Что такое операционная система и для чего она нужна
Операционная система — зачем она нужна на компьютере
После первого запуска компьютера ваше знакомство начинается с программным обеспечением. И первое, что вы видите на экране – это операционная система, её загрузка и приветствие, которая открывают перед вами рабочий стол. Существует много операционных систем, мы рассмотрим самые популярные и распространённые, которые вы можете встретить на стационарных и портативных компьютерах и мобильных устройствах.
Что такое Операционная Система?
Операционная система (ОС) – самое важное программное обеспечение, которое работает на компьютере. Она управляет компьютерной памятью, процессами и всем прикладным программным обеспечением (программами) и оборудованием. Она также позволяет вам общаться с компьютером, не зная, «компьютерного языка». Без операционной системы вы не сможете использовать компьютер по назначению.
Загрузка операционной системы.
Вы, наверное, слышали фразу загрузить компьютер, но знаете ли вы, что это значит? Загрузка — это процесс, который происходит, когда вы нажимаете кнопку питания, чтобы включить компьютер. Во время этого процесса (который может занять некоторое время), компьютер делает несколько вещей:
Когда операционная система запущена, она управляет всем программным и аппаратным обеспечением на компьютере. В процессе работы компьютера, множество различных программ, работают одновременно, и все они должны иметь доступ к ресурсам компьютера (процессору, оперативной памяти, жёсткому диску). ОС координат всё это, чтобы убедиться, что каждая программа получает, что ей нужно. Без ОС, программное обеспечение не может общаться с оборудованием, а компьютер в таком случае бесполезен.
Типы операционных систем
Сегодня новые компьютеры идут с предустановленной операционной системой. Большинство людей используют ту операционную систему, которая поставляется с компьютером, но её можно модернизировать или даже переустановить на другую. Тут достаточно знать базовые основы работы с ОС, и вы сможете работать за любым компьютером.
Рассмотрим три наиболее распространённые ОС для персональных компьютеров Microsoft Windows, Apple macOS, и Linux.
Современные операционные системы используют Графический Интерфейс Пользователя, или GUI, который позволяет использовать мышь, наводить указатель на значки, кнопки, меню и всё это наглядно отображаются на экране с помощью комбинации графики и текста.
У каждого GUI свои стили, даже версии ОС отличаются стилем и оформлением. Но, это никак не затрудняет работу на компьютере, наоборот, только делает её проще.
Если вернутся немного в прошлое, то перед графическим интерфейсом, компьютеры имели интерфейс командной строки — это означало, что пользователь должен был вводить команды в командной строке, а компьютер отображал это в виде текста на чёрном экране. Тогда это было фантастикой, а сегодня покажется обычному пользователю медленным и неудобным.
Microsoft Windows
Корпорация Microsoft создала операционную систему Windows в середине 1980-х годов. На протяжении многих лет, было много разных версий этой ОС. Современные ПК работают на 10 версии ОС, но можно встретить компьютеры, которые работают на более ранних версиях, даже на Windows XP. Windows поставляется предустановленные копии на большинство новых компьютеров, что помогло сделать её наиболее популярной операционной системой в мире.
Если вы покупаете новый компьютер или обновление до новой версии Windows, вы можете выбрать одну из нескольких версий Windows, таких как Домашняя (Home), Профессиональный (Professional), и Максимальная (Ultimate), которые в свою очередь также могут подразделяться на базовые и расширенные.
Apple macOS
macOS — это линейка операционных систем, созданных компанией Apple Inc. Она поставляется с предустановленной на все новые компьютеры Macintosh. Все последние версии известны как macOS и номер, версия системы. Каждая версия имеет кодовые имена Mountain Lion Горный Лев (2012 г.), Lion Лев (2011 г.), и Snow Leopard Снежный Барс (2009 г.). Apple также предлагает ОС под названием OS X Server, которая предназначена для работы на серверах.
По статистике доля macOS на рынке операционных систем составляет — 7.5% а начиная с января 2013 года – и того меньше. А вот процент пользователей операционной системы Windows (свыше 90%). Одна из причин этого заключается в том, что компьютеры Apple стоят дороже и не имеют такой совместимости, как компьютеры с ОС Windows, с другими программными продуктами. В нашей стране это наиболее актуальная причина. Однако, многие люди, попробовав в работе компьютеры Apple, предпочитают именно эти их и эту операционную систему.
