Wat is een besturingssysteem?

Een besturingssysteem (OS) beheert alle andere toepassingen en programma's op een computer en wordt door een opstartprogramma in de computer geladen. Het stelt applicaties in staat om te interageren met de hardware van een computer. Via een aangewezen applicatieprogramma-interface vragen de applicatieprogramma's om services van het besturingssysteem (API). De kernel is de software die de kerncomponenten van het besturingssysteem bevat. Om andere programma's te kunnen uitvoeren, moet op elke computer minimaal één besturingssysteem zijn geïnstalleerd.

Windows, Linuxen Android zijn voorbeelden van besturingssystemen waarmee de gebruiker programma's als MS Office, Kladblok en games op de computer of mobiele telefoon kan gebruiken. Het is noodzakelijk om ten minste één besturingssysteem op de computer te hebben geïnstalleerd om basisprogramma's zoals browsers uit te voeren.

Geschiedenis van besturingssystemen

• De eerste computer, Z1, werd gemaakt in 1936 – 1938. Helaas draaide deze computer zonder besturingssysteem.
• Twintig jaar later werd in 1956 het allereerste besturingssysteem gemaakt.
• In de jaren zestig begonnen bell labs te werken aan de bouw van UNIX, het eerste multitasking-besturingssysteem.
• In 1977 ontstond de appelserie. Apple Dos 3.3 was het eerste schijfbesturingssysteem.
• In 1981 bouwde Microsoft het eerste besturingssysteem, DOS genaamd, door 86-DOS-software te kopen van een bedrijf uit Seattle.
• De beroemdste Microsoft-vensters ontstonden in 1985 toen MS-DOS werd gecombineerd met GUI, een grafische omgeving. 

Functies van het besturingssysteem

• Verwerker Beheer: Een besturingssysteem beheert het werk van de processor door er verschillende taken aan toe te wijzen en ervoor te zorgen dat elk proces voldoende tijd krijgt van de processor om goed te functioneren.
• Geheugen management: Een besturingssysteem beheert de toewijzing en de toewijzing van het geheugen aan verschillende processen en zorgt ervoor dat het andere proces niet het geheugen gebruikt dat aan één proces is toegewezen.
• Apparaatbeheer: Er zijn verschillende invoer- en uitvoerapparaten. Een besturingssysteem regelt de werking van deze invoer-uitvoerapparaten. Het ontvangt de verzoeken van deze apparaten, voert een specifieke taak uit en communiceert terug naar het aanvraagproces.
• Bestandsbeheer: Een besturingssysteem houdt informatie over het maken, verwijderen, overdragen, kopiëren en opslaan van bestanden op een georganiseerde manier bij. Het handhaaft ook de integriteit van de gegevens opgeslagen in deze bestanden, inclusief de bestandsdirectorystructuur, door ze te beschermen tegen ongeoorloofde toegang.
• Veiligheid: Het besturingssysteem biedt verschillende technieken die de integriteit en vertrouwelijkheid van gebruikersgegevens waarborgen. De volgende beveiligingsmaatregelen worden gebruikt om gebruikersgegevens te beschermen:
  • Bescherming tegen onbevoegde toegang door login.
  • Bescherming tegen inbraak door Firefall actief te houden.
  • Het systeemgeheugen beschermen tegen kwaadwillige toegang.
  • Berichten weergeven met betrekking tot systeemkwetsbaarheden.
• Fout detectie: Van tijd tot tijd controleert het besturingssysteem het systeem op externe bedreigingen of schadelijke softwareactiviteiten. Het controleert ook de hardware op elke vorm van schade. Dit proces geeft verschillende waarschuwingen weer aan de gebruiker, zodat de juiste actie kan worden ondernomen tegen eventuele schade aan het systeem. 
• Taakplanning: In een multitasking-besturingssysteem waarbij meerdere programma's tegelijkertijd worden uitgevoerd, bepaalt het besturingssysteem welke applicaties in welke volgorde moeten worden uitgevoerd en hoe tijd aan elke applicatie moet worden toegewezen. 

