Операционные системы окружают пользователей повсеместно – они являются основным программным обеспечением компьютеров, ноутбуков, мобильных и сетевых устройств и даже некоторых современных автомобилей. Без них полноценное функционирование большинства оборудования не представляется возможным. Существуют различные виды ОС, каждый из которых обладает ключевыми особенностями. Зная о них, пользователь сможет подобрать оптимальную ОС для того или иного устройства.
В данной статье операционные системы будут рассмотрены более подробно. Предстоит изучить их состав и основные элементы, виды и особенности. Соответствующие данные пригодятся как администраторам и иным специалистам в IT, так и обычному пользователю.
Определение
Операционная система (от английского Operating System) – это базовый комплекс управляющих и обрабатывающих программ, обеспечивающий эффективное манипулирование аппаратными средствами устройства, работы с файлами, ввод-вывод данных и дальнейшее управление ими. Соответствующее ПО отвечает за выполнение прикладных приложений и утилит, а также за взаимодействие с пользователями.
Операционные системы позволяют абстрагироваться от деталей и особенностей реализации аппаратного обеспечения, предоставляя разработчикам программ, а также среднестатистическим клиентам минимально необходимый набор функций через дружественный интерфейс.
Основное понятие
Операционные системы являются своеобразной основой программного обеспечения вычислительных машин, а также их связей. Ключевая идея ОС заключается в том, что имеющаяся совокупность, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям, соответствует рассмотрению по типу «сверху вниз».
Позиция «снизу вверх» позволяет понять операционные системы как некоторые механизмы, распределяющие и управляющие всеми компонентами и ресурсами ВМ и ВС. Цель – обеспечение максимальной эффективности их дальнейшего функционирования.
ОС – это основное обеспечение. Является его ключевой частью. Соответствующее программное обеспечение дает пользователям возможность взаимодействовать с системой, оборудованием и периферией без непосредственного вникания в технические и механические аспекты процессов.
Наиболее популярные ОС:
- MacOS;
- Windows;
- MS DOS;
- Unix;
- Linux.
Windows, Linux и MacOS встречаются на большинстве современных устройств. С ними проще всего взаимодействовать. Но перед выбором конкретного варианта необходимо получше разобраться в составе операционных систем, их назначении и основных возможностях.
Ключевые функции
ОС – это программная совокупность, которая управляет ресурсами компьютера. Она осуществляет к ним доступ, управляет процессами, а также вводит и реализовывает разнообразные абстракции и иные функции.
В качестве элементов ос выделяют три ключевые составляющие:
- абстракции – процессы, сокеты, адресное пространство, файлы, потоки;
- функции – создание, запись, управление, открытие, распределение;
- конкретные реализации – архитектуры (монолитные, гибридные, модульные) и алгоритмы (LRU, EDF).
Основными функциями операционной системы являются следующие операции:
- Управление устройствами компьютера (его ресурсами). Это согласованная работа всех аппаратных средств ПК: стандартизированный доступ к периферийным устройствам, управление оперативной памятью, взаимодействие с видеокартой и так далее.
- Непосредственное управление процессами. Сюда относят выполнение программ, а также их дальнейшее взаимодействие с элементами компьютера.
- Управление доступом к данным на энергозависимых носителях (жесткий диск, компакт-диск и так далее). Обычно реализация происходит с помощью файловой системы.
- Ведение файловой структуры. Это удаление, хранение файлов на носителях, изменение и создание документов разных форматов.
- Пользовательских интерфейс. С его помощью обеспечивает нормальное взаимодействие компьютера, его устройств, системы и пользователя. Обычно клиент может работать с ПК или телефоном без особых знаний, навыков и умений.
Дополнительными функциями являются следующие операции:
- выполнение задач (многозадачность);
- взаимодействие между процессами: взаимная синхронизация, обмен данными;
- защита пользовательских данных, программ от злоумышленников и вредоносного ПО;
- разграничение прав доступа;
- многопользовательский режим работы с поддержкой аутентификации и авторизации.
ОС имеют различные цели и задачи. Они предоставляют доступ к ресурсам вычислительной системы, а также управляют ими. Воспользоваться ОС сможет как разработчик, так и обычный пользователь.