Linux
Linux (произносится Линукс) — семейство open source операционных систем, что означает открытый программный код, они могут быть изменены и доработаны, а распространяются бесплатно с готовым набором программ для пользования. Это очень отличается от закрытого программного обеспечения, такого как Windows и macOS, которое могут изменить только в компании разработчика. Очевидно, что преимущества Linux, в том, что она бесплатна и есть много разных дистрибутивов* (или версии). Каждый дистрибутив имеет разные стили, и самым популярным из них относятся к Ubuntu, Mint, и Fedora.
Дистрибутив – это набор, комплекс программ собранный для выполнения определённых задач пользователя, объединены в единую систему установки и обновления.
Linux носит своё название в честь Линус Торвальдс (Linus Torvalds), который создал ядро Linux в 1991 году. Ядро — это компьютерный код, который образует центральную часть операционной системы.
И снова прибегнем к статистике, доля Linux менее 1% на рынке операционных систем. Однако не стоит забывать, что операционные системы на базе Linux для серверов являются лидерами среди конкурентов.
Мы поговорили о наиболее распространённых операционных системах, которые предназначены для настольных компьютеров и ноутбуков. А теперь немного поговорим о мобильных версиях ОС.
Операционные системы для мобильных устройств
Мобильные устройства такие, как смартфоны, планшетные компьютеры и mp3-плееры отличаются от настольных и портативных компьютеров не только технической частью, но и программной. На них устанавливают и операционными системами, которые предназначены специально для мобильных устройств. Примеры мобильных операционных систем: Apple iOS, Google Android и Windows Phone.
Операционные системы для мобильных устройств выполняют те же задачи, что и компьютерные, только графический интерфейс выглядит иначе. Здесь всё сделано для удобной работы на маленьких дисплеях. Работают жесты и множество других хитростей для удобной и комфортной работы.
И хотя ОС самая важная программа на компьютере или мобильном устройстве, её работу не замечают до тех пор, пока устройство не начинает тормозить, зависать и так далее. Тогда первым делом вспоминают об «операционке», так как именно она регулирует рабочие процессы в устройстве.
Друзья, поддержите нас! Поделитесь статьёй в социальных сетях:
Операционная система — что это такое, функции
Операционная система является неотъемлемой частью практически любого сложного компьютерного устройства. Мы видим ее на компьютерах, на смартфонах и даже на телевизорах.
ОС открывает множество возможностей для устройства, на котором она используется. Поэтому довольно важно знать, что она из себя представляет, на что способна и ее назначение.
Прошлый материал был посвящен тому, как сделать значок мой компьютер на рабочем столе Windows 10. Сейчас мы подробно разберем, что такое операционная система, дадим ей определение и рассмотрим зачем она нужна.
Что такое операционная система
Операционная система (ОС, OS) — это целый комплекс программного обеспечения, позволяющее управлять ресурсами устройства, на которое она установлена. Так, ОС полностью управляет всей начинкой/железом компьютера, ноутбука или, к примеру, смартфона. Она позволяет пользователю взаимодействовать с устройством и обеспечивает эффективное распределение вычислительных ресурсов между процессами.
ОС предоставляет разработчикам программного обеспечения простой интерфейс для создания программ, который значительно упрощает разработку. Важно отметить, что программы пишутся исключительно под отдельную OS. Подробно мы уже рассматривали это в материале — программа, что это.
В большинстве устройств именно операционная система является основной частью системного программного обеспечения. И, в зависимости от самой ОС, может предоставлять пользователю разный функционал. А чаще всего, к примеру, Windows позволяет пользователю самому устанавливать программное обеспечение и по желанию расширять возможности/функционал своего компьютера или ноутбука.
На данный момент самыми распространенными являются Windows и Unix, подобные системы, тот же Linux, Mac OS, Android, IOS и другие.
Интересно! Типы ОС мы подробно рассмотрели в материале — виды операционных систем. Там вы найдете всю нужную информацию с иллюстрированными картинками.