Kenmerken van besturingssystemen

Hier is een lijst met enkele belangrijke kenmerken van besturingssystemen:

1. Biedt een platform voor het uitvoeren van applicaties
2. Zorgt voor geheugenbeheer en CPU-planning
3. Biedt abstractie van het bestandssysteem
4. Biedt netwerkondersteuning
5. Biedt beveiligingsfuncties
6. Biedt gebruikersinterface
7. Biedt hulpprogramma's en systeemservices
8. Ondersteunt applicatieontwikkeling

Onderdelen van het besturingssysteem

Om de hierboven genoemde functies uit te voeren, heeft het besturingssysteem twee componenten:

• Shell
• pit

Shell handelt gebruikersinteracties af. Het is de buitenste laag van het besturingssysteem en beheert de interactie tussen gebruiker en besturingssysteem door:

• De gebruiker vragen input te geven
• Interpreteren van de invoer voor het besturingssysteem
• De uitvoer van het besturingssysteem verwerken.

Shell biedt een manier om met het besturingssysteem te communiceren door de invoer van de gebruiker of het shell-script te gebruiken. Een shellscript is een reeks systeemopdrachten die in een bestand worden opgeslagen.

Bekijk dit gratis voor een diepgaand begrip van dit onderwerp cursus besturingssysteem.

Wat is Kernel?

De kernel is de kerncomponent van een besturingssysteem voor een computer (OS). Alle andere componenten van het besturingssysteem vertrouwen op de kern om hen te voorzien van essentiële diensten. Het dient als de primaire interface tussen het besturingssysteem en de hardware en helpt bij de besturing van apparaten, netwerken, bestandssystemen en proces- en geheugenbeheer.

Functies van kernel

De kernel is de kerncomponent van een besturingssysteem dat fungeert als een interface tussen applicaties en de gegevens worden op hardwareniveau verwerkt.

Wanneer een besturingssysteem in het geheugen wordt geladen, wordt eerst de kernel geladen en blijft deze in het geheugen totdat het besturingssysteem wordt afgesloten. Daarna levert en beheert de kernel de computerbronnen en staat andere programma's toe om deze bronnen uit te voeren en te gebruiken. De kernel stelt ook de geheugenadresruimte voor applicaties in, laadt de bestanden met applicatiecode in het geheugen en stelt de uitvoeringsstack voor programma's in.

De kernel is verantwoordelijk voor het uitvoeren van de volgende taken:

• Input-outputbeheer 
• Geheugen management 
• Procesmanagement voor applicatie-uitvoering. 
• Apparaatbeheer 
• Beheer van systeemoproepen 

Eerder waren alle basissysteemdiensten zoals proces- en geheugenbeheer, afhandeling van onderbrekingen, enz. verpakt in een enkele module in de kernelruimte. Dit type kernel werd de monolithische kernel genoemd. Het probleem met deze benadering was dat de hele kernel opnieuw moest worden gecompileerd voor zelfs maar een kleine wijziging.

In een moderne benadering van monolithische architectuur bevat een microkernel verschillende modules zoals apparaatbeheer, bestandsbeheer, enz. Het wordt dynamisch geladen en ontladen. Met deze moderne benadering werd de grootte van de kernelcode verkleind terwijl de stabiliteit toenam. 

Soorten kernel

Linus Torvalds introduceerde het concept van een monolithische kernel in 1991 als onderdeel van de Linux-kernel. Een monolithische kernel is een enkel groot programma dat alle componenten van het besturingssysteem bevat. De Linux-kernel is echter in de loop der jaren geëvolueerd en bestaat nu uit verschillende soorten kernels, zoals hieronder vermeld.

1. Monolithische kernel Zoals de naam al doet vermoeden, is een monolithische kernel een enkel groot programma dat alle componenten van het besturingssysteem bevat. De volledige kernel wordt uitgevoerd in de geprivilegieerde modus van de processor en biedt volledige toegang tot de hardware van het systeem. Monolithische kernels zijn sneller dan microkernels omdat ze niet de overhead hebben van het doorgeven van berichten. Dit type kernel wordt over het algemeen gebruikt in embedded systemen en real-time besturingssystemen.

2. Microkernel Een microkernel is een kernel die alleen de essentiële componenten bevat die nodig zijn voor de basiswerking van het besturingssysteem. Alle andere componenten worden uit de kernel verwijderd en geïmplementeerd als gebruikersruimteprocessen. De microkernelbenadering biedt betere modulariteit, flexibiliteit en uitbreidbaarheid. Het is ook stabieler en veiliger dan monolithische kernels.

3. Hybride kernel Een hybride kernel is een kernel die de beste eigenschappen van zowel monolithische kernels als microkernels combineert. Het bevat een kleine microkernel die de essentiële componenten levert voor de basiswerking van het besturingssysteem. De overige componenten worden geïmplementeerd als gebruikersruimteprocessen of als laadbare kernelmodules. Deze aanpak biedt het beste van twee werelden, namelijk de prestaties van monolithische kernels en de modulariteit van microkernels.

