacyjnego

System operacyjny jest nadrzędnym programem kontrolującym pracę komputera. Jest niezbędny do uruchamiania innych programów i nadzoruje ich działanie.

Do najważniejszych zadań systemu operacyjnego należą:

• pośredniczenie pomiędzy użytkownikiem, komputerem i programami użytkowymi,
• zarządzanie pamięcią operacyjną oraz innymi zasobami komputera,
• zarządzanie plikami zapisanymi na dyskach i innych nośnikach,
• nadzorowanie instalowania, uruchamiania i wykonywania programów,
• umożliwianie operacji na dokumentach, np. nazywania, zapisywania, kopiowania i drukowania,
• sygnalizowanie błędów w działaniu komputera i aplikacji.

Główną częścią systemu operacyjnego jest jądro. Odpowiada ono za podstawowe mechanizmy działania systemu i komunikację ze sprzętem. Jądro korzysta m.in. ze sterowników, czyli programów umożliwiających współpracę systemu z konkretnymi urządzeniami.

Z użytkownikiem system komunikuje się przez powłokę systemu (interfejs użytkownika). Współczesne systemy najczęściej oferują graficzny interfejs użytkownika GUI. Programy mogą także korzystać ze wspólnych bibliotek systemowych, np. bibliotek DLL.

3. Wybrane systemy operacyjne

3.1. MS-DOS

MS-DOS powstał w firmie Microsoft na początku lat 80. XX wieku i był jednym z najważniejszych systemów dla komputerów zgodnych z IBM PC. Był systemem jednozadaniowym, przeznaczonym dla jednego użytkownika i obsługiwanym głównie za pomocą poleceń tekstowych. Późniejsze graficzne środowisko Windows początkowo działało jako nakładka na DOS.

3.2. Microsoft Windows

System Windows rozwijał się od pierwszych wersji graficznych z połowy lat 80. przez Windows 3.x, Windows 95/98/Me, rodzinę Windows NT i 2000, Windows XP, Vista, Windows 7, Windows 8 i 8.1, Windows 10 aż do Windows 11. W kolejnych wersjach rozwijano interfejs graficzny, obsługę urządzeń, sieci, bezpieczeństwo, wielozadaniowość i współpracę z usługami internetowymi.

Windows 95 wprowadził charakterystyczne elementy interfejsu, takie jak przycisk i menu Start. Windows XP połączył rozwiązania znane z systemów domowych i profesjonalnych. Windows 8 został zaprojektowany także z myślą o ekranach dotykowych, natomiast Windows 10 i 11 rozwijają współczesny model interfejsu oraz integrację z usługami sieciowymi.

3.3. Mac OS / macOS

Komputery Macintosh firmy Apple od początku rozwijano z dużym naciskiem na graficzny interfejs użytkownika. System Mac OS był projektowany dla sprzętu firmy Apple, co ograniczało problemy ze zgodnością sprzętu i oprogramowania. Współczesnym następcą tej rodziny jest macOS.

Systemy Apple są często wykorzystywane m.in. przez osoby pracujące z grafiką, multimediami i oprogramowaniem kreatywnym. Podobnie jak Windows, współczesny macOS jest systemem wielozadaniowym z graficznym interfejsem użytkownika.

3.4. Unix

Unix powstał pod koniec lat 60. i na początku lat 70. XX wieku. Był ważnym systemem w zastosowaniach profesjonalnych. Jest systemem wielodostępowym i wielozadaniowym, czyli może obsługiwać wielu użytkowników i wykonywać wiele zadań równocześnie.

Unix wywarł ogromny wpływ na rozwój systemów operacyjnych i języków programowania. Jego idee i rozwiązania stały się podstawą wielu późniejszych systemów.

3.5. Linux

Linux to system rozwijany zgodnie z ideą otwartego oprogramowania. Jego kod źródłowy jest dostępny, a system występuje w wielu odmianach nazywanych dystrybucjami. Przykłady to Ubuntu, Debian, Red Hat czy SUSE.