Цели и реализации
К главным целям операционной системы относят:
- эффективное использование всех имеющихся ресурсов «основного» устройства (того, где установлено программное обеспечение);
- повышение производительности работы программистов;
- простоту, гибкость, надежность и эффективность организации вычислительного процесса%
- независимость прикладных программ от аппаратного обеспечения.
Функцией oc является распределение процессов, памяти, данных и устройств между процессами, запущенными на устройстве. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины так, чтобы обеспечить предельную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть реактивность или пропускная способность.
Операционная система отвечает за реализацию:
- пользовательского интерфейса (командного/текстового и графического);
- распределения ресурсов между клиентами;
- работы в сетях различного типа: локальных, глобальных;
- возможности работы с общими данными в режиме коллективного (общего) пользования;
- планирования доступа клиентов к общим ресурсам на устройстве;
- эффективного выполнения операций по вводу-выводу;
- восстановления данных и вычислительного процесса при возникновении разных сбоев, ошибок, неполадок.
Для того, чтобы управлять ресурсами, разные ОС задействуют совершенно разные алгоритмы. Это определяет облик операционных «приложений», включая параметры производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Пример – алгоритм управления процессором в большей степени определяется, является ли ОС системой разделения процессорного времени, пакетной обработки или реального времени.
Структура и состав
Определение ОС уже понятно. Оно тесно связано с самим понятием компьютера. Если кратко, то ПК – это связь процессора, памяти и устройств ввода-вывода. Соответствующая информация необходима для того, чтобы понять, что входит в структуру рассматриваемого обеспечения.
Основные компоненты операционной системы – это:
- Управление файловой системой. Термин, означающий процесс работы компьютера, сводимый к обмену файлами и документами между устройствами. В операционной системе есть так называемые программные модули. Они и обеспечивают управление ФС.
- Командный процессор. Специальная программа, запрашивающая у пользователя команды. Отвечает за их обработку и выполнение.
- Драйверы. Специальное программное обеспечение. Обеспечивает управление работы устройств, согласование информационного обмена между подключенными компонентами. Позволяют настраивать некоторые параметры устройств.
- Графический интерфейс. Сюда входят все элементы ОС, которые упрощают работу пользователя с компьютером.
- Сервисные программы или утилиты. Описать их кратко можно как программы, дающие возможность обслуживания дисков, выполнения операций с файлами, работы в компьютерных сетях и так далее.
- Справка. Сюда входят документации и «подсказки». Они позволяют оперативно получать информацию о функционировании операционной системы, а также ее отдельных модулей.
Модули бывают двух видов: ядро и вспомогательными блоками. Первая группа – это модули, которые выполняют основные функции операционной системы. Являются центральной частью ОС. Соответствующий элемент реагирует на события для их последующей обработки. Вторая группа выполняет вспомогательные функции ОС.
Определение ядра может трактоваться как «сама операционная система». Этот компонент отвечает за:
- обработку запросов приложений и системные вызовы;
- обработку запросов оборудования;
- работу с исключительными ситуациями;
- реализацию многопользовательского режима доступа.
Существуют различные формы представления операционных систем по типу интерфейсов. Эта информация пригодится тем, кто не знает, с какой ОС начать первую работу.
Классификация по интерфейсам
Если кратко рассмотреть классификацию операционных систем по пользовательскому интерфейсу, то можно выделить такие варианты:
- текстовые (линейные);
- графические;
- речевые.
Пользовательский интерфейс – это набор приемов взаимодействия пользователя (клиента) с приложением. Он включает в себя общение клиента с программой, а также непосредственный язык (способ) «ведения диалога».
Тестовые
Линейные операционные системы отвечают за реализацию интерфейса через командную строку. Здесь основным устройством управления выступает клавиатура. Команда набирается и отображается на дисплее устройства. Окончание ввода – это нажатие на кнопку Enter.
Для того, чтобы работать с линейными операционными системами, требуется изучить командный язык соответствующей среды. Это – первый тип ОС, который вообще появился. Сегодня он широко применяется на серверах.
Графические
Графические операционные системы, если описывать их кратко – это взаимодействие активных и пассивных графических экранных элементов. Обеспечивается управление при помощи мышки и клавиатуры. Активный компонент манипулирования – курсор, отображаемый на дисплее.