Стоит отметить, что не во всех устройствах используются ОС. К примеру, в простой технике она просто не нужна. Это те же магнитолы, простые приставки, кухонная техника. Т.е. в той, где по сути выполняется одна простая программа при включении.
А вот, если уже нужно выполнение нескольких разных программ, единый механизм хранения данных, вариативность и графический интерфейс, то ОС уже необходима.
Ядром операционной системы называется самая важная ее часть, которая управляет выполнением процессов и всеми ресурсами компьютера/устройства. Оно предоставляет запускаемым процессам доступ к этим ресурсам и координирует их работу.
Назначение операционной системы
Выделим два главных назначения, зачем она вообще нужна на компьютере, смартфоне или другом сложном компьютерном устройстве.
1. Управление всей начинкой/железом устройства. Обеспечивает его работу, взаимосвязь, контролирует все процессы.
2. Позволяет пользователю взаимодействовать с устройством на понятном ему языке. В зависимости от устройства, тип взаимодействия может отличаться. Современные OS обладают графической оболочкой и предоставляют управление разными способами.
Благодаря ОС у нас есть возможность вообще пользоваться различными девайсами и компьютерами, устанавливать на них программы и приложения.
Функции операционной системы
Функции ОС зависят от того, какие возможности вложили в нее разработчики и от установленного железа в устройстве/компьютере. Но есть самые основные, присущие всем ОС:
Также есть и множество дополнительных функций, которые уже зависят от типа ОС. К примеру, многопользовательский режим, сетевые операции или режим защиты.
Немного истории появления операционных систем
С появлением первых компьютеров, операторы оборудования для выполнения определенных операций вводили команды/код на машинном языке. Это были довольно длинные и сложные строчки кода, которые приходилось каждый раз вводить вручную.
Чтобы минимизировать их и упростить обращение с ПК, разрабатывались специальные служебные программы и библиотеки к ним. Так, у операторов появилась возможность избавиться от многократного ввода одних и тех же длинных строчек кода, за счет запуска этих программ. Это были 1 940-е года, именно эти служебные программы и принято считать предшественниками нынешних операционных систем.
Нужен был полноценный комплекс программного обеспечения, который позволял пользователю управлять компьютером максимально просто и значительно увеличивал бы эффективность работы. Так, уже в 1 950 годах были сформированы идеи, которые будут определять функционал будущих ОС. Это:
Первые ОС, типа MS-DOS не обладали графическим интерфейсом и использовались в большинстве своем только узким кругом лиц. С появлением же первой Windows в 1 985 году все изменилось, ею было удобно пользоваться, она была с графическим интерфейсом. Именно тогда компьютеры и стали набирать популярность.
Интересно! Первой самой популярной операционной системой в мире стала Windows 95. А сейчас это место принадлежит Windows 10.
В заключение
Эта была основная информация по этой теме, которую необходимо знать. С развитием технологий, они будут меняться и улучшаться, но одно ясно точно — эта часть IT индустрии не исчезнет никогда.
Зачем нужна операционная система? Плюсы и минусы 3-х основных ОСей
При использовании современных гаджетов часто можно услышать вопрос об операционной системе, многие люди даже не задумываются что же это такое. Все знают, что на их компьютерах находится ОС, но при объяснении этого понятия часто возникают проблемы. Данная статья поможет разобраться в этом вопросе.
Что такое Операционная Система
Операционная система — это комплект программ, управляющий памятью и процессами компьютера, смартфона или другого устройства и являющийся главной его частью.
ОС выглядит как рабочий стол с визуальным интерфейсом. Благодаря этому пользователи играют в игры, пишут документы и работают, ищут информацию в интернете. Операционная система нужна для того, чтобы решать много разных задач.
Как работает ОС
Когда происходит нажатие кнопки включения компьютера, операционная система загружается. В это время компьютером выполняются такие функции:
Какие задачи выполняет современная ОС
Функции ОС
Какие операционные системы существуют
Microsoft Windows
Это первая операционная система, имеющая интерфейс, к которому привык современный пользователь. Windows была выпущена в 1985 году. До этого существовал MS DOS, имеющий вид оболочки, в которую вводятся команды.
Выглядело это вот так.
А вот так выглядела первая версия Windows.
