Что такое операционная система? Операционная система
Операционная система ПК
Операционная система (OS – operatingsystem)представляет собой комплекс системных и служебных программ, обеспечивающих управление всеми ресурсами компьютера и подключенными к нему устройствами, запуск прикладных программ, их взаимодействие между собой и с аппаратными средствами, а также диалог компьютера с пользователем. Операционная система автоматизирует процесс решения задач пользователя и освобождает его от деталей взаимодействия с аппаратурой, обеспечивая комфортный интерфейс с компьютером.
В компьютерах используются операционные системы с различной архитектурой и функциональными возможностями. После включения компьютера первой загружается в оперативную память операционная система.
С 1990-х гг. наиболее распространенными ОС для ПК и серверов являются ОС семейства MicrosoftWindows и системы семейства UNIX, особенно GNU/Linux. ОС включает следующие основные модули:
· ядро, выполняющее перевод с программного языка на язык компьютера, т.е. в двоичные коды и называемое командным интерпретатором;
· драйверы для управления устройствами компьютера, библиотеки, которые используются ОС, и другие программы, входящие в ее состав. Драйверы для многих стандартных устройств компьютера формируют базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая хранится в энергонезависимой флэш-памяти;
· интерфейсные модули для взаимодействия пользователя с компьютером. Сегодня основным является графический интерфейс, используемый практически любой ОС. Процессор командного языка обрабатывает команды, поступающие в операционную систему от пользователя;
· ОС компьютеров общего назначения, в отличие от специализированных, хранится на дисках, и при включении компьютера она загружается с диска в оперативную память специальной программой загрузки, хранящейся в базовой системе ввода – вывода.
Основными функциями операционной системы являются следующие:
· обеспечение взаимодействия с пользователем – пользовательский интерфейс;
· управление файловой системой и диспетчирование задач, выполняемых на компьютере;
· управление обменом информацией между различными устройствами компьютера, управление периферийными устройствами, распределение ресурсов компьютера, управление виртуальной памятью (распределение задач);
· стандартизированный доступ к периферийным устройствам ввода – вывода;
· установка и удаление программ.
Все ОС обеспечивают как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем.В пакетном режиме ОС автоматически исполняет заданную последовательность команд.
Суть диалогового режима состоит в том, что ОС находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS. Опираясь на эти аппаратные прерывания, ОС создает свой комплекс системных прерываний.
Способность ОС прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается нами как диалоговый режим работы.
Операционные системы можно классифицировать по следующим признакам:
· В зависимости от особенностей алгоритма управления процессором операционные системы делятся на однозадачные и многозадачные ,однопользовательские и многопользовательские , на однопроцессорные и многопроцессорные .
Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы делятся на два класса:
· однозадачные (например, MS DOS);
· многозадачные (OS/2, Unix, ОС семейства Windows).
Многозадачные ОС управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства (рис. 25).
Рис. 25Классификация многозадачных ОС
В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:
· системы пакетной обработки(OC EC)
· системы с разделением времени(Unix, Windows, Linux);
· системы реального времени(QNX, RT–11, Android – ОС РВ на основеLinux для мобильных устройств).
Системы пакетной обработки – без непосредственного доступа пользователя, а с предварительным сбором и формированием всего блока (пакета) программ, подлежащих выполнению.
Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработкиявляется максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используется следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины; так, например, в мультипрограммном множестве желательно одновременноеприсутствие вычислительных задач и задач с интенсивным вводом–выводом.
Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутреннейситуации, складывающейся в системе, то есть выбирается«выгодное» задание.
Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того илииного задания в течение определенного периода времени. Таким образом, взаимодействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установленасистема пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдаетего диспетчеру–оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета заданий получает результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективностьработы пользователя.
Первые ОС были системами пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программы за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора.
