ממשק שורת הפקודה.
אחד הממשקים הנפוצים ללינוקס הוא ממשק שורת פקודה. לרוב משתמשים בבאש. הפקודה רצה מול מסוף מחשב מסוג זה או אחר: בסביבה הגרפית: לרוב מדמה מסוף. אפשר לעבוד מול המחשב המקומי או להתחבר למחשב אחר (לרוב דרך SSH).
ממשק שורת הפקודה נחשב למינימליסטי: הוא לא צורך משאבים רבים מהמחשב. הוא גם לא יוצר תעבורה רבה ולכן יכול לעבוד בצורה יעילה גם בחיבורים אטיים.
יתרון נוסף של ממשק שורת הפקודה הוא שקל מאוד לשלב פקודות שונות לפקודות מורכבות ואף לתסריטים פשוטים ובכך ליצור אוטומטיזציה של העבודה.
לינוקס, מעצם תכנונה כמערכת דמוית יוניקס, כוללת ממשק שורת-פקודה יעיל ועשיר. בדרך כלל משתמשים בחבילות מבית גנו, (לדוגמה: coreutils ובאש). במערכות משובצות ומערכות קטנות אחרות מחליפים אותם לפעמים ב־BusyBox.
מנהלי החלונות X.
ממשק גרפי מסורתי ללינוקס יהיה מנהל חלונות X כמו Enlightenment ,FVWM או Window Maker עם מגוון של תוכנות שרצות תחתיו. מנהל החלונות מספק שליטה על מיקום ומראה החלונות ביישומים שונים. דרגה גבוהה של גמישות מאפשרת התאמה אישית נרחבת, וכך דרישות המשאבים מהמעבד, ומהזיכרון וצריכת הזיכרון בכונן הקשיח נמוכים מאשר במערכות הפעלה עצמאיות.
המודל הזה מנוגד לפלטפורמות כמו Mac OS, שפותחה באותה תקופה שבה פותח מנהל החלונות X. תחת פלטפורמות כאלו, ממשק המשתמש מאוחד בעזרת ערכת כלים אשר מספקת את כל האפשרויות הגרפיות, מכפתורים ועד קישוטים על חלונות כמו פס הכותרת.
סביבות שולחן עבודה.
השימוש במנהלי חלונות עצמם קטן עם עליית סביבות שולחנות עבודה בלינוקס. הם משלבים את מנהלי החלונות עם ערכה של יישומים בסיסיים אשר דבקים ב־"קווים המנחים לממשק אנושי". מבין שולחנות העבודה המוקדמים בלט, CDE היה זמין כפתרון קנייני, אך מעולם לא היה פופולרי במערכות לינוקס בעקבות מחירו והגבלות הרישיון. ב־1996 נוסד פרויקט KDE, ואחריו בשנת 1997 נוסד פרויקט GNOME, שניהם שולחנות עבודה חופשיים. כמו כן, בשנת 1997 נוסד פרויקט Xfce שהוא פרויקט קטן המתמקד במהירות ובמודולריות. שולחן עבודה נוסף הוא LXDE שפיתוחו החל בשנת 2006.
יישומים.
שולחן עבודה.
תחת לינוקס, יש דרישה גבוהה לתוכנות איכותיות; דרישה זו כוללת תוכנות כמו מעבדי תמלילים, גיליונות נתונים, לקוח דואר ודפדפנים.
בין התוכנות הפופולריות בלינוקס:
אף שביישומים בתחום ההוצאה לאור השולחנית ובאודיו מקצועי ייתכן חיסרון ביישומים מסחריים, משתמשים המהגרים מ־Mac OS X ומחלונות יכולים למצוא יישומים שווי ערך לרוב הפעולות. יתר על כן, כמעט כל פרויקט תוכנה חופשית שעובד תחת חלונות או OS X, מופץ גם במהדורת לינוקס. תוכנות קנייניות רבות נתמכות בלינוקס, בהן: אדובי פלאש, אדובי אקרובט, אופרה, סקייפ ו־נרו. גם יישומים וחבילות תוכנה שאין להם מהדורת לינוקס, כמו מיקרוסופט אופיס ופוטושופ, ניתן להריץ בלינוקס בעזרת תוכנות סימולטור המדמות סביבת חלונות, כמו תוכנת הקוד הפתוח Wine, או הפרויקט המסחרי Crossover Office המבוסס עליה.
מערכת הפעלה
מערכת הפעלה היא תוכנה המנהלת את משאבי החומרה והתוכנה במחשב. בנוסף, מערכת ההפעלה מספקת את התשתית הנחוצה להרצה של יישומי ההפעלה המתבצעת עם הדלקת המחשב, הקרויה אתחול. מערכת ההפעלה היא רכיב חיוני בכל מחשב.
