Урок 3. что такое операционная система? виды операционных систем

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.

Ранние, проприетарные

• Incompatible Timesharing System (The Incompatible Timeshare System, разработанная в MIT для серверов DEC 10 / 20).
• THE (разработана Эдсгером Дейкстрой и другими).
• MULTICS (проект Bell Labs, GE, и MIT).
• Master programme разработанная Leo Computers, Leo III в .

• Business Operating System (BOS) — кросс-платформенная, основанная на командной строке.
• Commodore PET, Commodore 64, и Commodore VIC-20.
• Sinclair Micro и QX, и подобные.

• TRS-DOS, ROM OS (улучшенный интерпретатор Microsoft BASIC с поддержкой файловой системы).
• TI99-4.

• FLEX от Technical Systems Consultants для микрокомпьютеров, построенных на Motorola 6800 и : SWTPC, Tano, Smoke Signal Broadcasting, Gimix и других.
• HDOS — Heath DOS, для микрокомпьютеров.
• Cray Operating System для суперкомпьютеров Cray Research Inc.

Понятие

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:

• вычислительная система используется для различных задач, причём программы, решающие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев операционная система отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные системы, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;
• различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция — тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, операционные системы предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);
• между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;
• необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам (процессам);
• оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды — оболочка и наборы утилит — они могут являться частью операционной системы.

Таким образом, современные универсальные операционные системы можно охарактеризовать, прежде всего, как:

• использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
• многопользовательские (с разделением полномочий),
• многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой операционной системе. В составе операционной системы различают три группы компонентов:

• ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевая подсистема, файловая система;
• системные библиотеки;
• оболочка с утилитами.

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).

MacOS

Главный конкурент Windows был родился в 1980-х и развился по сей день с одной главной характеристикой: он является эксклюзивным для Apple компьютеры, в отличие от Windows, которые работают практически с любой маркой оборудования, которое вы покупаете. Те из Apple иметь закрытую систему, в которой приложения или программы во многих случаях являются эксклюзивными. MacOS Catalina — это текущая версия и одна из основных альтернатив Windows и выше, хотя с единственным недостатком, что вам придется делать ставку на компьютер этой марки, и это будет только вариант если вы можете позволить себе выплату.

Хотя обычно говорят, что macOS более безопасен, и именно поэтому многие пользователи делают ставки на эти компьютеры, в отчетах за 2020 год уже говорилось о том, что операционная система Apple теперь получает больше атак: в 2020 году они увеличилась 400% Атаки по сравнению с прошлым годом, по данным специализированной компании Malwarebytes.

«Домашние» OS

• KolibriOS (проект основан на MenuetOS и помещается на одну дискету)
• LainOS — проект основан на FreeBSD. Навеян GUI Navi из Serial Experiments Lain
• MenuetOS (помещается на одну дискету)
• Miraculix
• Panalix
• Syllable (почти полностью совместима с POSIX)
• Trion Operating System
• Visopsys (визуальная операционная система)
• UzhOS
• XSKernel — проект ядра операционной системы под кодовым названием XSystem.
• FOS — микроядерная операционная система.
• ExeOS (проект операционной системы, основанной на микроядерной архитектуре)
• SymbOS — многозадачная графическая ОС для Amstrad CPC, Amstrad PCW и MSX.
• FlopOS — open-source OS, написанная на чистом ассемблере (помещается на одну дискету).

Виды операционных систем

Вообще ОС можно классифицировать на Windows и UNIX-подобные. Это два основных вида/направления/технологии в которых делаются операционные системы.

Обычно операционные системы разделяют на:

• Многопользовательские — когда может быть несколько пользователей
• Однопользовательские — когда разных пользователей создать нельзя

Типы ОС:

• Графические и текстовые
• Платные и бесплатные
• Открытые и закрытые
• Клиентские и серверные
• Высокой или низкой стабильности к сбоям аппаратного обеспечения
• По разрядности: 16, 32 или 64 битные, раньше были вообще 8 битные
• С высоким или низким уровнем безопасности
• Мобильные или настольные

Также их можно классифицировать и по другим признакам, но именно это основные. Рассмотрим самые популярные ОС, которые есть на данный момент.