В системах с разделением времени каждой задаче выделяется небольшойквант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, ивремя ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то это предполагает параллельное выполнение нескольких программ, существующих в рамках одной вычислительной системы. Ясно, что подобныесистемы обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетнойобработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая«выгодна» системе. Критерием эффективности систем с разделением времени является не максимальная пропускная способность процессора, а эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.
Системы реального времени(ОС РВ) применяются для управления различными техническими объектами(таким, как станок, спутник, научная экспериментальная установка) или технологическими процессами(гальваническаялиния, доменный процесс и т. п.). Применяют ОС РВ и в банковском деле. Критерием эффективности для систем реального времени является их способностьвыдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программыи получением результата(управляющего воздействия). Это время называетсявременем реакции системы, а соответствующее свойство системы– реактивностью.
Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть– в режиме реального времени или в режиме разделениявремени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновымрежимом.
Поддержка многопользовательского режима . По числу одновременноработающих пользователей ОС могут быть разделены на:
· однопользовательские(MS DOS, Windows 3.x, ранние версииOS/2);
· многопользовательские(Unix, Windows NT).
Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя отнесанкционированного доступа других пользователей. Не всякая многозадачнаясистема является многопользовательской и не всякая однопользовательская ОСявляется однозадачной.
Многопроцессорная обработка . Другим важным свойством ОС являетсяотсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки. В наши дни становиться общепринятым введение в ОС функций поддержкимногопроцессорной обработки данных.
Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализованаи использует все количество процессоров, разделяя их между системными иприкладными задачами.
Мы рассмотрели характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов– процессором.
На свойства операционной системы непосредственное влияние оказываютаппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Очевидно, что ОС большой машины является более сложной и функциональной, чем ОС персональногокомпьютера.
Одним из важных признаков классификации ОС является поддержка сетевых возможностей. По этому признаку ОС делятся на сетевые и локальные.
Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютера, объединённых в сеть с целью совместимого использования данных. Они представляютмощное средство разграничения доступа к информации, ее целостности и сохранности, а также другие возможности использования сетевых ресурсов. Сетевая ОС составляет основу любой вычислительной сети. В сетевой ОС отдельной машины можно выделить несколько частей:
· средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между планированием и диспетчеризациейпроцессов, управление процессорами в многопроцессорных машинах, управление периферийными устройствами и другие функции управления ресурсамилокальных ОС;
· средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование– серверная часть ОС(сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; введение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных;
· управлениеочередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам;
· средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использование– клиентская часть ОС. Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передаетсяв сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентскаячасть также осуществляет прием ответов от сервера и преобразования их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленныхзапросов не различимо;
· коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизациюсообщения, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т. п., т. е. является средством транспортировки сообщений.
В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в егоОС может отсутствовать либо клиентская, либо серверная часть.
Примерами сетевых ОС являются операционные системы семействаNetWare фирмыNovell (Novell – это крупнейшая фирма, которой принадлежит, согласно различным источникам, от65% до75% рынка сетевых операционных систем для локальных вычислительных сетей), ОС Windows NT фирмыMicrosoft, различные версии операционной системы UNIX.
По типу организации интерфейса ОС делятся на ОС:
· с командным интерфейсом – пользователь должен хорошо знатьфайловую систему и команды операционной системы и вводить их с клавиатуры в командную строку, имеющуюся на экране монитора(MS DOS, UNIX, Linux);
· с интерфейсом в виде графических меню – пользователь долженориентироваться в многочисленных меню и панелях инструментов и уметьвыбрать в этих меню нужные команды и файлы по условным графическимзначкам; интерфейс этого типа реализуется операционными системами сграфическим интерфейсом(Windows, начиная с 9x и выше).
Драйверы
C ПК могут сопрягаться разнообразные устройства: видеокарта, звуковаякарта, принтер, сканер, манипуляторы, дисководы, цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны и т. д. Каждое из устройств имеет свой набор команд. Чтобы конкретная операционная система могла управлять конкретнымустройством, прибегают к помощи программ-«переводчиков», знающих с одной стороны язык команд конкретного устройства, а с другой – язык конкретной операционной системы, под управлением которой должно работать этоустройство.