Пассивные элементы — компоненты управления приложений графического характера (кнопки, переключатели, значки, флажки, раскрывающиеся списки и так далее). Наглядный пример таких систем – Windows. Стартовый экран тут – это объект, который носит название рабочего стола.
Рабочий стол – специализированная графическая среда, на которой отображаются различные объекты (каталоги и файлы), а также элементы управления.
Здесь операции можно выполнять различными способами:
- через панель инструментов;
- при помощи системы окон;
- посредством строки меню и так далее.
Основу составляют организованные систем окон и иных графических объектов.
Речевые
Такие операционные системы задали новую направленность разработки. Здесь на дисплее при помощи речевых команд происходит перемещение от одних поисковых образов к другим. Разбираться в особенностях меню не придется. Экранные образы будут однозначно указывать дальнейший путь перемещений от одних поисковых образов к другим при помощи семантических связей.
Как загружается
Понятия операционных систем и их видов рассмотрены. Теперь можно изучить загрузку ОС на устройстве. Эта информация пригодится преимущественно IT-специалистам.
Упомянутая процедура осуществляется в несколько этапов:
- Запуск компьютерного устройства. На процесс подается напряжение. Его электрические составляющие запускаются. Это – кратчайшая форма описания соответствующей операции.
- Исполнение инструкции с фиксированного, аппаратно вшитого в него адреса. Там расположена POS-система, которая отвечает за проверку работоспособности основных элементом ВС.
- Управление переходит к BIOS. Такое название носит некая система ввода-вывода. Она инициализирует основные устройства ввода-вывода информации.
- BIOS обращается к загрузочному устройству. Он считывает первых блок информации, на котором должен располагаться загрузчик. При его обнаружении происходит перенаправление управляющих полномочий.
- Загрузчик производит загрузку и передачу компонентов операционной системы в память. Далее передает «полномочия» ОС.
- Осуществляется запуск таймера возврата управления и создание процесс-пользователя. От последнего процессы начинают множиться.
Для пользователя в большинстве случаев ничего особенного не происходит – компьютер просто включается и показывает «картинку» рабочего стола.
Самые популярные ОС
В 21 веке операционных систем стало очень много. Все они позволяют пользователю взаимодействовать с устройствами через специализированное программное обеспечение. Самые популярные ОС – Linux, MacOS и Windows. Их рассмотрим более подробно.
Windows
Занимает 90% мирового рынка. Самый распространенный и популярный вариант графических операционных систем. Обладает:
- Доступностью.
- Количеством программного обеспечения. Для платформы ежегодно создаются тысячи интересных и полезных приложений, игр.
- Качественной поддержкой развлекательного программного обеспечения. На Windows проверяются инновационные игровые технологии.
- Поддержкой специфического ПО. Windows – своеобразный мировой стандарт, поэтому многие приложения работают только на ней. Пример – банковские клиенты большинства финансовых организаций.
Но Windows не выделяется системой безопасности – ОС данного семейства часто поражаются вирусами и шпионами. Работают нестабильно, но регулярно обновляются. Зато графическая составляющая тут находится на высоте. Это отличный вариант для новичков.
MacOS
Разработка MacOS ведется компанией Apple. Занимает всего 9% на мировом рынке. На базе MacOS работают все компьютеры и ноутбуки Apple. Она:
- стабильна и безопасна;
- обладает внушительным пакетом уникального программного обеспечения;
- входит в состав экосистемы Apple;
- имеет iCloud.
Для того, чтобы использовать MacOS, придется потратиться. Это – операционная система, нацеленная преимущественно на работу – игр на нее критически мало. Еще один недостаток – это слабое применение в бизнесе.
Linux
Linux сегодня занимает меньше 1% на мировом рынке, но популярность этой ОС растет. Она распространена на мобильных устройствах и серверах.
К преимуществам Linux относят:
- поддержку сообществом;
- универсальность;
- доступность;
- скорость работы;
- уровень безопасности.
С Windows данная ОС не совместима. А для того, чтобы пользоваться Linux, нужно осваивать терминал – лишь так удастся обеспечить полноценное управление. Графический интерфейс тут есть, но он не позволяет раскрыть весь потенциал. Также отмечается несовместимость большинства оборудования (особенно старого) с Linux.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