Linux jest używany zarówno na komputerach osobistych, jak i na serwerach, urządzeniach sieciowych oraz wielu urządzeniach elektronicznych. Dostępnych jest dla niego wiele środowisk graficznych i programów użytkowych.

3.6. Systemy operacyjne dla urządzeń mobilnych

Systemy mobilne są dostosowane do urządzeń z ekranami dotykowymi i do pracy na zasilaniu bateryjnym. Obsługują m.in. gesty, czujniki, GPS, aparat fotograficzny, kamerę, mikrofon czy akcelerometr.

Najbardziej rozpowszechnione systemy mobilne to Android i iOS. Programy instalowane na urządzeniach mobilnych nazywa się najczęściej aplikacjami. Są one rozpowszechniane m.in. za pośrednictwem sklepów takich jak Google Play i App Store.

W systemach mobilnych bardzo ważne jest bezpieczeństwo danych. Stosuje się m.in. kod PIN, hasła i rozwiązania biometryczne, a aplikacjom nadaje się określone uprawnienia do korzystania z aparatu, mikrofonu, lokalizacji, kontaktów czy plików.

4. Oprogramowanie użytkowe, narzędziowe i języki programowania

Według przeznaczenia oprogramowanie można podzielić na kilka podstawowych grup:

• systemy operacyjne – zarządzają pracą komputera i tworzą środowisko dla innych programów,
• programy użytkowe – pomagają wykonywać konkretne zadania, np. edycję tekstu, obliczenia, tworzenie prezentacji, baz danych, grafiki czy projektów technicznych,
• programy narzędziowe – służą do analizy, konfiguracji, ochrony i optymalizacji działania komputera,
• języki i środowiska programowania – służą do tworzenia programów.

Przykładowe programy użytkowe to edytory tekstu, arkusze kalkulacyjne, programy do prezentacji, systemy baz danych, edytory grafiki, programy CAD i aplikacje internetowe.

Do programów narzędziowych zaliczamy m.in. narzędzia systemowe, programy antywirusowe, menedżery plików oraz archiwizatory. Ich zadaniem jest wspomaganie działania systemu i wykonywanie prac administracyjnych lub konserwacyjnych.

Języki programowania służą do zapisywania algorytmów w postaci programu. Przykładowe języki to Python, C, C++, Java czy JavaScript. Kod źródłowy musi zostać wykonany lub przetłumaczony przez odpowiednie środowisko, interpreter albo kompilator.

Programy i aplikacje wymagają określonego środowiska działania. Każdy program powinien być używany zgodnie z warunkami jego licencji. Coraz częściej spotyka się także oprogramowanie działające w chmurze obliczeniowej, dostępne za pomocą przeglądarki internetowej.

5. Przykładowe typy plików

Plik może zawierać program lub jego część, dokument tekstowy, arkusz kalkulacyjny, bazę danych, rysunek, zdjęcie, muzykę, film, animację i wiele innych rodzajów danych.

Nazwa pliku składa się zwykle z nazwy właściwej i rozszerzenia. Rozszerzenie nazwy pliku wskazuje jego typ i często podpowiada, w jakim programie plik można otworzyć.

• .exe, .com – pliki wykonywalne systemu Windows,
• .bat – pliki wsadowe,
• .sys, .dll – pliki składników systemu i oprogramowania,
• .txt – pliki tekstowe,
• .rtf, .doc, .docx – dokumenty tekstowe,
• .odt – dokument tekstowy standardu OpenDocument,
• .pdf – dokument elektroniczny,
• .zip, .rar – archiwa skompresowane,
• .jpg, .gif, .bmp, .png – grafika rastrowa,
• .cdr, .svg – grafika wektorowa,
• .wav, .mid, .mp3 – pliki muzyczne i dźwiękowe,
• .dwg – pliki programu AutoCAD,
• .htm, .html – pliki hipertekstowe,
• .ppt, .pptx – prezentacje programu Microsoft PowerPoint,
• .pps, .ppsx – pokazy programu Microsoft PowerPoint,
• .odp – prezentacja standardu OpenDocument,
• .xls, .xlsx – arkusze programu Microsoft Excel,
• .ods – arkusz standardu OpenDocument.