Что такое операционная система кратко и понятно

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.

Источник

Операционные системы — что это такое, виды ОС и какую выбрать

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. В технических публикациях часто встречается словосочетание операционные системы, ОС и т.д.

Этот термин применяется не только к обычным персональным компьютерам (ПК), но и к любым другим вычислительным системам — от смартфона до суперкомпьютеров

Что это за «зверь» такой, расскажем в данной статье.

Операционная система — это самая главная программа на ПК

Операционная система — это набор программ, при помощи которых функционирует компьютер. Без этого набора программ он не будет работать, оставаясь ненужной кучей «железок».

В компьютере, ноутбуке, планшете, телефоне обязательно есть операционная система.

Это интерфейс (мост) между «железом» в компьютерном блоке или корпусе телефона (процессором, памятью, жестким диском) и пользователем.

Она создана для управления всей работой компьютера, эффективного использования его ресурсов. ОС — это «Большой Босс», который выполняет следующие функции:

Для того чтобы пользователю было комфортно взаимодействовать с программным обеспечением (Microsoft Word, браузеры, игры и т.д.), операционные системы имеют графический интерфейс (графическую оболочку).

Первой по-настоящему популярной операционной системой была Windows 95 и главной ее фишкой был именно графический интерфейс, позволяющий управлять компьютером с помощью мыши, что сделало его доступным пониманию большего числа людей. Существовавшие до этого ОС требовали специфических знаний (команд), чтобы работать с ПК.

Основные виды операционных систем подразумевают деление на однозадачные и многозадачные. Современные ОС относятся ко второму типу, т.е. способны решать несколько задач одновременно.

Сюда же относятся самые популярные — Microsoft Windows, Linux, MacOS. У всех есть достоинства и недостатки. Рассмотрим каждую из них более подробно.

Windows – это самая распространенная ОС на земле

Все ругают семейство этих операционных систем за «прожорливость» к ресурсам компьютера, низкую стабильность работы и утомляющую загрузку обновлений. Тем не менее этой ОС пользуются более 90% пользователей. И этому есть объяснение.

У Windows есть масса преимуществ перед конкурентами, приведем некоторые из них:

Здесь перечислены основные достоинства, они дают объяснение, почему пользователи выбирают эту ОС.

Но существуют и некоторые минусы:

Как видим, преимуществ больше, а главное заключается в удобстве.

Каждый пользователь без проблем способен в ней разобраться за пару часов, в этом секрет популярности.

Linux – это надежность и безопасность везде

Эта операционная система (основанная на базе Unix) несколько отличается от предыдущей.

Главное сердце — это ядро, в котором установлена поддержка драйверов (для работы с другими устройствами). Главное понятие в данной ОС — это пакет, т.к. она полностью состоит из пакетов.

Если в виндовс каждое приложение занимает свою папку, то в Linux файлы лежат по разным папкам: запускающие программу находятся в одном месте, конфигурационные файлы, связанные с настройками программ, — в другой папке.

Такое хранение и расположение файлов путает пользователей, но, с точки зрения логики, такое разделение кажется разумным.

Осветим преимущества этой ОС:

Но и здесь не обойтись без минусов:

Выигрывает этот раунд Windows. Пользователи не захотят разбираться в новой системе, им нужен результат: «чтобы сразу все работало». Linux — это операционная система для любителей познавать новое.

Дистрибутивы Linux становятся все более «дружелюбными» к пользователю, предлагая приятный графический интерфейс, практичные менеджеры пакетов, пополняющийся комплекс игр и приложений (в начале использования новичкам подойдут дистрибутивы Ubuntu, Linux Mint).

Mac OS – это ОС, созданная для профессионалов

Это операционная система фирмы Apple, которую возможно установить лишь на компьютеры этой же фирмы.

Mac OS – это закрытая ОС на основе Unix-подобных систем (похожа на Linux), разница заключается в том, что исходный программный код закрыт, и она является платной операционной системой.

Плюс закрытой системы в том, что приложения доводятся до совершенства при работе под одну архитектуру, что увеличивает быстродействие приложений, увеличивая эффективное взаимодействие с памятью и другими процессами.

Есть и существенный минус — практически полное отсутствие игр для этой операционки. Компьютеры фирмы apple – это платформы, сделанные и созданные не для дома, а для работы.