Такая программа называется драйвером(driver) и поставляется вместе сустройством его производителем. Производители аппаратного ПО, как правило, также размещают драйверы, созданных ими устройств, на своихweb-сайтах.
Сегодня огромная часть населения земли на постоянной основе взаимодействует с компьютерами, кого-то обязывает работа, кто-то ищет информацию в Сети, а кто-то просто проводит время в играх. У каждого свои потребности, а значит, компьютер должен им соответствовать. И если речь идет о “железе” (технической составляющей компьютера), то тут все более менее ясно: чем новее, тем лучше. Но вот “софтовая” (программное обеспечение) часть, требует особого внимания.
Каждый компьютер работает под управлением определенной операционной системы, коих великое множество, каждая из которых подходит для тех или иных задач, доступного оборудования и так далее. Поэтому немаловажным фактором является выбор этой операционной системы.
Существует достаточно массивный список операционных систем, но в данном материале речь пойдет о трех столпах, сильно повлиявших на индустрию и занимающих основную долю среди всех операционных систем: Windows, MacOS и Linux.
Проприетарные операционные системы
Для начала стоит уточнить, что есть ОС проприетарные, те, что распространяются по лицензии производителя. К таковым относятся Windows, список которых изложен ниже, и MacOS. Несмотря на то что обе системы можно загрузить в Сети (украсть), правильным будет приобрести лицензию у компании-распространителя и активировать ее.
Преимуществом таких систем является их развитость, огромное количество качественного программного обеспечения и грамотная техподдержка, которая поможет в случае неполадок.
“Свободные” операционные системы
К таковым относится практически все семейство Linux, за исключением разве что некоторых разработок с бухгалтерским или другим профессиональным программным обеспечением. Эти ОС можно загрузить абсолютно бесплатно и установить на любой компьютер без зазрения совести.
Подобные системы создаются независимыми разработчиками совместно с сообществом, посему в большинстве случаев качество программ оставляет желать лучшего, зато такие системы гораздо больше защищены и работают стабильнее своих проприетарных конкурентов.
Windows
Абсолютно все, кто хоть раз имел дело с компьютером, знают об этом продукте компании Microsoft. В частности это касается сверхуспешного релиза Windows 7. Список операционных систем Microsoft насчитывает уже десяток поколений. Они крайне популярны во всем мире и занимают почти 90% рынка. Что говорит о беспрецедентном лидерстве.
- Windows XP;
- Windows Vista;
- Windows 7;
- Windows 8;
- Windows 10;
Список намеренно начинается с Windows XP, так как это самая старая версия, оставшаяся в употреблении до сегодняшнего дня.
Chrome OS
Слаборазвитый продукт от компании Google, который ограничен лишь веб-приложениями и одноименным браузером. Это система не является конкуретоспособной в сравнении с Windows и Mac, но сделана с прицелом на будущее, когда веб-интерфейсы смогут заменить “реальное” программное обеспечение. По умолчанию установлена на всех компьютерах Chromebook.
Установка нескольких систем и использование виртуальных машин
Так как каждая платформа имеет свои плюсы и минусы, нередко возникает необходимость работать сразу с несколькими. Разработчики компьютеров об этом знают, поэтому предлагают пользователям возможность установить на диск сразу две или три системы.
Делается это просто. Необходим лишь дистрибутив системы (диск или флешка с загруженным на их установочным материалом) и свободное пространство на жестком диске. Все современные операционные системы предлагают во время установки распределить место и создать загрузочный механизм, который покажет список операционных систем при загрузке компьютера. Все выполняется в полуавтоматическом режиме и под силу любому пользователю.
