Neredeyse her gün bir bilgisayarı veya akıllı telefonu olan milyonlarca insan işletim sistemi terimi hakkında bilgi sahibi olsun ya da olmasın, bir işletim sistemi ile etkileşime girmektedir. Kısaca işletim sistemleri bir aygıtın donanımı ile iletişim kurmaktadır. Bu sistem klavyeden ve bilgisayar faresine, Wi-Fi’den, depolama aygıtlarına ve ekran işlevlerine kadar her sistem unsurunun çalışmasını organize etmektedir. Başka bir deyişle, bir işletim sistemi giriş ve çıkış aygıtlarını işlemektedir. İşletim sistemleri, aygıtlarıyla iletişim kurmak için donanım yaratıcıları tarafından yazılan aygıt sürücülerini kullanılmaktadırlar.

Bir İşletim Sisteminin Hedefleri

Bir işletim sisteminin (İşletim Sisteminin kısaltması) temel amacı, kullanıcı programlarını yürütmek ve görevleri kullanıcı için kolaylaştırmaktır. İşletim sistemi, ister donanım ister yazılım kaynağı olsun, bilgisayar aygıtlarında ki tüm kaynak grubunun yönetiminden sorumlu olan bir yazılım parçasıdır. Ayrıca bu kaynakların mantıklı kullanımından da sorumludur. İşletim Sistemi görselleştirebilecek yer, çalıştırıldığında uygulama ile donanım arasında bir noktadadır. Örneğin, bir uygulamadan yazdırma işlemi yapılmak isteniyorsa, görevi işletim sistemine teslim etmektedir. İşletim sistemi, doğru sinyalleri göndermek için yazıcı sürücüsünü kullanarak belgeyi yazdırma komutunu yazıcıya göndermektedir. Yazdırılacak programda ihtiyaç duyan uygulamanın, sinyalin iletilip iletilmeyeceği konusu önemlidir çünkü işletim sisteminin işi budur.

İşletim sistemi, bu çoklu tarayıcı sekmelerini ve diğer uygulamaları açmaya izin vermekten sorumludur, bu da kullanılan cihazla ilgili deneyimi sorunsuz hale getirmektedir. İşletim sistemi, yapılmak istenilen görevler için doğru miktarda gerekli donanım kaynağını tahsis ederek cihazlarda bu çoklu görev yeteneğine izin vermektedir. Hangi işlemlerin çalışacağını belirlemektedir, kaç tane CPU çekirdeği atanabileceği ve ihtiyaç duyulan görevleri yerine getireceğini belirlemektedir. Sadece işlem gücünün tahsis edilmesinden değil, aynı zamanda dâhili belleğin de sorumluluğundadır. RAM veya Rastgele Erişim Belleği, bu dâhili belleğin dâhili belleğinde belirtilmektedir. RAM, işlemci için gereken tüm çalışma verilerinin saklandığı yerdir. İşletim sistemi, RAM’in kullanıcının işlemcinin işlemesini istemediği yararsız veriler veya uygulamalarla tıkanmamasını sağlamaktadır.

Bir İşletim Sisteminin İşlevselliği

İşletim sisteminin en düşük seviyesine bakarsak, çekirdek olarak bilinen noktadır. Peki, çekirdek nedir ve bir işletim sisteminin çekirdeğinin işlevi nedir? Çekirdek, işletim sisteminin merkezindedir ve bu tek program, işletim sistemi başlatıldığında yüklenen ilk şeylerden biridir. Çekirdek bir dizi işlevsellikten sorumludur, birincisi süreç yönetimidir. Süreç yönetimi, daha önce bilindiği gibi, her CPU’ya verilen görevlerin miktarıyla ilgilidir. İşlem, işlemci tarafından ayrılan bir sürede tamamlandığında, programlama olarak bilinmektedir. Üç temel zamanlama türü vardır ve bunlar aşağıdaki gibidir:

1. En kısa sürede tamamlanabilmesi için CPU’ya tahsis edilen en kısa süreci içeren kısa iş önceliğidir.
2. Her bir işlemin belirli bir süre tahsis edilmesini içeren yuvarlak robin programlamasıdır, ancak bu durumda, işlem tamamlanmamış olsa bile, işlemci döngüsel olarak tüm işlemler boyunca karıştırmaktadır. Herhangi bir işlem bırakılırsa, işlemci belirli bir süre içinde geri dönmektedir.
3. İsminden de anlaşılacağı gibi, sürecin önceliğine bağlı olarak işlemin işlemciye tahsis edildiği öncelikli zamanlamadır.