Какую операционную систему выбрать

Итак, подведем итоги всего вышеизложенного. Вероятно, стало понятно, что такое ОС.

Операционная система — это главный компонент компьютера и любого подобного ему устройства.

Какую бы операционную систему вы не выбрали, главное, хорошо в ней разобраться, надеемся, что эта статья стала шагом на пути к полному взаимопониманию!

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (7)

Знаю только Виндовс, причем с 95 и прочими «динозавриками» вплоть до ХР даже и не сталкивался. На сегодняшний день для меня лучше «Десятки» ничего нет, так что вопрос выбора не стоит.

А вот что предшествовало Виндовс 95, я и не помню. Но уверен, что это был какой-то дикий ужас.

Помню, что когда я учился в школе, то года с 1992-93 в программе была информатика, изучали какой-то язык программирования Бейсик. В котором я был полнейший ноль и так и не понял ничего. Что интересно, в 1997-98 годах я уже учился в ВУЗе и вместо того, чтобы обучать нас тонкостям того же Виндовс — долбили этот кошмарный, допотопный Бейсик))

И вот что еще запомнилось, как-то обходились без мышек. Да! Одной клавиатурой со стрелками!

Я помню Basic и это была ничуть не операционная система, а язык программирования. Абсолютно корявый и нефункциональный. Даже на начало девяностых годов. И чего было на нем детей в школе учить, непонятно. Только пугать. Работа хоть на самом корявом виндовз по сравнению с ним. дальше сами понимаете.

Сейчас задумался — интересно, почему Россия не создает свою собственную операционную систему по типу Виндовс? Ведь в стране куча самых опытных программистов, которые уж всяко могут придумать что-то круче американских аналогов.

Ничего нового в этой статье. То, что MacOS работает только на технике Apple, знает и ребенок. Я права?

Тут задали вопрос почему Россия не создает операционную систему. Россия создает и по типу Windows, и по типу linux. Но корнем этих систем всеравно остаётся английский язык. Помните как сказал Задорнов? Английский для передачи информации, а русский передает состояние души. Так русский более эмоциональный язык чем информативный.

Так что если системе придется переводить в код такие выражения как да не-ет, страшно красива, недоперепил, да и многое другое процессор скорее всего сгорит в попытке разобраться что эти выражения обозначают.

Источник

Урок 3. Что такое операционная система? Виды операционных систем

Все мы постоянно слышим такое словосочетание, как «операционная система» и «Windows», но мало кто понимает, о чем вообще идет речь. Когда меня просят помочь в каком-то вопросе, и я спрашиваю человека, какая у него операционная система на компьютере мне отвечают, что либо не понимают о чем речь, либо честно говорят, что не знают. Знать, какая операционная система установлена на вашем компьютере, надо обязательно, т.к. они все разные и настройки у них разные. И если вы хотите чему-то научится по компьютерной тематике, то должны это понимать и уметь определять свою операционную систему. А какие виды операционных систем существуют? Этот вопрос мы тоже рассмотрим в нашем уроке.

Что такое операционная система

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

Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем. (Википедия)

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:

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.

Существуют три основные и самые популярные операционные системы:

Microsoft Windows (Microsoft – это фирма, выпускающая эту систему, а Windows (виндовс), в переводе с английского, означает – окна):

Apple Mac Os X (сокращенно ее называют Mac, а Apple – это фирма (в переводе с английского, означает — яблоко);

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.

Семейство Windows 9x, в которых уже могли работать такие, как мы с вами:

Семейство Windows NT

Семейство ОС для смартфонов:

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:

Как определить свою операционную систему:

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

Чтобы запустить видео кликните левой кнопкой мыши по его картинке или на значок треугольника.

Источник

Что такое операционная система и как она работает?¶

Цель конспекта — последовательно рассмотреть и объяснить принципы устройства и функционирования операционной системы, её основных компонентов и абстракций.

Введение¶

Операционные системы окружают нас повсюду – это основное программное обеспечение персональных компьютеров, серверов, мобильных устройств, сетевых устройств (роутеры, коммутаторы) и даже современных автомобилей (борт-компьютер), телевизоров и прочего. Перечислять можно очень долго, ведь они требуются практически в каждой компьютерной системе.