4. Exokernel Een exokernel is een kernel die de absolute minimumcomponenten levert die nodig zijn voor de basiswerking van het besturingssysteem. Alle andere componenten worden uit de kernel verwijderd en geïmplementeerd als gebruikersruimteprocessen. De exokernelbenadering biedt de best mogelijke prestaties omdat er geen kerneloverhead is. Het is echter ook het moeilijkst te implementeren en wordt niet veel gebruikt.

Laten we nu eens kijken naar de verschillende soorten besturingssystemen.

Typen besturingssysteem

Er zijn verschillende soorten besturingssystemen aanwezig. In dit gedeelte bespreken we de voor- en nadelen van dit soort besturingssystemen.

• Batch-besturingssysteem
• Gedistribueerd besturingssysteem
• Multitasking-besturingssysteem
• Netwerk-besturingssysteem
• Real-OS
• Mobile OS

Batch-besturingssysteem

Batch OS is het eerste besturingssysteem voor computers van de tweede generatie. Dit besturingssysteem heeft geen directe interactie met de computer. In plaats daarvan neemt een operator vergelijkbare taken op en groepeert ze in een batch, waarna deze batches één voor één worden uitgevoerd op basis van het principe wie het eerst komt, het eerst maalt.

Voordelen van Batch OS

• De uitvoeringstijd voor vergelijkbare taken is hoger.
• Meerdere gebruikers kunnen batchsystemen delen.
• Het beheren van grote werken wordt eenvoudig in batchsystemen.
• De inactieve tijd voor een enkele batch is veel minder.

Nadelen van het besturingssysteem

• Het is moeilijk om batchsystemen te debuggen.
• Als een taak mislukt, moeten de andere taken een onbekende tijd wachten totdat het probleem is opgelost.
• Batchsystemen zijn soms kostbaar.

Voorbeelden van Batch OS: salarissysteem, bankafschriften, gegevensinvoer, etc.

Gedistribueerd besturingssysteem

Een gedistribueerd besturingssysteem is een recente vooruitgang op het gebied van computertechnologie en wordt ook over de hele wereld in hoog tempo gebruikt. In een gedistribueerd besturingssysteem zijn verschillende computers via één communicatiekanaal met elkaar verbonden. Deze onafhankelijke computers hebben hun geheugeneenheid en CPU en staan ​​bekend als losjes gekoppelde systemen. De systeemprocessen kunnen van verschillende grootte zijn en verschillende functies vervullen. Het grote voordeel van een dergelijk type besturingssysteem is dat een gebruiker toegang heeft tot bestanden die niet op zijn systeem aanwezig zijn, maar in een ander aangesloten systeem. Daarnaast is toegang op afstand beschikbaar voor de systemen die op dit netwerk zijn aangesloten.

Voordelen van gedistribueerd besturingssysteem

• Het uitvallen van één systeem heeft geen invloed op de andere systemen omdat alle computers onafhankelijk van elkaar zijn.
• De belasting van het hostsysteem wordt verminderd.
• De grootte van het netwerk is eenvoudig schaalbaar aangezien er veel computers aan het netwerk kunnen worden toegevoegd.
• Aangezien de werklast en middelen worden gedeeld, worden de berekeningen daarom met een hogere snelheid uitgevoerd.
• De snelheid van gegevensuitwisseling wordt verhoogd met behulp van elektronische post.

Nadelen van gedistribueerd besturingssysteem

• De installatiekosten zijn hoog.
• Software die voor dergelijke systemen wordt gebruikt, is zeer complex.
• Uitval van het hoofdnetwerk leidt tot uitval van het hele systeem.

Voorbeelden van gedistribueerd besturingssysteem: LOCUS, enz.

Multitasking-besturingssysteem

Het multitasking-besturingssysteem staat ook bekend als het time-sharing-besturingssysteem, omdat elke taak enige tijd krijgt, zodat alle taken efficiënt werken. Dit systeem biedt toegang tot een groot aantal gebruikers en elke gebruiker krijgt de CPU-tijd zoals ze in één systeem komen. De uitgevoerde taken worden gegeven door een enkele gebruiker of door verschillende gebruikers. De tijd die is toegewezen om een ​​taak uit te voeren, wordt een kwantum genoemd en zodra de tijd om een ​​taak uit te voeren is voltooid, schakelt het systeem over naar een andere taak.