Ayrıca İşletim Sistemi donanım ile iletişime yardımcı olmaktadır ve donanım ile CPU arasında bir denge sağlamaktadır. CPU işleme hızı I/O cihazlarının hızından çok daha yüksek olduğu için bu çok önemlidir. CPU süresini optimize etmek için işletim sistemi iki önemli yöntem kullanmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• İlk yöntem tamponlamadır, bu teknikte, giriş ve çıkış verileri geçici olarak sırasıyla giriş tamponunda ve çıkış tamponunda saklanmaktadır. Tampon bellekler, kanalda çok fazla veri varsa belirli bir gecikme olmasını sağlamaktadır, bu da giriş ve çıkış arasında yeterli tepki süresi olmasını sağlamaktadır.
• Kullanılan ikinci yöntem, biriktirme olarak bilinmektedir. Bu, belirli bir cihaza çok fazla sinyal yüklemesi yerine, aynı cihazda gerçekleştirilen farklı görevlerin hizalanmasını ve yürütülmesini sağlayan bir cihaz yönetim tekniğidir.
İşletim Sisteminin sorumlu olduğu son görev bellek yönetimi’dir. Bilgisayarda, hem CPU hem de G/Ç aygıtları RAM ile etkileşime girmektedir. Bir programın yürütülmesi gerektiğinde, programın yürütülmesi ve tamamlanıncaya kadar RAM’e yüklenmektedir. Bellek alanı boş olduğunda, CPU’dan daha fazla yürütme için RAM’a başka programlar yüklenmektedir. Bellek yönetimi için ünlü olarak kullanılan iki yöntem vardır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Bellek yönetiminde birincisi bölümlemedir. Bu, RAM’in aynı boyutlu bellek yuvalarına veya farklı boyutlu bellek yuvalarına bölünmesini içermektedir. Bu, sabit bellek yöntemi belirli bir bellek alanı israfına neden olmasına rağmen, RAM’deki bazı programların yerleştirilmesine yardımcı olmaktadır. Daha fazla bellek verimliliği sağladığı için farklı bellek boyutu tercih edilmektedir.
• İkinci yöntem sanal bellek olarak bilinmektedir. Bu, kullanıcının bilgisayarın RAM’inden daha büyük programları yüklemesini sağlayan işletim sistemleri tarafından kullanılan bir tekniktir. Bu teknikte, programın tamamı ana belleğin içine yüklenemese bile, etkin bellek kullanımına yol açan program yürütülür.
İşletim sisteminin yaptığı son şey dosya yönetimidir. Dosya yönetiminde, işletim sistemi bilgisayardaki dosyaları, klasörleri ve dizin sistemini yönetmektedir. Bilgisayardaki tüm veriler dosya biçiminde depolanmaktadır ve işletim sistemi, Dosya ayırma tablosu’nu (FAT) kullanarak tümü hakkında bilgi tutmaktadır. FAT, dosya adı, tür (metin veya ikili), boyut, başlangıç adresi ve erişim modu (sıralı/dizinli sıralı/doğrudan/göreli) gibi dosyalar hakkında genel bilgileri depolama yapmaktadır. İşletim sisteminin dosya yöneticisi, FAT’ın güncellenmesinin yanı sıra dosyaların oluşturulmasına, düzenlenmesine, kopyalanmasına ve belleğe ayrılmasına yardımcı olmaktadır. Ayrıca işletim sistemi dosyaların okunması veya düzenlenmesi için uygun erişim haklarıyla açılmasına da özen göstermektedir.