#факты

Виды Операционных систем

Операционные системы предварительно устанавливаются на любой компьютер, который вы покупаете. Большинство людей используют ту операционную систему, которая уже была предустановлена при покупке компьютера, но при желании они могут обновить или установить другую.

Существуют три наиболее популярных операционных систем для компьютеров: Microsoft Windows, Apple Mac Os X и Linux.

Современные операционные системы используют Графический Интерфейс Пользователя (ГИП, по англ. GUI — Grafical user interface). GUI позволяет использовать мышь, клавиатуру и джойстик для управления экранными объектами (иконки, кнопки, значки, меню), представленные пользователю на дисплее, в виде сочетании графики и текста. Т.е. все четко и ясно показано на экране компьютера в виде графических изображений, что позволяет легко работать на компьютере с помощью мыши, клавиатуры и т.п.

GUI каждой операционной системы имеет свой внешний вид, поэтому если вы вдруг переключитесь на другую операционную систему, то на первый взгляд и ощупь незнакомая операционная система может показаться вам непривычным и неудобным. Тем не менее все они разработаны так, чтобы быть максимально простым в использовании.

Когда еще не было графического интерфейса GUI, компьютеры имели интерфейс командной строки. Это означает что пользователь должен был ввести каждый раз команду в компьютер, чтобы отобразить в экране только один текст.

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:

1. Запуск компьютерного устройства. На процесс подается напряжение. Его электрические составляющие запускаются. Это – кратчайшая форма описания соответствующей операции.
2. Исполнение инструкции с фиксированного, аппаратно вшитого в него адреса. Там расположена POS-система, которая отвечает за проверку работоспособности основных элементом ВС.
3. Управление переходит к BIOS. Такое название носит некая система ввода-вывода. Она инициализирует основные устройства ввода-вывода информации.
4. BIOS обращается к загрузочному устройству. Он считывает первых блок информации, на котором должен располагаться загрузчик. При его обнаружении происходит перенаправление управляющих полномочий.
5. Загрузчик производит загрузку и передачу компонентов операционной системы в память. Далее передает «полномочия» ОС.
6. 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.

Классификация операционных систем

Существует несколько классификаций ОС.

В зависимости от способа организации вычислений:

• Системы пакетной обработки – основной задачей является организация наибольшего количества вычислительных процессов за единицу времени. Определенные процессы объединяются в пакет, который затем обрабатывает ОС.
• Системы разделения времени – создание возможности единовременного взаимодействия с устройством сразу несколькими людьми. В порядке очереди каждый пользователь получает определенный промежуток процессорного времени.
• Системы реального времени – организация работы каждой задачи за определенный промежуток времени, присущий каждой конкретной задаче.

Классификация операционных систем

В зависимости от типа ядра:

• OС с монолитным ядром;
• OС с микроядром;
• OС с гибридным ядром.

ТОП-30 IT-профессий 2023 года с доходом от 200 000 ₽

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры
подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в
IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее
будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Александр Сагун
Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ ресурсов об IT-сфере

Только лучшие телеграм-каналы, каналы Youtube, подкасты, форумы и многое другое для того, чтобы узнавать новое про IT

ТОП 50+ сервисов и приложений от Geekbrains

Безопасные и надежные программы для работы в наши дни

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb
doc 1,7mb

Уже скачали 19649

В зависимости от количества единовременно решаемых задач:

• однозадачные;
• многозадачные;

В зависимости от количества пользователей:

• однопользовательские;
• многопользовательские.

В зависимости от количества поддерживаемых процессоров:

• однопроцессорные
• многопроцессорные

В зависимости от возможности работы в компьютерной сети:

• локальные – автономные ОС, которые не позволяют работать с компьютерными сетями;
• сетевые – ОС с поддержкой компьютерных сетей.

В зависимости от роли в сетевом взаимодействии:

• серверные – ОС, открывающие доступ к ресурсам сети и осуществляющие управление сетевой инфраструктурой;
• клиентские – ОС, которые имеют возможность получения доступа к ресурсам сети.

В зависимости от типа лицензии:

• открытые – ОС с открытым исходным кодом, который можно изучать и редактировать;
• проприетарные – ОС, связанные с определенным правообладателем и, как правило, имеющие закрытый исходный код.

В зависимости от сферы использования:

• ОС мэйнфреймов – больших компьютеров;
• ОС серверов;
• ОС персональных компьютеров;
• OC мобильных устройств;
• встроенные OC;
• OC маршрутизаторов.

Изобретение Linux

Выпущена в 1991 году, на 6 лет позже Windows. Основана на ядре UNIX. Исходный код открыт — это значит, что платформу можно модифицировать как угодно, разрабатывая свои собственные версии.