Voordelen van multitasking-besturingssysteem

• Elke taak krijgt evenveel tijd voor uitvoering.
• De inactieve tijd voor de CPU zal het laagst zijn.
• Er zijn zeer weinig kansen voor de duplicatie van de software.

Nadelen van multitasking-besturingssystemen

• Processen met een hogere prioriteit kunnen niet als eerste worden uitgevoerd, aangezien aan elk proces of elke taak dezelfde prioriteit wordt gegeven.
• Er zijn verschillende gebruikersgegevens nodig om ongeautoriseerde toegang te voorkomen.
• Soms is er een datacommunicatieprobleem.

Voorbeelden van multitasking-besturingssystemen: UNIX, enz.

Netwerk-besturingssysteem

Netwerkbesturingssystemen zijn de systemen die op een server draaien en alle netwerkfuncties beheren. Ze maken het delen van verschillende bestanden, toepassingen, printers, beveiliging en andere netwerkfuncties mogelijk via een klein netwerk van computers zoals LAN of een ander particulier netwerk. In het netwerk-besturingssysteem zijn alle gebruikers op de hoogte van de configuraties van elke andere gebruiker binnen het netwerk. Daarom worden netwerkbesturingssystemen ook wel nauw gekoppelde systemen genoemd.

Voordelen van Netwerk OS

• Nieuwe technologieën en hardware kunnen de systemen eenvoudig upgraden.
• De beveiliging van het systeem wordt beheerd via servers.
• Servers zijn op afstand toegankelijk vanaf verschillende locaties en systemen.
• De gecentraliseerde servers zijn stabiel.

Nadelen van Network OS

• Serverkosten zijn hoog.
• Regelmatige updates en onderhoud zijn vereist.
• Gebruikers zijn voor het maximale aantal handelingen afhankelijk van de centrale locatie.

Voorbeelden van netwerk-OS: Microsoft Windows-server 2008, LINUX, enz.

Realtime besturingssysteem

Real-time besturingssystemen dienen real-time systemen. Deze besturingssystemen zijn handig wanneer er veel gebeurtenissen plaatsvinden in korte tijd of binnen bepaalde deadlines, zoals real-time simulaties.

Typen van het real-time besturingssysteem zijn:

• Moeilijk real-time besturingssysteem

Het harde real-time OS is hét besturingssysteem voor vooral de applicaties waarin de minste vertraging ook onaanvaardbaar is. De tijdsdruk van dergelijke aanvragen is zeer strikt. Dergelijke systemen zijn gebouwd voor levensreddende apparatuur zoals parachutes en airbags, die onmiddellijk in actie moeten komen als er een ongeluk gebeurt.

• Zacht real-time besturingssysteem

Het zachte real-time besturingssysteem is het besturingssysteem voor toepassingen waarbij de tijdsbeperking niet erg strikt is.

In een soft real-time systeem krijgt een belangrijke taak prioriteit boven minder belangrijke taken, en deze prioriteit blijft actief totdat de taak is voltooid. Bovendien wordt er altijd een tijdslimiet ingesteld voor een specifieke taak, waardoor korte vertragingen mogelijk zijn voor toekomstige taken, wat acceptabel is. Bijvoorbeeld virtual reality, reserveringssystemen, etc.  

Voordelen van real-time OS

• Het zorgt voor meer output van alle bronnen omdat er maximaal gebruik wordt gemaakt van systemen.
• Het biedt het beste beheer van geheugentoewijzing.
• Deze systemen zijn altijd foutloos.
• Deze besturingssystemen richten zich meer op actieve applicaties dan op applicaties in de wachtrij.
• Het overschakelen van de ene naar de andere taak kost heel weinig tijd.

Nadelen van realtime besturingssysteem

• Systeembronnen zijn extreem duur en niet zo goed.
• De gebruikte algoritmen zijn zeer complex.
• Er kunnen slechts beperkte taken tegelijkertijd worden uitgevoerd.
• In dergelijke systemen kunnen we geen threadprioriteit instellen, omdat deze systemen niet gemakkelijk van taak kunnen wisselen.

Voorbeelden van real-time OS: Medische beeldvormingssystemen, robots, enz.

Mobile OS

Een mobiel OS is een besturingssysteem voor smartphones, tablets en PDA's. Het is een platform waarop andere applicaties op mobiele apparaten kunnen draaien.

Voordelen van mobiel besturingssysteem

• Het biedt gebruikers gemak.