מערכת ההפעלה מספקת שלושה ממשקים:
ניתן למנות שלושה תפקידים עיקריים של מערכת ההפעלה:
חלקי מערכת הפעלה.
החלקים העיקריים של מערכת הפעלה הם:
ממשק משתמש.
ממשק המשתמש הוא דרך לתקשר בין המשתמש והמחשב, באמצעות הצגת נתונים למשתמש על צג לשם הפעלה של תוכניות וקבלת תוצאות מהן. מערכות ההפעלה מגיעות עם ממשק קונסול (מעטפת פקודה), שהוא ממשק תווי (לרוב ברקע שחור) שבו אפשר לרשום פקודות למערכת ההפעלה (נקרא לרוב Terminal במערכות דמויות יוניקס, ו־Command line במערכות הפעלה של מיקרוסופט). ממשק זה קשה לתפעול למשתמשים רגילים שאינם טכנאים ומתכנתים. דרך זו הייתה הדרך המועדפת לתקשורת אדם־מחשב עד אמצע שנות השמונים, ובמערכות הפעלה דמויות יוניקס היא עדיין פופולרית היום.
בשל הקושי והסרבול בתקשור עם מערכת ההפעלה באמצעות שורת הפקודה פותחו ממשקי משתמש גרפיים (GUI). לרוב מערכות ההפעלה המודרניות כיום יש ממשק משתמש גרפי, שמאפשר תצוגה של אותיות, סמלים וציורים, ותקשור אינטואיטיבי וקל של המשתמש עם מערכת ההפעלה. דוגמאות נפוצות לממשק משתמש גרפי נראות במערכות הפעלה כמו Windows של חברת מיקרוסופט, Mac OS מחברת אפל, ממשקים גרפיים חופשיים ללינוקס כמו KDE ו־GNOME, או סביבות לטלפונים חכמים כמו iOS ואנדרואיד. ממשקים גרפיים מאפשרים למשתמש לשלוט בכל הנעשה במחשב בעזרת העכבר (או מסך המגע) והמקלדת, ובעזרת צלמיות (Icons) ורכיבי מסך כמו לחצנים, תיבות טקסט, רשימות נגללות וכן הלאה. זאת ללא צורך לכתוב פקודות וללא ידע בשפת מחשב.
מערכות הפעלה רבות יודעות לשמור פרופיל משתמש המכיל התאמות אישיות שהוא ביצע לממשק המשתמש, ובכך לשמור את ההגדרות האלו מהפעלה להפעלה.
עם זאת, ממשק גרפי איננו הממשק היחיד בין אדם למכונה. בעבר שימשו כרטיסים מנוקבים למסירת הוראות למחשב, באמצעות שפת מחשב שנועדה לכך, ומאוחר יותר מכונות דמויות מכונת כתיבה (Teletype). עם התפתחות הטכנולוגיה, מפותחות דרכים נוספות לממשקי חיבור בין האדם למחשב, כגון חיבור ישיר, ממשק דיבור וסינתוז קולי.
ממשק החומרה.
ממשק החומרה הוא החלק במערכת ההפעלה המתרגם פעולות של רכיבי חומרה לשימוש התוכנה. למשל, הזזה של העכבר המייצרת אות חשמלי תתורגם לרצף נתוני תוכנה כך שהתוכנה תזיז את סמן העכבר למקום המתאים. כאשר משתמש פותח תוכנה חדשה, מערכת ההפעלה מעבירה לצג רשימה של הוראות להדלקה וכיבוי פיקסלים על מנת להציג את התמונה הנכונה.
ניהול ממשק החומרה מתבצע על ידי ליבת מערכת ההפעלה (Kernel), באמצעות רכיבים הנקראים מנהלי התקן (דרייברים). לכל רכיב חומרה (התקן) מתאים מנהל התקן המתרגם את הפקודות המבוקשות משפת מחשב לשפת מכונה ומעביר אותן להתקן. קיימים מנהלי התקנים סטנדרטיים עבור כל משפחה של התקנים (מדפסות, צגים, עכברים וכולי) המאפשרים שימוש בסיסי ברכיבים. עבור רוב ההתקנים, מספק יצרן ההתקן מנהלי התקנים המתאימים להתקן ומרחיבים את הפעילות שלו ביחס לנדרש בתקן.
ממשק תוכנה (API).
