toimintajärjestelmät

Toimintajärjestelmät (engl. operating systems, OS) ovat tietokoneen ohjelmistokerros, joka hallinnoi laitteiston resursseja ja tarjoaa sovelluksille palvelut sekä abstraktion laitteistosta. Ne koordinoivat suoritinajan jakamisen, muistinhallinnan sekä I/O-toiminnot, jotta ohjelmat voivat toimia riippumatta käyttäjän laitteistosta.

Ne ovat kehittyneet 1960-luvulta lähtien eräajoista monikäyttöisiin multitaskaavien ympäristöihin. Tunnetuimpia ovat Windows-, macOS- ja Linux/UNIX-tyyliset järjestelmät sekä reaaliaikaiset (RTOS) ja upotettujen järjestelmien OS:t kuten VxWorks.

Keskeiset komponentit ovat ydin (kernel), muistinhallinta, prosessinhallinta, tiedostojärjestelmä, laiteajurit sekä ohjelmisto- ja verkko- palvelukerrokset. Ydinnan suunnittelulla ja aikataulutuksella on suuri vaikutus suorituskykyyn ja vakauteen. Modernit OS:t tukevat myös virtualisointia ja monisäikeisyyttä.

Luokittelussa erotellaan työpöytä- ja palvelinasovellus-OS:t, reaaliaikaiset OS:t sekä upotetut OS:t. Arkkitehtuurin malleja ovat monoliittinen, mikroydin ja hybridi, joilla on erilaiset suorituskykypiirteet ja modulaarisuus.

Toimintajärjestelmät muodostavat ohjelmistojen ajonaikaista ympäristöä ja niillä on keskeinen rooli tietojärjestelmän luotettavuudessa, turvallisuudessa ja yhteensopivuudessa. Haasteita ovat turvallisuusuhat, päivitysten hallinta sekä erilaisten laitteistojen tuki. Avoimen lähdekoodin projektit, kuten Linux, ovat vaikuttaneet alaan.