На данный момент новейшей версией является Windows 10
Преимущества Windows
Недостатки
Linux
Эту ОС выпустили в 1991 году. Попытки конкуренции с Windows оказались неудачными, популярность эта операционная система так и не завоевала.
Плюсы
Минусы
Apple Mac OS X
Эту ОС поддерживает только техника Apple, она не совместима с устройствами других производителей.
Достоинства
Недостатки
ОС для мобильных устройств
Все ОС, о которых говорилось выше разработаны специально для настольных компьютеров и ноутбуков. Телефоны, смартфоны и планшеты имеют свои операционные системы. Они не такие функциональные, но хорошо справляются с основными задачами. Например, можно скачивать и пользоваться приложениями, смотреть фильмы, работать с информацией в интернете и даже создать документ.
В настоящее время существуют:
Автор, специалист в сфере IT и новых технологий.
Получил высшее образование по специальности Фундаментальная информатика и информационные технологии в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова. После этого стал экспертом в известном интернет-издании. Спустя время, решил попробовать писать статьи самостоятельно. Ведет популярный блог на Ютубе и делится интересной информацией из мира технологий.
Для чего нужна операционная система
Что такое операционная система, и зачем она нужна
Операционная система, или по-другому ОС – это одно из понятия связанных с компьютерами, и является основной системой, благодаря которой данная техника и работает. По сути это пакет различных программ, которые взаимодействуя, позволяют компьютеру слажено и правильно работать.
Если техника не оборудована операционной системой, компьютер не будет работать вообще. Этот комплекс программ состоит из трех основных компонентов: ядра, драйверов и интерфейса, каждый из них соответственно работает на благо, самого компьютера, подключенных устройств и пользователя.
Главный инструмент программного обеспечения компьютера называется процессор, который нацелен на выполнение команд со стороны пользователя. А чтобы техника работала слажено, понадобиться подключить дополнительные устройства, например, клавиатуру, мышку, монитор и так далее. Для этой цели, ОС уже обеспечена, автоматическими драйверами, для их подключения. Самые первые операционки обладали только необходимыми функциями, а интерфейс при включении устройства оставался серым и невзрачным.
Сегодня же операционные системы современности, стали более усовершенствованными, как в области функциональности, так и по красоте интерфейса, и возможностей украшения главного рабочего стола. Стоит купить windows 8 профессиональная, можно испробовать все возможности компьютера в работе, или воспользоваться домашними версиями системы, для домашнего пользования, и развлечений. Если сегодня даже на многие модели смартфонов и планшетов устанавливается операционная система, то можно понять насколько расширились и продвинулись новые технологии в области электроники. Без нее, эти устройства – просто кучка мусора и металла. А вот новые системы дают много новых возможностей, с каждым разом все более усовершенствуясь.
Что такое операционная система
Сейчас не то что компьютеры, но и смартфоны, и планшеты, и даже обычные мобильники, да что там говорить – телевизоры, имеют свою операционную систему. В общем, все, что имеет процессор, рано или поздно оснащается операционной системой. Большинство, например, привыкло к системе Windows или Android… Только о самой сути этих штук мало кто думает, воспринимая как данность, а когда начинаются проблемы с операционкой – это подобно концу света…
Давайте сначала разберемся, что такое операционная система в принципе, а уже потом – для чего она нужна. Хотя второй вопрос к тому времени будет ясен сам собой.
Для чего нужна операционная система
Давайте представим гипотетическое устройство совсем без операционной системы и без всяких дополнительных программ. Пусть это будет, например, «пустой» компьютер, только что из магазина. У него, как и положено, есть куча встроенных устройств – винчестер, видеокарта, DVD, порты USB и еще много всего невидимого глазу. Кроме того, есть и внешние устройства – клавиатура, мышь и т.д.
Включаем компьютер и видим… Да ничего не видим. Он включается, выполняет стандартную программу загрузки, и все на этом. Дальше он просто не знает, что ему делать. Мало того, он даже не знает, как нам об этом сообщить, и как вообще с нами общаться. А все потому, что на нем нет никакой операционной системы.
Итак, операционная система – это просто программа, которая обеспечивает общение человека и компьютера, и делает это в удобном виде. Но это еще не все – она «знает», как работать с разными своими устройствами.