Nadelen van mobiel besturingssysteem

• Sommige mobiele besturingssystemen geven gebruikers een slechte batterijkwaliteit.
• Sommige mobiele besturingssystemen zijn niet gebruiksvriendelijk.

Voorbeelden van mobiel besturingssysteem: Android OS, ios, Symbian OS en Windows Mobile OS. 

32-bits besturingssysteem versus 64-bits besturingssysteem

Marktaandeel besturingssystemen

Voorbeelden van besturingssysteem

Hieronder volgen enkele voorbeelden van besturingssystemen:

1. Microsoft Windows
   Het is een reeks grafische besturingssystemen die zijn ontwikkeld, op de markt gebracht en verkocht door Microsoft. De eerste versie van Windows werd uitgebracht in 1985 als een GUI-add-on voor MS-DOS. De eerste versie van Windows die als zelfstandig besturingssysteem werd verkocht, was Windows 95.
2. macOS

Het is een reeks grafische besturingssystemen die zijn ontwikkeld door Apple Inc. Het is de opvolger van Mac OS X en het is het besturingssysteem dat Apple's Mac-computerfamilie aandrijft.

3. Linux

Linux is gebouwd rond de Linux-kernel en is een gratis en open-source software-besturingssysteem. Het is een van de meest populaire besturingssystemen voor servers en embedded apparaten. Het wordt ook gebruikt door miljoenen desktopgebruikers over de hele wereld.

Bekijk dit voor meer informatie gratis Linux-cursus.

4. Android

Het is een mobiel besturingssysteem ontwikkeld door Google. Het is gebaseerd op de Linux-kernel en voornamelijk ontworpen voor mobiele apparaten met touchscreen, zoals smartphones en tablets.

5. iOS

Een ander voorbeeld van een mobiel besturingssysteem ontwikkeld door Apple Inc. iOs is de opvolger van iPhone OS. Het is een besturingssysteem dat de iPhone-, iPad- en iPod Touch-producten aandrijft.

Voordelen van het besturingssysteem:

Er zijn verschillende voordelen van besturingssystemen. We hebben er hieronder enkele opgesomd:

1. Zorgen voor correct en efficiënt gebruik van de hardware van de computer.
2. Toestaan ​​dat verschillende applicaties gelijktijdig worden uitgevoerd.
3. Bestanden en mappen beheren.
4. Het bieden van een gebruikersinterface.
5. Beveiliging beheren.
6. Middelen beheren.
7. Drukwerk beheren.
8. Een platform bieden voor softwareontwikkeling.

Nadelen van het besturingssysteem

Er zijn verschillende nadelen van besturingssystemen. We hebben er hieronder enkele opgesomd:

• Ze kunnen complex en moeilijk te gebruiken zijn.
• Ze kunnen duur zijn in aanschaf en onderhoud.
• Ze kunnen kwetsbaar zijn voor aanvallen van kwaadwillende gebruikers.

Realtime besturingssysteem

Wat is RTOS?

Een besturingssysteem dat programma's met meerdere threads kan uitvoeren en zich aan real-time deadlines kan houden, staat bekend als een "RTOS". De meeste RTOS'en bevatten apparaatstuurprogramma's, resourcebeheer en planners. Vergeet niet dat we niet altijd 'snel' bedoelen als we het hebben over 'deadlines'. In plaats daarvan betekent dit dat we kunnen voorzien wanneer specifieke taken vóór runtime zullen worden uitgevoerd.

Als u ingewikkelde embedded applicaties schrijft, kan een RTOS een geweldig hulpmiddel zijn. Ze ondersteunen taakisolatie en maken gelijktijdig gebruik mogelijk.

Toepassingen van real-time besturingssysteem

• Defensietoepassingssystemen zoals RADAR.
• Reserveringssysteem van luchtvaartmaatschappijen.
• Systemen die zorgen voor onmiddellijke updates.
• Genetwerkte multimediasystemen.
• Luchtverkeersleidingssysteem.
• Commando besturingssystemen.

Conclusie

Naarmate de behoefte aan technologie de komende dagen met de dag toeneemt en naarmate jongere generaties zoals Gen Alpha opgroeien en zich bij het personeel voegen, zal een goed en efficiënt besturingssysteem de hoogste prioriteit hebben in elke zakelijke omgeving. Als u van plan bent om een diploma informatica, nu is de beste tijd om te beginnen.

Veelgestelde vragen over het besturingssysteem

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.mygreatlearning.com/blog/what-is-operating-system/