İşletim sistemi basitçe bilgisayar donanımı ile kullanıcı arasında bir arayüz olarak hareket eden program olarak tarif edilebilir. Görevi kullanıcı programlarının çalışabileceği uygun ortamı sağlamaktır. En önemli amaçlarından ilki bilgisayar sistemini kullanım için uygun durumda tutmak, ikincisi ise donanımı etkili kullanmaktır.
Donanım işlem kaynaklarını sağlar, uygulama programları sorunun çözümü için hangi kaynakların kullanılacağını tanımlar. Değişik problemleri çözmek isteyen değişik kullanıcılar olabileceği için kullanıcıları da sistemin bir parçası olarak görülebilir. İşletim sistemi ise değişik kullanıcıların kullandığı uygulamalar için sistem kaynaklarının nasıl kullanılacağını kontrol eder ve düzenler.
İşletim sisteminin üzerinde çalışacağı programlar için uygun ortamı sağladığını söylemiştik. Böyle bir ortamı sağlamak için sistem iyi tanımlanmış küçük modüllere bölünmüştür. Sistem büyük ve karışık olduğu için ancak küçük parçalara ayrılarak oluşturulmaktadır. Tüm sistemlerin yapısı aynı olmamakla beraber modern işletim sistemleri aşağıdaki öğeleri içermektedir.
İşletim Sisteminin Temel Yapısı:
Günümüz bilgisayarlarında çok çeşitli işletim sistemleri kullanılmaktadır; MacOS, IBM OS/2 Warp,MS-DOS, WINDOWS(95, 98, me, 2000, XP), UNIX, LINUX, WİNDOWS NT, NOVELL, AT&T, FREE BSD en çok kullanılan işletim sistemleridir. UNİX, WİNDOWS NT, FREEBSD, NOVELL gibi işletim sistemlerine çok kullanıcılı işletim sistemleri de denmektedir.
Kullanıcılar bir grup işletim sistemini komut seti kullanarak yönetirler. Örneğin MS-DOS işletim sisteminde dosyaları kopyalamak ve isimlerini değiştirmek için sırasıyla COPY ve RENAME gibi komutlar kullanılır. Komutlar, komut işlemcisi veya komut satırı yorumlayıcısı olarak adlandırılan kısmı tarafından kabul edilir ve çalıştırılırlar. Grafiksel arayüze sahip işletim sistemlerinde komutlar ekran üzerinde görülen nesnelere tıklanarak verilir.
İşlem Yönetimi (Process Management) :İşlemci birçok programı çalıştırır. Ana görevi kullanıcı programlarının çalışmasını sağlamak olmakla birlikte işlemci diğer sistem aktiviteleri için de gereklidir. Bu aktiviteler proses olarak adlandırılır. Bir proses çalışmakta olan bir programdır. Örneğin bir batch job, time shared kullanıcı programları veya bir spooling gibi bir sistem görevi proses olarak adlandırılabilir. Genellikle prosesler çeşitli kaynaklara (cpu time, bellek, dosyalar, I/O sürücüleri gibi) görevlerini tamamlamak için ihtiyaç duyarlar. Bu kaynaklar proseslere oluşturuldukları andan itibaren tahsis edilirler.
Bellek Yönetimi (Memory Management): Bellek modern bilgisayar sistemlerinde işlemin merkezini teşkil eder. Bellek, her birinin kendi adresi olan geniş word'ler (ya da byte'lar)dizisi olarak tanımlanabilir. İşlemci tanımlanan adresten veri okur ya da buraya veri yazar.
Bir program çalışırken belleğe yüklenir. Program çalışınca bellekteki adreslere giderek buradaki komutlara ve verilere ulaşır. Program sonlanınca da tutulan bu bellek bölgeleri diğer programlara tahsis edilmek üzere sisteme geri verilir.
İkincil Depolama Yönetimi (Secondary Storage Management):Bilgisayar sisteminin temel amacı programları çalıştırmaktır. Bu programlar eriştikleri veri ile birlikte çalışma süresince bellekte bulunmak zorundadırlar. Fakat bellek tüm verileri kalıcı olarak tutmak için çok küçüktür. Bu yüzden bilgisayar sistemleri ikincil bir depolama bölgesi sağlamak durumundadırlar. Genellikle diskler kullanılır ve programlar ve veriler çalıştırılıncaya veya kullanılıncaya kadar bu ikincil depolama ünitelerinde tutulurlar. Böylece hem verilerin kalıcı olması sağlanmış olur hem de bellek kullanımı etkinleştirilir.
Giriş/Çıkış Sistemi (I/O System):İşletim sisteminin görevlerinden birisi de donanımın belli özelliklerini kullanıcı erişiminden gizlemektir.
Dosya Yönetimi (File Management):İşletim sisteminin en görünen bölümünü oluşturur. Bilgisayarlar bilgileri değişik fiziksel formlarda saklayabilirler. Manyetik teyp, disk ve drum en yaygın formlardır. Bu aygıtlardan herbiri kendine has karakteristikler ve fiziksel organizasyonlar gösterirler.
Dosya birbiri ile ilişkili veriler topluluğudur. Veriler nümerik, alfabetik ya da alfanümerik olabilir. İşletim sistemi dosya yönetiminde aşağıdaki işlemleri gerçekleştirmek ile yükümlüdür.
1. Dosya yaratma/silme
2. Dizin yaratma/silme
3. Dosya dizin işlemlerini desteklemek
4. Dosyaları depolama diski üzerine haritalamak
5. Dosya yedeği almak
Koruma Sistemi (Protection System):Bir işletim sistemindeki prosesler diğer proseslerden korunmak zorundadır. Bu amaçla bazı mekanizmalar kullanılır. Böylelikle kullanılan dosyalar, bellek segmenti , cpu ve diğer kaynakların sadece işletim sistemi tarafından yetkilendirilmiş prosesler tarafından kullanıldığından emin olunur.
Örneğin bellek adresleme donanımı prosesin kendi adres alanı içerisinde çalışmasını sağlar. Koruma ile programlara, proseslere ya da kaynaklara erişimi kontrol eden bir mekanizma sağlanır.
Ağ Üzerinde Çalışma (Networking):Dağıtık sistemler clock ya da bellek paylaşmayan işlemciler topluluğudur. Her işlemcinin kendi yerel belleği vardır ve birbirleri ile çeşitli iletişim hatlarını kullanarak haberleşirler. Dağıtık bir sistemde işlemci değişik ebat ve fonksiyon da olabilir. çok küçük mikroişlemciler içerebileceği gibi büyük genel amaçlı bilgisayar sistemleri de olabilir.
Dağıtık bir sistem değişik kaynaklara erişime olanak sağlar. Paylaştırılmış kaynaklara erişim yapılarak kaynak kullanımı etkili hale getirilir.