Windows

Самая популярная операционная система в мире для компьютеров, ноутбуков и планшетов. Ей пользуется более 90% всех пользователей. Первая версия данной ОС вышла еще в 1 985 году.

На данный момент последняя номерная версия — Windows 10 и компания больше не планирует выпускать другие номерные версии. Выходят лишь маленькие и крупные обновления, которые зачастую могут иметь кардинальные изменения в функционал и внешний вид.

Особенности:

• Закрытая OS
• Платная
• Поддержка огромного количества аппаратного обеспечения
• Быстрая работа
• Качественный интерфейс
• Управление различными устройствами ввода
• Простая установка программного обеспечения
• Удобство в управлении
• В новых версиях — хорошая защита
• Огромное количество программ и игр

Mac OS

Операционная система от компании Apple для компьютеров и ноутбуков их бренда. Является закрытой ОС и устанавливается исключительно на продукцию компании.

Красивая и удобная, на данный момент ею пользуется примерно 10% пользователей домашних ПК и ноутбуков. Большинство считают, что использовать ее можно для специфических задач, к примеру, в дизайне или архитектуре. Но это не так, это простая и функциональная ОС, которая скорее не популярна в виду того, что устанавливается только на ПК от Apple.

Особенности:

• Закрытая OS
• Устанавливается только на ПК и ноутбуки Apple
• Платная
• Удобная
• Не подходит для геймеров
• Быстрая работа
• Отличная защита от всевозможных угроз
• Надежность в использовании
• Эффективное распределение ресурсов ПК

Linux

Открытая и бесплатная операционная система для компьютеров и ноутбуков. Пользуется популярностью среди небольшой доли пользователей. Довольно сложная в настройке, не подходит для игр, так как они банально на нее практически не выходят.

Есть множество разных дистрибутивов Линукса, которые могут кардинально отличаться друг от друга. Но большинство выбирает именно Ubuntu, за ее простоту, красивый интерфейс и быструю скорость работы.

Особенности:

• Открытая ОС
• Бесплатная
• Бесплатное ПО
• Программы от Виндовс можно запускать в эмуляторе
• Обеспечивает отличную степень безопасности
• Эффективное распределение ресурсов ПК
• Не подходит для геймеров
• Не такой широкий выбор программного обеспечения
• Сложность в настройке и освоении
• Для кого-то — используемые шрифты
• Как решить, какой-либо вопрос — тяжело найти ответ
• Ограниченная поддержка аппаратного обеспечения

IOS

Операционная система для мобильных устройств компании Apple. Устанавливается на все смартфоны компании. Очень удобная в управлении, быстро работает и красива. Является эталоном для мобильных устройств.

Для многих именно эта ОС является главным важным критерием при выборе себе нового смартфона. Действительно качественное программное обеспечение с множеством возможностей.

Особенности:

• Закрытая OS
• Устанавливается только на iPhone
• Быстро работает
• Управление жестами
• Отличная степень защиты
• Более миллиона приложений
• Частые обновления
• Нет стороннего магазина, только App Store

Android

ОС от компании Google для мобильных устройств. Устанавливается на огромное количество современных смартфонов и занимает львиную долю рынка. Является открытой операционной системой, удобна в работе и очень функциональна.

Появилась, как альтернатива IOS. Постоянно обновляется и является действительно функциональной ОС. В магазине Google Play есть тысячи различных приложений и игр, которые можно установить себе на девайс.

Особенности:

• Открытая ОС
• Бесплатная
• Более миллиона приложений
• Приложения можно устанавливать из сторонних источников
• Поддержка тысяч моделей смартфонов
• Частые обновления
• Хорошая скорость работы
• Удобный интерфейс
• Управление жестами
• Разные оболочки/лаунчеры для управления

В заключение

Теперь вы знаете, какие операционные системы существуют и что они из себя представляют. Все они заслуживают внимания и постоянно обновляются.

Какие бывают?

Основные виды операционных систем в зависимости от разработчика:

• Windows – «детище» компании M На момент написания этой статьи самой свежей версией является Виндовс 10, но по популярности она все еще уступает «семерке»;
• Mac OS X – продукт от Apple, отличающийся стабильной работой, минимальными требованиями к производительности оборудования;
• Linux – распространяется бесплатно, исходный код в свободном доступе, что позволяет любому пользователю вносить изменения, улучшения;
• Мобильные платформы: Android, iOS, Windows Mobile, Bada, Symbian и другие. На самом деле их очень много, но большинство уже успели отойти в прошлое, оставив на вершине лишь парочку «гигантов».