Первые операционные системы были простыми на вид – например, известная всем система MS-DOS, из которой и вырос потом Windows. Там была командная строка с курсором и стандартный набор команд, которые надо было писать. Например, пишем команду «dir c:» — операционная система вызывает подпрограмму, которая обращается к винчестеру и строит список файлов и каталогов на диске «С», а затем другая подпрограмма выводит этот список на экран. В результате работы этой команды мы видим содержимое диска «С», вот и все. Другие команды выполняют другие действия, но суть такова – каждая из них представляет собой отдельную программу (подпрограмму, как часть всей системы), для выполнения этого действия.
Со временем суть не поменялась, просто набор подпрограмм в системе увеличился. Например, вместо командной строки и курсора на экран стали выводить картинки – иконки. Так появился графический интерфейс, более красивый и удобный. Теперь операционная система просто следит, на какую картинку мы ткнем мышкой, и потом вызывает соответствующую подпрограмму или их последовательность.
Для работы с разными устройствами в операционной системе должны быть драйвера – специальные файлы, где находятся подпрограммы для разных действий на этих устройствах. Эти все устройства выпускают разные фирмы, все они устроены и работают по-разному, поэтому и драйвера у всех разные. Установив их, мы как бы добавляем в операционную систему инструкции, как работать с неведомыми ей штуками, и она начинает этим пользоваться.
Что такое операционная система и для чего она нужна
Что такое операционная система и зачем она нужна?
Операционная система – это главная, основная программа компьютера, благодаря которой и функционируют все другие компьютерные приложения и программы.
Операционных систем существует совсем небольшое количество. Самая удобная и простая из них – система Windows. Именно поэтому она является самой распространенной. Под её управлением работает около 80% всех компьютеров в мире. Несмотря на свою простоту, установка windows 7 на ноутбук, нетбук или компьютер, или просто установка виндовс качественно и в полной мере может быть осуществлена только специалистом.
Существует множество версий этой системы, сейчас самые современные и актуальные из них – 7, 8, 10, XP, Vista. Наша компания оказывает услуги по установке операционных систем на компьютеры и ноутбуки.
XP
XP была выпущена в октябре 2001 года. Название происходит от английского слова eXPerience, что переводится как «опыт». Это многопользовательская многозадачная 32-разрядная операционная система с графическим интерфейсом. Существует две ее версии: Home Edition и Professional Edition.
Не смотря на появление более новых систем, Windows XP по-прежнему пользуется популярностью. Компания Microsoft постоянно выпускает пакеты обновлений для своих операционных систем, которые устраняют выявленные проблемы и открывают новые возможности использования. Именно установка виндовс этой версии лучше всего подходит для нетбука или старого ПК.
Vista
Vista была выпущена в ноябре 2006 г. Иногда для обозначения этой операционной системы используется аббревиатура «WinVI», где VI обозначает и сокращение от Vista, и номер версии, написанный римскими цифрами. Данная версия является исключительно клиентской системой, ее серверный аналог называется Windows Server 2008.
Инновацией в функционале Vista является гибридный спящий режим (гибернация), благодаря которой содержимое оперативной памяти дополнительно записывается на жесткий диск, но из самой памяти также не удаляется. Этот режим позволяет компьютеру восстанавливать работу, используя информацию из ОЗУ, в случае если питание не отключалось.
Винду этой версии устанавливают крайне редко.
7 (или «Seven»)
«Семерка» была создана в июле 2009 года. Новейшая операционная система, упрощающая выполнение повседневных задач. Если вас заинтересуют возможности этой системы, то вы можете вызвать мастера для установки Windows 7 на ноутбук или ssd диск в нашей компании.
В этой версии ОС на рабочем столе можно выполнять больше действий, чем в предыдущих версиях. Появились три новые эффективные функции рабочего стола:
Aero Shake – встряхиванием мыши сворачиваются все окна, кроме активного; повторное встряхивание отменяет команду.
Aero Peek – функция, делающая прозрачными все открытые окна для быстрого просмотра содержимого.
Snap – функция, изменяющая размеры окон в зависимости от их расположения.