API (ראשי תיבות של Application Programming Interface – ממשק תכנות יישומים) – ממשק זה מאפשר לכותבי היישומים להשתמש בשירותיה של מערכת ההפעלה, כמו ציור של חלונות על המסך, אחסון מידע בקבצים, ושימוש בזיכרון המחשב (RAM), מבלי שיזדקקו לנהל פעולות אלו בעצמם. כך, כותבי היישומים יכולים להתמקד במטרת היישום כמו עיבוד תמלילים, נגינת קובצי MP3, הכנת אלבום תמונות, ניהול חשבונות וכדומה.
את ממשק היישומים מממשת בדרך כלל רשימה של פונקציות שכותב היישום יכול להפעילן מתוך התוכנית שהוא כותב. פונקציות אלו עשויות להפעיל רכיב בממשק המשתמש, רכיב חומרה דרך ממשק החומרה, או שירות אחר שנותנת מערכת הפעלה כמו קשר עם יישומים אחרים.
משפחות מערכות הפעלה.
מערכות הפעלה ממשפחת מיקרוסופט.
מערכת ההפעלה הראשונה של חברת מיקרוסופט הייתה MS-DOS מערכת זו הייתה מערכת אצוות לא גרפית. בהמשך ניתן היה להלביש על מערכת הפעלה זו ממשק גרפי שנקרא Microsoft Windows 3.0 וגרסאות 3.1 ו־3.11 שלו. סדרת מערכות הפעלה עוקבת הייתה, חלונות 95, חלונות 98 וחלונות ME שהגרעין שלהם עדיין התבסס בחלקו על DOS. במקביל החל פיתוח חלונות NT בגרסאות 3.1, 3.5, 4.0 ו־5.0 הידועה גם בשם חלונות 2000 עבור מחשבים אישיים ו־Windows 2000 server לשרתים. הגרסה הבאה הייתה NT 5.1 הידועה גם כחלונות XP ו־Windows 2003 server. בנובמבר 2006 השיקה מיקרוסופט את חלונות ויסטה למחשבים אישיים ובאפריל 2008 השיקה את גרסת השרתים שנקראת Windows 2008 Server. באוקטובר 2009 השיקה מיקרוסופט את Windows 7 למחשבים אישיים ובמקביל את גרסת השרתים Windows 2008 R2 עם ממשק משתמש דומה.
באוקטובר 2012 הושקה Windows 8 המתאימה גם למעבדי ARM (האופייניים למחשבי לוח וטלפונים חכמים), שולחן העבודה המסורתי הוחלף בממשק אריחים המותאם למסך מגע.
בנוסף ישנן גם מערכות הפעלה המנסות לחקות את פעולת מערכות ההפעלה ממשפחת מיקרוסופט, כדוגמת ReactOS ו־Haiku.
מערכות הפעלה מבוססות יוניקס.
יוניקס היא מערכת הפעלה מסחרית אשר פותחה במעבדות בל. בהמשך פתחו חברות רבות מערכות הפעלה המבוססות על ליבת מערכת ההפעלה יוניקס. ביניהן AIX ,HP-UX, סולאריס, SunOS ,IRIX. משפחת BSD הכוללת את OS X ,FreeBSD ,NetBSD ,OpenBSD. ומשפחת לינוקס הכוללת הפצות רבות בהן דביאן GNU/לינוקס, Tails, אובונטו לינוקס, Suse ,RedHat, Fedora, מנדריבה, ג'נטו, סלאקוור, Linspire (לשעבר Knoppix,Lindows). מערכת ההפעלה לטלפון החכם אנדרואיד מבוססת על לינוקס.
משפחת IBM/360.
מערכת ההפעלה הראשונה של משפחה זו הייתה IBM/360 ושווקה בתחילת שנות ה־60. מערכת הפעלה זאת הייתה מיועדת למחשבי Mainframe. IBM עדיין משווקת מערכות הפעלה תחת משפחה זו. מערכות הפעלה אלה כוללות את IBM/370 ,IBM/4300, IBM/3080 ו־IBM/3090.
מערכות הפעלה אחרות.
קיימות מערכות הפעלה רבות נוספות. חלקן בשימוש נרחב בעוד האחרות נכתבות עבור שימושים ספציפיים. iOS, אנדרואיד וסימביאן (לטלפונים חכמים) ו־PalmOS (למחשבי כף יד) הן שתי דוגמאות.
סוג נוסף של מערכות הפעלה דוגמת INtime מיועדות לטיפול במערכות קריטיות בזמן אמת.
קיימות מערכות הפעלה שיצורן הופסק מסיבות היסטוריות או שאוחדו לתוך מערכות הפעלה אחרות. בין אלה ניתן למצוא את CP/M, Mac OS, OS/2 וכולי.
פרצות אבטחה.