Все действия осуществляются через командную строку. Это может показаться немного старомодным, но, с другой стороны, это практично и не создает ничего лишнего. В наше время популярность этой системы значительно ниже конкурентов в лице Apple и Windows, но целевая аудитория сформирована достаточно четко.

Система удобна для тех, кто любит настраивать всё под себя, что-то дорабатывая или беря из Интернета. Существует мнение, что в мире не существует двух полностью идентичных компьютеров на базе Linux, так как дистрибутивов сборок на данный момент очень много. Конкуренты пошли по другому пути — «Включил и работай».

Свою нишу она заняла и в качестве базы для серверов и суперкомпьютеров, так как она «легче» других ОС в аппаратном плане. Помогает в разгрузке и вышеназванная командная строка.

Вполне возможно, что за время написания этой статьи вышло еще несколько пользовательских дистрибутивов. В этом и есть основное преимущество открытого исходного кода — полная свобода в модернизации. Он предоставляет простор для творчества, стирая все границы.

История создания и развития операционных систем была тем самым переломом, после которого прогресс пошел нескончаемым потоком. Да, сегодня на компьютерах мы пишем тексты, создаем таблицы и презентации, общаемся или просто слушаем музыку… Благодаря чему? Windows, MacOS, Linux. Операционным системам. Это заставляет задуматься. Всего лишь одно изобретение изменило мир технологий. Может, и Вам стоит попробовать? Дерзайте!

Классификация операционных систем по компонентам

Система состоит из набора программного обеспечения (ПО), которое можно использовать для управления взаимодействием с оборудованием. В этот набор ПО обычно входят следующие элементы:

Ядро: это основные функции операционной системы, такие как управление памятью, процессы, файлы, входы основные выходы и функции связи.

Оболочка: обеспечивает связь с операционной системой через язык управления, позволяя пользователю управлять устройством, не зная характеристик оборудования, управления физическими адресами и т. д.

Первая операционная система была разработана IBM молодым человеком по имени Билл Гейтс. Она могла работать на разных компьютерах от разных производителей и называлась DOS. DOS была просто текстовым экраном с командной строкой, которая сообщала нам о каталоге и ждала от нас руководства. Вы должны были «знать», что писать, чтобы машина «что-то делала». Не было контекстного меню и графических дисплеев, которые могли бы нам помочь.

Вначале только люди, обладающие большими компьютерными знаниями, могли пользоваться компьютерами.

В 80-е годы появляются системы Mac OS и MS-DOS, Windows. Экспоненциальный рост пользователей, большинство из которых не знают языков программирования, начался в 80-х годах. Приоритетом разработки операционной системы стала простота использования, что привело к появлению первых пользовательских интерфейсов.

Macintosh это имя, под которым мы в настоящее время называем любой персональный компьютер, спроектированный, разработанный, построенный и продаваемый Apple Inc.

Macintosh 128K был выпущен 22 июля 1984 г. и был первым успешно проданным персональным компьютером, в котором использовались графический интерфейс и мышь, вместо интерфейса с командной строкой.

Графический интерфейс пользователя использует среду WIMP (windows, icons, menus and pointer – окна, значки, меню и указатель). Фон экрана стал называться рабочим столом и содержать изображения, называемые иконками.

В 1984 году Apple выпустила Macintosh — первый компьютер с мышью и графическим пользовательским интерфейсом (GUI — graphical user interface, графический пользовательский интерфейс).

Несколько лет спустя Microsoft запустил Windows, еще одну операционную систему, основанную на графике и интуитивно понятных инструментах.

Прерывания¶

Примечание

Эта часть больше относится непосредственно к аппаратной части, но этот механизм стоит освятить, так как именно это основной аппаратный механизм реализации ОС.

Прерывание – сигнал остановки последовательного выполнения программы, для обработки запроса или реакции на событие.

Чтобы получить код обработки прерывания, в памяти расположена специальная таблица обработчиков прерываний, в которой для каждого типа прерывания содержится указатель на тот участок памяти, где расположен соответствующий код обработки данного прерывания.

Инициализация данной таблицы первично осуществялется BIOS’ом в соответствии с архитектурой процессора. После, её инициализирует операционная система для дополнения этой таблицы какими-либо своими прерываниями.

UNIX и языки высокого уровня

Некоторые думают, что UNIX написали на С, но это не так — её полностью разработали на ассемблере. В отличие от авторов Multics, у разработчиков UNIX не было синдрома второй системы. Её создатели сначала делали работающий компонент, а потом писали к нему документацию.

