מערכת הפעלה

Disambig RTL.svg המונח "OS" מפנה לכאן. לערך העוסק ביסוד כימי, ראו אוסמיום.
תרשים המציג את מקומה של מערכת ההפעלה במחשב מודרני

מערכת הפעלה היא תוכנה המנהלת את משאבי החומרה והתוכנה במחשב. בנוסף, מערכת ההפעלה מספקת את התשתית הנחוצה להרצה של יישומי מחשב ומתפקדת כמגשרת בין המשתמש ובין החומרה של המחשב. זו התוכנה הראשונה שעולה עם הדלקת המחשב והיא זו המאפשרת לו לפעול. תהליך טעינתה של מערכת ההפעלה, המתבצע עם הדלקת המחשב, קרוי אתחול.

מערכת ההפעלה מספקת שלושה ממשקים: ממשק משתמש (User Interface), ממשק עבור החומרה על ידי מנהלי התקנים וממשק תכנות היישומים (API). מערכת ההפעלה היא רכיב חיוני בכל מחשב.

ניתן למנות שלושה תפקידים עיקריים של מערכת ההפעלה:

  1. הקצאת משאבי החומרה
  2. תזמון פעולות רכיבי החומרה ומרכיבי התוכנה
  3. העמדת תשתית משותפת ומסגרת מאורגנת של ממשק ושירותים למשתמש ולחבילות התוכנה

חלקים

החלקים העיקריים של מערכת הפעלה הם:

  1. ליבה - שכבת התוכנה אשר אחראית על הקשר שבין שכבת התוכניות אל שכבת החומרה. היא אחראית גם על תגובה ראשונית לפסיקות חומרה או תוכנה (Interrupt Handling). בנוסף על הליבה לתזמן את כל התוכניות הרצות על המעבד/ים על מנת שכל תוכנית תוכל לרוץ בזמן שנקבע לה, כך שתוכניות לא יישארו "מורעבות" (כלומר - לא יקבלו זמן ריצה), ושתוכניות לא יגזלו לעצמן את כל משאבי המעבד.
  2. ממשק תכנות יישומים (Application Programming Interface - API) - נותנת למשתמש הקצה את האפשרות להריץ פקודות של מערכת ההפעלה. כדי לשמור על אבטחת המערכת ופעילותה התקינה, הרי שרוב הקריאות למערכת ההפעלה עוברות דרך שכבת תוכנה אשר מקשרת את תוכנת המשתמש אשר רצה לרוב ממרחב המשתמשים (user space) למערכת ההפעלה עצמה. קריאות אלה הן קריאות מערכת (System Calls) והיא מאפשרת למערכת ההפעלה להגן על עצמה ועל החומרה מפני תוכניות אשר מנסות להשתמש בה ובמשאביה בצורה מוטעית, או לצרכים פסולים.
  3. מנהל התקן (דרייבר, מאנגלית: Driver) - תוכנת מחשב המתווכת בין מערכת ההפעלה ותוכנות מחשב שרצות בה, לבין החומרה של המחשב כמו למשל עכבר, מקלדת, התקני אחסון, כרטיס מסך, מדפסת, סורק, מצלמה ועוד.