Возможным стал показ изображений в виде слайдов прямо на поверхности рабочего стола. Панель задач стала значительно проще. «Семерка» – очень быстрая операционная система. Максимальная скорость работы достигается, когда windows 7 устанавливают на ssd диск.
Если вас заинтересовала эта версия операционной системы, то установка виндовс 7 на ноутбук может быть выполнена нашими мастерами в кратчайшие сроки. Кроме этого, вам будет предложена установка драйверов и дополнительных программ.
8 (или «восьмерка»)
«Восьмерка» — операционная система следующая в линейке за 7. Поступила в официальную продажу 26 октября 2012 года. В отличие от предыдущих версий использует новый интерфейс под названием Metro.
Данная операционная система имеет множество нововведений: система распознавание голоса и голосовое управление, улучшенная работа виртуализации, поддержка беспроводных и стереоскопических дисплеев и др. Кнопка Пуск и классическое меню заменено на специальный экран Start.
Здравствуйте, дорогие друзья и читатели блога «Компьютер и Интернет помощник». В сегодняшнем моем десятом по счету выпуске я, недолго думая, решил рассказать что такое операционная система windows и зачем она нужна, а также рассказать немного о разработчике этой системы, о том какую из всех версий windows лучше всего использовать на компьютере и какие еще операционные системы существуют.
Зачем нужна операционная система?
Она нужна для того чтобы компьютер работал исправно, иначе говоря, без него на экране монитора включался бы чёрный экран. Ведь для того, чтобы компьютеру понимать нас, ему нужно думать, а делать это ему помогает операционная система.
Благодаря ей, вы без проблем можете играть в любимые игры, смотреть фильмы и пользоваться соц. сетями, типа Вконтакте и Фэйсбука. Надеюсь, вы поняли для чего она нужна. А если вам что-то непонятно вы всегда можете спросить у меня.
Список операционных систем
Хоть операционная система windows, использующаяся на большинстве компьютеров во всём мире и является на данный момент самой популярной и на мой взгляд, самой лучшей ОС, но она далеко не единственная в своем роде, так как кроме неё ещё существуют:
Выше я перечислил три наиболее популярные операционные системы. Они, конечно же, популярны, но до самого Виндовса им далеко. Ведь по данным NetMarketShare, операционная система windows занимает около 91% рынка, что говорит о его значительном превосходстве над своими конкурентами.
Версии ОС windows
Хоть и самой новой из них является 10-я версия, но наиболее распространённой на данный момент считается 7-ая.
Так что я лично советую 7-ю версию windows, так как она для меня наиболее интуитивно понятная чем 10 и более современная чем XP.
Кстати, может быть и не по теме, но продолжая о седьмой версии windows, хотелось бы ещё добавить, что если вы только недавно установили её на свой компьютер и не знаете где активировать, то об этом можно узнать в статье, как активировать windows 7 максимальная за три минуты.
Теперь, пожалуй, можно завершать статью. Надеюсь, вы поняли что такое операционная система windows и зачем она нужна, а также какую операционную систему лучше всего ставить на компьютер. А на этом я с вами прощаюсь, всем удачи и до скорого!
Операционная система
У этого термина существуют и другие значения, см. Операционная система (значения). Запрос «OS» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — 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.
В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.
Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см.: интерфейс программирования приложений).
В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS).
Схема, иллюстрирующая место операционной системы в многоуровневой структуре компьютера
Функции
Компоненты операционной системы:
Понятие
Существуют две группы определений операционной системы: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который связан с вопросом, в каких случаях требуется операционная система.
Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры, содержащиеся во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), простейших сотовых телефонах, постоянно исполняют лишь одну программу, запускающуюся по включении. Многие простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске.
Операционные системы нужны, если:
Таким образом, современные универсальные операционные системы можно охарактеризовать, прежде всего, как:
Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой операционной системе. В составе операционной системы различают три группы компонентов:
Большинство программ, как системных (входящих в операционную систему), так и прикладных, исполняются в непривилегированном («пользовательском») режиме работы процессора и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ресурсам ядра, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что система (точнее, её ядро) управляет оборудованием.
В определении состава операционной системы значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав операционной системы включают и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков).
Эволюция и основные идеи
Предшественником операционных систем следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).
В 1950—1960-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.