На компьютерах Apple имеется специальная утилита - BootCamp, которая разработана для простой и бесшовной установки Windows рядом с MacOS.
Существует и другой способ - установка виртуальной системы внутри реальной. Для этого используются программы: VmWare и VirtualBox, способные эмулировать работу полноценного компьютера и запускать операционные системы.
Вместо заключения
Список операционных систем для компьютера не ограничивается вышеизложенными. Существует масса продуктов от разных компаний, но все они довольно специфичны и не заслуживают внимания рядового пользователя. Выбор стоит делать между Windows, MacOS и Linux, так как они могут закрыть большую часть потребностей и достаточно просты в освоении.
И действительно, что это такое? Для определения давайте обратимся к Википедии. Вот что там написано: «Операционная система — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения». Если говорить более простым языком, то это специальная программа для компьютера, ноутбука или другого устройства, с помощью которой вы сможете управлять этим самым устройством. Можно сказать, ОС — это мост между человеком и его ПК.
Функции работы ОС
- На самом деле функций этих великое множество, поэтому я расскажу о наиболее важных из них. Итак, операционная система:
- Позволяет исполнять запросы команд
- Загружает программы в оперативную память и выполняет их
- Обеспечивает пользовательский интерфейс
- Предоставляет доступ к различным устройствам, включая периферийные
- Управляет оперативной памятью, а также доступом к различного вида носителям
- Разграничивает доступ процессов к ресурсам
- Взаимодействует между рабочими процессами
- Обеспечивает многопользовательский режим между различными пользователями
- Обеспечивает выполнение многозадачности
Кстати, интересный факт. В большинстве бытовых приборов, многих телефонах, автомобилях и т.д. ОС не используется. Она просто не нужна устройству, которое выполняет всего несколько простых действий. Для этого используются специальные микрокомпьютеры, которые могут обходится самостоятельно, запуская тот или иной вид программы.
Виды операционных систем
В рамках данной статьи также хотелось бы немного рассказать о самых популярных операционных системах на сегодняшний день. И начну я, пожалуй, с наиболее популярной из них.
Windows
Нет на свете человека, который не знал бы о Windows — операционной системе компании Microsoft, первый запуск которой состоялся еще в 1985 году. На сегодняшний день на рынке наибольшей популярностью пользуются Windows 7 и Windows 8.
К сожалению, популяризация имеет несколько больших минусов, один из которых — огромнейшее количество вирусов и троянов, созданных специально под «Виндовс». Трояны зачастую очень опасны, поскольку не только влияют на работу ПК в целом, но и могут воровать ценные данные.
Впрочем, у Windows куда больше плюсов. Например, для нее существует такое количество всевозможных программ и игр, опробовать даже десятую часть из которых не получится за всю жизнь.
Apple Mac OS X
Вторая по популярности операционная система в мире, занимает чуть более пяти процентов рынка по данным на 2011 год. Стоит отметить, что именно в Mac OS началась популяризация графического интерфейса пользователя в том виде, в котором мы видим его сейчас.
Mac OS была разработана под началом великого Стива Джобса, однако всегда находилась в тени Windows. Это связано еще и с тем, что ось устанавливалась исключительно на компьютеры Apple, хотя сегодня ее можно установить на любой ПК.
Одним из плюсов является относительно неплохая защита от вирусов, так как для этой ОС их крайне мало. И все же они есть.
Linux
Это общее название Unix-подобных операционных систем, которые основаны на одноименном ядре. Поскольку ядро представляет из себя открытое программное обеспечение, то какой-то официальной версии Linux нет и никогда не было — распространяется ПО в виде сборок и всегда только бесплатно.
Несмотря на то, что данная ось распространяется бесплатно, по последним прикидкам ее разработка обошлась в несколько миллиардов долларов, хотя дорабатывалась операционная система исключительно руками энтузиастов.
Linux пользуется неплохой популярностью как у пользователей, так и у различных компаний, в том числе государственных.