В том же 1969 году в Bell Labs создали язык B. На нём написали некоторые утилиты UNIX, причём и тут не обошлось без ассемблера.

Но разработчиков UNIX не устраивала производительность языка B. Да, они считали, что операционную систему можно сделать на языке высокого уровня, но B для этого не годился — в нём не хватало байтовой адресации.

Тогда придумали язык С. В первой версии в нём не было структур — они появились только к 1973 году (понадобились для ядра UNIX). По той же причине добавили и битовые поля.

Язык дорабатывали постепенно — как раз в этом и его сила, и его слабость. Меня бесит, что в нём нет логического XOR — один из создателей языка объяснял это тем, что XOR не подходит для вычислений по короткой схеме.

Что нового появилось в UNIX, чего до неё не было

Вот что впервые появилось именно в UNIX — и в виде идей, и в виде готового кода:

Файловая система с любой глубиной вложенности. Мы сейчас привыкли к папкам, в которых можно создавать другие папки, а в них третьи и так почти до бесконечности. Но до UNIX глубина вложенности была ограничена — нельзя было создать, например, папку внутри другой папки.

Модель работы с файлами. Пользователю раньше нужно было самому предусмотреть формат, размер и физическое размещение файлов на диске. В UNIX это всё взяла на себя операционная система.

Работа с программами напрямую. До UNIX настройку работы всех программ можно было сделать только в командной строке: запустил → компьютер что-то посчитал → показал результат. Если нужно изменить параметры, то это надо было делать через командную строку. В новой системе можно было менять настройки программ прямо внутри них — именно так и устроены сейчас все программы.

Вывод всего как текста. Раньше компьютеры работали с битами и выводили битовые последовательности. Их нужно было отдельно разбивать на нужные фрагменты или использовать встроенные программы для перевода битов в байты, а из них — в текст.

В UNIX единица вывода — это не бит, а байт. А в байт как раз умещается символ текста, а значит, с ним можно работать как с текстом: искать, склеивать с другими, отправлять в файл и так далее.

Регулярные выражения  стали использоваться не только в профессиональных задачах, но и как основа для обработки вывода программ.

Язык C. Этот язык появился в UNIX как замена языка B. Но B был интерпретируемым языком (как Python), и для запуска программ нужен был его интерпретатор. Язык C — компилируемый, а значит, готовые программы можно запускать на любом совместимом компьютере, даже если на нём нет компилятора C.

Протокол TCP/IP. До UNIX этот протокол не был популярен, и компьютеры связывались друг с другом по более старому протоколу, который не имел столько возможностей. Теперь благодаря этой операционной системе весь мир пользуется интернетом, построенным на протоколе TCP/IP. Справедливости ради, этот протокол появился не в первой поставке UNIX. 

Что такое операционная система

Для начала нам необходимо понять, что такое операционная система и для чего она предназначена.

Без операционной системы (сокращенно ОС) ни один компьютер, ноутбук, планшет и даже смартфон работать не будет. Именно операционная система управляет всеми программами, процессами, памятью и всем оборудованием вашего компьютера.

Как только вы включаете компьютер, так запускается процесс загрузки операционной системы, во время которой происходит:

• Проверка всего оборудования.
• Наличие драйверов к ним. Драйвер – это программа для работы каждого оборудования в отдельности. Для каждой операционной системы пишется свой драйвер.
• После завершения первых двух проверок происходит запуск операционной системы.

Виды операционных систем

Чаще всего, при покупке компьютера, операционная система уже установлена. Большинство из вас даже не задувается о том какая она

А знать свою систему очень важно, хотя бы потому, что разные ОС по-разному работают, настраиваются, и даже рабочий стол у них разный

Каждая операционная система имеет свой вид, так называемый графический интерфейс (от англ. – лицо).

Первые ОС, под названием MS-DOS, не имели графического интерфейса. Работа в них была только через командную строку при помощи клавиатуры. Никаких мышек тогда не было, да и не нужны они были. Необходимо было знать и запоминать много команд на английском языке. А на мониторе были только цифры и буквы, в лучшем случае графики. Простому пользователю все это было не понятно и не интересно.

В середине 1980-х годов компания  Microsoft создала операционную систему Windows, и началась новая эра, благодаря которой, мы с вами теперь на компьютере писать письма, книги, работать с фотографиями, картинками, создавать свои фильмы, сайты, «гулять» по интернету и учиться новым наукам и ремеслам.

Это только семейство Windows, и то еще не все. Остальные вам никогда и не встретятся, т.к. они не предназначены  для домашнего пользования.