Пакетный режим
Необходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлению концепции «пакетного режима» исполнения программ. Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём система может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.
Разделение времени и многозадачность
Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ.
Необходимость в разделении времени (многозадачности, мультипрограммировании) проявилась ещё сильнее при распространении в качестве устройств ввода-вывода телетайпов (а позднее, терминалов с электронно-лучевыми дисплеями) (1960-е годы). Поскольку скорость клавиатурного ввода (и даже чтения с экрана) данных оператором много ниже, чем скорость обработки этих данных компьютером, использование компьютера в «монопольном» режиме (с одним оператором) могло привести к простою дорогостоящих вычислительных ресурсов.
Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами. При этом часть задач (таких как ввод или редактирование данных оператором) могла исполняться в режиме диалога, а другие задачи (такие как массивные вычисления) — в пакетном режиме.
Разделение полномочий
Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности изменения исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой программой (намеренно или по ошибке), а также изменения самой системы прикладной программой.
Реализация разделения полномочий в операционных системах была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора — «реальным» (в котором исполняемой программе доступно всё адресное пространство компьютера) и «защищённым» (в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенном при запуске программы на исполнение).
Реальный масштаб времени
Основная статья: Операционная система реального времени
Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовало реализации «реального масштаба времени» («реального времени») — синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами.
Включение функции реального масштаба времени позволило создавать решения, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и/или в режиме разделения времени).
Файловые системы и структуры
Постепенная замена носителей с последовательным доступом (перфолент, перфокарт и магнитных лент) накопителями произвольного доступа (на магнитных дисках).
Файловая система — способ хранения данных на внешних запоминающих устройствах.
> Существующие операционные системы Основная статья: Список операционных систем
UNIX, стандартизация операционных систем и POSIX
К концу 1960-х годов отраслью и научно-образовательным сообществом был создан целый ряд операционных систем, реализующих все или часть очерченных выше функций. К ним относятся Atlas (Манчестерский университет), CTTS и ITSS (Массачусетский технологический институт, MIT), THE (Эйндховенский технологический университет), RS4000 (Университет Орхуса) и др. (всего эксплуатировалось более сотни различных ОС).
Наиболее развитые операционные системы, такие как OS/360 (IBM), SCOPE (CDC (англ.)) и завершённый уже в 1970-х годах Multics (MIT и Bell Labs), предусматривали возможность исполнения на многопроцессорных компьютерах.
Эклектичный характер разработки операционных систем привёл к нарастанию кризисных явлений, прежде всего, связанных с чрезмерными сложностью и размерами создаваемых систем. Системы были плохо масштабируемыми (более простые не могли использовать все возможности крупных вычислительных систем; более развитые неоптимально исполнялись на малых или не могли исполняться на них вовсе) и полностью несовместимыми между собой, их разработка и совершенствование затягивались.
Задуманная и реализованная в 1969 году Кеном Томпсоном при участии нескольких коллег (включая Денниса Ритчи и Брайана Кернигана), операционная система UNIX (первоначально UNICS, что обыгрывало название Multics) вобрала в себя многие черты более ранних систем, но обладала целым рядом свойств, отличающих её от большинства предшественниц:
UNIX, благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды (среды разработки), обрела популярность сначала в университетах, а затем и в отрасли, получившей прототип единой операционной системы, которая могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, более того, могла быть быстро и с минимальными усилиями перенесена на любую вновь разработанную аппаратную архитектуру.
В конце 1970-х годов сотрудники Калифорнийского университета в Беркли внесли ряд усовершенствований в исходные коды UNIX, включая работу с протоколами TCP/IP. Их разработка стала известна под именем BSD (Berkeley Software Distribution).
Задачу разработать независимую (от авторских прав Bell Labs) реализацию той же архитектуры поставил и Ричард Столлман, основатель проекта GNU.
Благодаря конкурентности реализаций архитектура UNIX стала вначале фактическим отраслевым стандартом, а затем обрела статус и стандарта юридического — ISO/IEC 9945 (POSIX).
Только системы, отвечающие спецификации Single UNIX Specification, имеют право носить имя UNIX. К таким системам относятся AIX, HP-UX, IRIX, Mac OS X, SCO OpenServer, Solaris, Tru64 и z/OS.