Каждая «операционка» имеет свой уникальный GUI – графический интерфейс, отличающий её от других. До внедрения этой «оболочки», людям приходилось работать в мрачной среде командной строки. Ох и суровые были времена…

Автор рекомендует:

• Секреты и фишки Виндовс 10
• Как проверить и исправить ошибки жесткого диска
• ТОП лучших программ для просмотра ТВ на компе

Теперь рассмотрим современные операционные программы для компьютеров.

Linux

Также имеет множество версий, но наибольшей популярностью пользуются Mint и Ubuntu. Существуют различные сборки для разработчиков, дизайнеров, офиса, в которые включены самые необходимые компоненты – ничего лишнего.

В отличии от двух вышеупомянутых «гигантов», Linux – совершенно бесплатна и предназначена для узкого круга «юзеров». Хотя с каждым годом их количество увеличивается. Понятно, что этому продукту не суждено стать на один уровень с «окнами» Майкрософт, но своя аудитория у него имеется (так называемые, «линуксоиды»).

Хотите узнать историю развития и прочие детали о Линуксе – читайте в Wiki.

Как видите, основное назначение операционной системы – доставлять людям радость от общения с компьютером. Благодаря графическому интерфейсу, возможности подключения клавиатуры, мышки и прочих устройств с которыми «дружит» ОС, мы можем играть, работать, смотреть фильмы и бороздить просторы Интернета.

Операционные системы компьютеров

Операционных систем много и большинство из них построено на разных языках программирования (по сути, операционная система, это тоже программа). В свою очередь у этих операционных систем есть свои версии. Самые первые версии ОС были некрасивы и неказисты и мало функциональны.

Операционные системы есть для компьютеров, мобильных телефонов и планшетов. Ноутбуки используют ОС компьютеров, а планшеты – смартфонов. Смартфон – это мощный сотовый телефон на базе ОС. Операционные системы часто называют базами. Часть их, в том числе неиспользуемых ОС описаны ниже.

Для компьютеров: Windows, ДЕМОС, ОС ЕС, Atari и MAC OS. Операционная система PRO-DOS очень стара и уже не используется почти 20 лет. Её разработка перестала двигаться в 1993 году. Операционная система Zeta похожа на старые версии Windows, но она тоже уже не актуальна. RT-11 была разработана для 16-битных систем (у Windows только 32, 64 и 86 битов). TOPS-20 выглядел совершенно так же, как командная строка Windows.

Компания IBM была и до сих пор является самой крупной компанией по производству программного обеспечения и операционных систем. Она знаменита на весь мир, в 2011 создала единственный в мире суперкомпьютер с системой искусственного интеллекта – IBM Watson.

Windows создали разработчики компании Microsoft, как и операционную систему MS-DOS. Так, как сейчас, она не актуальна, Windows может её только эмулировать при использовании специальных программ. Операционные системы Windows разрабатываются с 1985 года. Последняя версия системы – Windows 10.

Основные виды ОС

Используя ПК дома, вы даже не задумываетесь, какая именно стоит ОС. А эту информацию знать необходимо хотя бы, потому что если вы вдруг захотите установить, какую ни будь программу, то вам придется выбрать именно ту, которая будет совместима с вашей системой.

Приступим к небольшому обзору трех самых популярных операционных систем.

Windows

Самая востребованная это Microsoft Windows выпущенная корпорацией Microsoft а сама система Windows в переводе означает – окна.

В настоящее время поддерживаются производителем несколько версий:

• Windows 7 с пакетом обновления 1 – обслуживаться будет до 14 января 2020 года
• Windows 8.1 – обслуживаться будет до 10 января 2023 года
• Windows 10 – с 2015 года розничные продавцы предоставляют компьютеры именно с этой предустановленной версией

Но не пугайтесь, у кого сейчас установлены версии 7 и 8.1. Прекращение обслуживания не означает, что у вас они перестанут работать, корпорация просто прекратит выпускать обновления для них. Я знаю людей, которые до сих пор работают с Виндовс XP, хотя обновления для нее прикатились выпускаться еще в 2014 году.