Android
А это — мобильная операционная система, созданная для планшетов, смартфонов, нетбуков и т.д. Ныне принадлежит интернет-гиганту Google, до этого разрабатывалась одноименной компанией.
По состоянию на текущий момент принадлежит более 70% рынка мобильных устройств. Это лидер, равных которому просто нет — именно на Android выпускается наибольшее число смартфонов и планшетов.
iOS
Операционная система используется исключительно на мобильных гаджетах компании Apple. Была разработана в 2007 году. Показали ее значительно раньше, нежели Android, поэтому если бы ось можно было устанавливать на устройства других компаний, возможно, сегодня она была бы намного популярнее Android.
У новых компьютерных пользователей обычно возникает масса вопросов, на которые необходимо получить ответы в наиболее понятной и доступной форме. Одним из них является следующий: "Что такое операционная система?". Давайте разберемся в нем.
Что такое и в чем состоит ее предназначение?
Она представляет собой специализированную оболочку, предназначенную для управления компьютером, запуска программ, обеспечения эффективной защиты хранимых на компьютере данных, выполнения разнообразных сервисных функций по запросам от программ и пользователей. Услугами пользуется любая программа, поэтому работа может осуществляться исключительно под управлением определенной ОС. Только при выполнении этого условия можно рассчитывать на слаженную деятельность компьютера.
Обязательные части, входящие в состав следующие:
Ядро, которое представляет собой командный интерпретатор, то есть своеобразный переводчик, переносящий запросы от пользователей или программ в понятный для физических компонентов компьютера вид;
Специализированные программные компоненты, ориентированные на управление разнообразными устройствами, которые включены в состав компьютера, их принято называть драйверами;
То есть удобная оболочка, посредством которой и осуществляется основное общение.
Что такое операционная система и что входит в ее состав?
ОС представляет собой комплекс, сформированный из связанных между собой программ, который предназначен для организации удобного взаимодействия пользователя и компьютера, а также для выполнения остальных программ. Важно понимать, что установка второй операционной системы возможна только на другой так как у каждой из них имеются собственные модули и компоненты. Можно рассмотреть которая состоит из вполне конкретных компонентов и модулей:
Ядро системы или базовый модуль предназначен для управления работой программы и файловой системы, обеспечивая удобный доступ к ней, а также обмен файлами между периферийными устройствами;
Командный процессор создан для расшифровки и исполнения пользовательских команд, которые поступают обычно посредством клавиатуры;
Драйвера для предназначены для обеспечения согласованности работы устройств и процессора, они необходимы в связи с тем, что каждое из периферийных устройств обрабатывает информацию по-разному и с разной скоростью;
Утилиты, представляющие собой дополнительные сервисные программы, делающие процесс пользовательского общения с компьютером многосторонним и максимально удобным.
Если с тем, что такое операционная система, все более или менее понятно, то можно рассмотреть вопросы, связанные с ее загрузкой. Файлы, входящие в состав ОС, хранятся на диске. Известно, что для выполнения программ они должны находиться в оперативной памяти. Для начала должна быть выполнена программа загрузки, изначально отсутствующая в оперативной памяти. И тут есть выход - ОС поэтапно загружается в оперативную память.
Первый отрезок системы загружается из где находятся все программы тестирования блоков питания ПК. Они выполняются моментально после поступления первых токовых импульсов. В это же время на начальном секторе диска запускается программа загрузки, берущая управление на себя. Это приложение ищет базовый модуль ОС, а потом передает ему управление. Загрузчик из базового модуля отыскивает все остальные компоненты и загружает их в ОЗУ. Когда ОС загружена, управление вручается командному процессору, после чего пользователь может вступать во взаимодействие с системой. Мобильные операционные системы работают по схожему принципу, однако, с некоторыми видоизменениями, связанными с особенностью устройств.
Такой принцип распространяется абсолютно на все современные ОС.