Операционные системы, следующие стандарту POSIX или опирающиеся на него, называют «POSIX-совместимыми» (чаще встречается словоупотребление «UNIX-подобные» или «семейство UNIX», но оно противоречит статусу торгового знака «UNIX», принадлежащего консорциуму The Open Group и зарезервированному для обозначения только операционных систем, строго следующих стандарту). Сертификация на совместимость со стандартом платная, из-за чего некоторые системы не проходили этот процесс, однако считаются POSIX-совместимыми по существу.
К UNIX-подобным относятся операционные системы, основанные на последней версии UNIX, выпущенной Bell Labs (System V), на разработках университета Беркли (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD), на основе Solaris (OpenSolaris, BeleniX, Nexenta), а также Linux, разработанная в части утилит и библиотек проектом GNU и в части ядра — сообществом, возглавляемым Линусом Торвальдсом.
Стандартизация операционных систем преследует цель упрощения замены самой системы или оборудования при развитии вычислительной системы или сети и упрощении переноса прикладного программного обеспечения (строгое следование стандарту предполагает полную совместимость программ на уровне исходного текста; из-за профилирования стандарта и его развития некоторые изменения бывают всё же необходимы, но перенос программы между POSIX-совместимыми системами обходится на порядки дешевле, чем между альтернативными), а также преемственность опыта пользователей.
Самым заметным эффектом существования этого стандарта стало эффективное разворачивание Интернета в 1990-х годах.
Пост-UNIX-архитектуры
Коллектив, создавший UNIX, развил концепцию унификации объектов операционной системы, включив в исходную концепцию UNIX «устройство — это тоже файл» также и процессы, и любые другие системные, сетевые и прикладные сервисы, создав новую концепцию: «что угодно — это файл». Эта концепция стала одним из основных принципов системы Plan 9 (название было позаимствовано из фантастического триллера «План 9 из открытого космоса» Эдварда Вуда-младшего), призванной преодолеть принципиальные недостатки дизайна UNIX и сменившей «рабочую лошадку» UNIX System V на компьютерах сети Bell Labs в 1992 году.
Кроме реализации всех объектов системы в виде файлов и размещения их на едином и персональном для каждого терминала вычислительной сети пространстве (namespace), были пересмотрены другие архитектурные решения UNIX. Например, в Plan 9 отсутствует понятие «суперпользователь», и, соответственно, исключаются любые нарушения режима безопасности, связанные с нелегальным получением прав суперпользователя в системе. Для представления (хранения, обмена) информации Роб Пайк и Кен Томпсон разработали универсальную кодировку UTF-8, на сегодняшний день ставшую стандартом де-факто. Для доступа к файлам используется единый универсальный протокол 9P, по сети работающий поверх сетевого протокола (TCP или UDP). Таким образом, для прикладного ПО сети не существует — доступ к локальным и к удалённым файлам единообразен. 9P — байт-ориентированный протокол, в отличие от других подобных протоколов, являющихся блок-ориентированными. Это также результат работы концепции: доступ побайтно — к унифицированным файлам, а не поблочно — к разнообразным и сильно изменяющимися с развитием технологий устройствам. Для контроля доступа к объектам не требуется иных решений, кроме уже существующего в операционной системе контроля доступа к файлам. Новая концепция системы хранения избавила администратора системы от изнурительного труда по сопровождению архивов и предвосхитила современные системы управления версиями файлов.
Операционные системы, созданные на базе или идеях UNIX, такие как всё семейство BSD и системы GNU/Linux, постепенно перенимают новые идеи из Bell Labs. Возможно, эти новые идеи ждёт большое будущее и признание ИТ-разработчиков.
Новые концепции были использованы Робом Пайком в Inferno.
На основе Plan 9 в Испании разрабатываются системы Off++ и Plan B, носящие экспериментальный характер.
К попыткам создать пост-UNIX-архитектуру можно также отнести разработку системы программирования и операционной среды Оберон в Швейцарской высшей технической школе (ETH Zurich) под руководством профессора Никлауса Вирта.
Литература
Ссылки
В Викисловаре есть статья «операционная система»
Операционные системы (история • список)
Аспекты операционных систем (история • список)
В Викисловаре есть статья «операционная система»