Располагается операционная система на жестком диске, в большинстве случаях это раздел «Локальный диск С» где при установке создаются такие папки как:

• Windows – располагается сама ОС со всеми настройками.
• Program Files – здесь находятся папки с установленными на ПК программами.
• Users (пользователи) – папка где хранятся профили пользователей
• PerfLogs – хранит файлы отчетов о производительности системы

Теперь давайте подробнее разберем, как узнать свою версию Windows.

1. На рабочем столе находим значок «Компьютер» или «Этот компьютер»

Если этого значка у вас нет, то мы можем за несколько кликов вывести его на рабочий стол.

Для этого кликаем правой кнопкой мыши на свободной области рабочего стола, в открывшемся меню выбираем пункт персонализация.

В открывшемся окне для виндовс 7 и 8 ищем пункт «Изменение значков рабочего стола»

Для виндовс 10 пункт будет называться «Темы» и уже в правой части открытого окна ищем и жмем на «Параметры значков рабочего стола»

В появившемся окне (для всех Windows оно практически одинаковое) ставим галочку возле надписи компьютер и жмем кнопку «ок». Вот и все, значок мой компьютер на рабочем столе.

2. Наводим курсор мыши на значок компьютера, жмем правую кнопку и в открывшемся меню выбираем «свойства»

В открывшемся окне внимательно изучаем информацию о системе, которая установлена на ваш ПК.

У меня это Windows 10 Pro. Помимо этого есть информация о процессоре, объеме оперативной памяти, о типе системы, а также об активации моей Windows.

И так с виндовс разобрались, теперь переходим разбору остальных систем.

Apple Mac Os X

Mac Os специально выпускается компанией Apple (в переводе с английского — яблоко) с 1984 года для компьютеров Macintosh сокращенно «Mac».

Так как данная ОС устанавливается только на продукцию Apple а эти устройства стоят дорого, среди пользователей большей популярностью пользуется виндовс ведь она может работать на любых компьютерах.

Для того чтобы посмотреть какая версия Mac Os установлена нужно курсор мыши навести в левый верхний угол на кнопку Apple или значок «яблока» и нажать левой кнопкой. В открывшемся меню выбрать пункт «Об этом Mac»

Linux

Отличительной чертой Linux является то, что эта ОС с открытым исходным кодом, который может изменить любой пользователь, в связи с этим сейчас существует много версий этой ОС, каждая из которых имеет свой собственный внешний вид.

Вот три самых популярных версий (дистрибутив) Linux:

1. Ubuntu
2. Fedora
3. Mint

Есть несколько преимуществ Линукс:

• Она бесплатная
• Все программы установлены в одном месте
• Можно забыть про вредоносное ПО, так как вирусы пишут в основном для виндовс.

Если у вас установлен Linux но вы не знаете какой именно дистрибутив используется то следует в консоли ввести следующие команды:

• cat /etc/*release
• cat /etc/*version
• cat /etc/issue

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.

Классификация по функциям операционных систем

Операционная система выполняет несколько функций:

Управление процессами: Операционная система управляет процессами распределения между программами, используя алгоритм программирования.

Оперативная память управления: Операционная система управляет объемом памяти, выделенным для каждого приложения и каждого пользователя, если это необходимо.

Когда физической памяти недостаточно, ОС создает на жестком диске область памяти, называемую «виртуальной памятью». Виртуальная память позволяет запускать приложения, которым требуется объем памяти, превышающий объем доступной оперативной памяти в системе. Однако эта память намного медленнее.

Управление вводом/выводом: Операционная система используется для унификации и контроля доступа к программам материальных ресурсов через драйверы. Также известные как администраторы периферийных устройств или устройств ввода вывода.

Приложения для управления исполнением: ОС обеспечивает бесперебойную работу приложений, выделяя ресурсы, необходимые для их работы.

Органы управления: ОС несет ответственность за безопасность связанную с выполнением программ, гарантируя вам, что ресурсы используются только для программ и пользователей с соответствующими полномочиями.

Управление файлами: ОС управляет всеми записями и их чтением в файловой системе, а также правами доступа к файлам и пользовательским приложениям. Файловая система, позволяет записывать файлы в древовидной структуре.

Управление информацией: ОСь предоставляет сотни индикаторов, которые можно использовать для диагностики работы оборудования.