Вам, скорее всего, знакомы только эти:

• Windows XP Professional
• Windows Vista
• Windows 7
• Windows 8
• Windows 8.1
• Windows 10

Как определить свою операционную систему:

Посмотрите этот видеоролик, определите свою операционную систему, и напишите в комментарии, какая ОС стоит на вашем компьютере.

Предыдущие уроки:

• Урок 1. Как правильно включать и выключать компьютер
• Урок 2. Компьютер. Назначение и принцип работы

Удачи Вам!

Типы операционных систем

1. Операционные системы реального времени (Real-time operating system, RTOS). Операционные системы реального времени предназначены для управления машинным оборудованием, научными инструментами и промышленными системами. Обычно пользовательский интерфейс таких систем не балует дизайнерскими изысками, а утилиты, ориентированные на конечного пользователя, отсутствуют. Это готовая к использованию «закрытая коробка». Важнейшей задачей такого типа операционной системы является следить за тем, чтобы определенная операция выполнялась в определенный отрезок времени. И эти отрезки были равными. В сложных машинах нельзя допустить, чтобы их элементы двигались быстрее чем нужно, поскольку система располагает «лишними» ресурсами. Или, наоборот, не двигались вовсе по причине занятости системы
2. Однопользовательские однозадачные операционные системы (Single-user, single task). Как следует из их названия, эти операционные системы ориентированы на выполнение одним пользователем одной задачи в один период времени. Ярким примером системы такого типа может служить Palm OS для наладонников Palm. Эти устройства пользовались определенной популярностью до того как началось массовое распространение смартфонов
3. Однопользовательские многозадачные операционные системы (Single-user, multi-tasking). Системы этого типа управляют большинством современных настольных и портативных компьютеров. И Microsoft Windows, и Apple OS X относятся именно к этому типу. Например, пользователь Windows может одновременно писать заметку в текстовом редакторе и загружать файл из Интернета. В это же самое время принтер может печатать, а почтовый клиент принимать электронную корреспонденцию
4. Многопользовательские операционные системы (Multi-user). Многопользовательские операционные системы позволяют нескольким пользователям одновременно получать доступ к ресурсам устройства. Операционной системе приходится удерживать баланс между теми требованиями, которые предъявляют разные пользователи. При этом операционной системе приходится следить за тем, чтобы у каждой из работающих программ было достаточно ресурсов, и задача, решаемая одним из пользователей, не мешала другим пользователям. В качестве ярких примеров многопользовательских систем можно привести Unix, VMS и операционные системы для больших ЭВМ, подобные MVS

Важно внести ясность в некоторые тонкости, которые могут затруднить определение типа операционной системы. Существуют многопользовательские операционные системы и системы, поддерживающие сетевые соединения

И это различные операционные системы. Например, Windows 2000 и Novell Netware поддерживали сотни и даже тысячи сетевых соединений. При этом их нельзя считать истинно многопользовательскими. Единственным настоящим пользователем Windows 2000 и Netware является системный администратор. Сетевая поддержка и все удаленные аккаунты пользователей включены в общий план операционной системы, программно определяемый ее администратором.

Как приложения взаимодействуют с ОС?¶

Взаимодействие процессов с ОС осуществляется с помощью системных вызовов.

Примечание

Механизм системных вызовов — это интерфейс, который предоставляет ядро ОС (kernel space) пользовательским процессам (user space).

Системный вызов – программное прерывание, обращение пользовательского процесса к ядру операционной системы для выполнения какой-либо операции.

Например, чтобы выполнить обычное действие, с точки зрения прикладного программиста, – вывод строки в консоль, необходимо загрузить исполнимый код в оперативную память и передать его процессору. С помощью системных вызовов, запускающий процесс (уже запущенный процесс, из которого вызывается новый процесс — одни процессы порождают другие) обращается к соответствующим сервисам ОС и передаёт им управление для выполнения этих функций.

То есть с помощью системных вызовов выполняются те рутинные действия, которые раньше осуществлялись вручную, — загрузка кода программы в память, передача его на исполнение процессору и прочее.

Схема организации ОС расширяется добавлением интерфейса для взаимодействия приложений с ядром ОС — механизмом системных вызовов:

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:

1. 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.
2. Непосредственное управление процессами. Сюда относят выполнение программ, а также их дальнейшее взаимодействие с элементами компьютера.
3. Управление доступом к данным на энергозависимых носителях (жесткий диск, компакт-диск и так далее). Обычно реализация происходит с помощью файловой системы.
4. Ведение файловой структуры. Это удаление, хранение файлов на носителях, изменение и создание документов разных форматов.
5. 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.