Любой компьютер представляет собой связанную совокупность: процессора, памяти и устройств ввода-вывода.

Рис. 1. Общее представление архитектуры компьютера

Например, процессор умеет выполнять только четыре базовых типа инструкции:

Получается, что непосредственное создание и управление сложными процессами (приложениями) на аппаратуре становится крайне неэффективным и неудобным. То есть, например, создать и запустить на исполнение программу-браузер исключительно с помощью данных инструкций становится крайне сложной задачей. Особенно при условии, что помимо этого процесса (браузера) существуют и другие процессы, которые также пользуются ресурсами вычислительной машины.

Возникает вопрос — Как заставить всё это слаженно и эффективно работать, сделав пользование компьютером удобным как для обычного человека, так и для прикладного программиста?

Чтобы ответить на этот вопрос более последовательно, немного заглянем туда, откуда всё начиналось.

Немного истории¶

На заре компьютерной эпохи, первые компьютеры представляли собой огромные блоки (занимавшие большие комнаты), в которых размещались основные его компоненты: процессор, память и устройства ввода-вывода. И всего можно было выделить два состояния, в котором, в реальном времени находится компьютерная система:

Важная идея! Так как вычисления производятся быстрее, чем непосредственный ввод-вывод данных, разработчикам пришла идея о том, что к ресурсам можно допускать не одного пользователя (процесс), а множество, предоставляя им способ независимо друг от друга загружать (ввод) и получать (вывод) данные через отдельные терминалы, чтобы более эффективно использовать ресурсы компьютера и вычислительные модули не простаивали в ожидании ввода/вывода.

Далее, термины: процесс, приложение идут как синонимы термину пользователь ресурсов.

Зачем нужна Операционная Система?¶

Существует три ключевых элемента операционной системы:

Фунции ОС¶

Основные абстракции ОС¶

Положение ОС в многоуровневой иерархии организации компьютера¶

Современный компьютер можно представить в виде иерархии уровней (от двух и более), где на каждом уровне выделяются свои абстракции и набор возможных функций.

Рис. 2. Основные уровни устройства ПК

Операционная система является одним из таких уровней и представляет собой интерфейс («прослойку») между пользователем ресурсов компьютера и самими ресурсами, управляющий взаимодействиями как между пользователь-ресурс, так и пользователь-пользователь, устройство-устройство.

В целом, общей схемой это можно отобразить так:

Рис. 3. Место ОС в компьютерной системе

Интерфейс — набор правил и средств взаимодействия двух систем. Иными словами способ взаимодействия.

Kernel space — адресное пространство ядра ОС, в котором процессы имеют привилегированный доступ к ресурсам компьютера и другим процессам.

User space — адресное пространство, отведённое для пользовательских процессов (приложений), то есть не имеющих привилегированный доступ к ресурсам.

Как операционная система загружается в компьютер?¶

Процесс загрузки операционной системы и вообще компьютера имеет несколько этапов, основные из которых:

Что делает ядро ОС?¶

Ядро ОС – центральная часть операционной системы. По сути, это и есть ОС.

Это реакционный механизм, то есть его работа заключается исключительно в реакции на какие-либо события для их последующей обработки.

Процессорное время измеряется в тиках или секундах. Часто бывает полезно измерение процессорного времени в процентах от мощности процессора, которое называется загрузкой процессора.

Прерывания¶

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.

Как приложения взаимодействуют с ОС?¶

Взаимодействие процессов с ОС осуществляется с помощью системных вызовов.

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:

Рис 4. Интерфейс системных вызовов

Как оборудование взаимодействует с ОС?¶

Оборудование взаимодействует с ОС с помощью аппаратных прерываний. И одна из функций ОС — абстрагирование оборудования.

Что это значит?¶

Рис 5. Интерфейс драйверов

Сервисы ОС¶

Функции ОС заключены в её сервисах (модулях). Реализация организации которых зависит от архитектуры ядра. Рассмотрим на примере монолитного ядра:

Рис 6. Основные компоненты ОС

Основные¶

Как говорилось в части о загрузке ОС, реализация планировщика осуществляется с помощью прерывания по таймеру — каждый квант времени происходит прерывание, которое передаёт управление ОС и она анализирует состояние всех процессов и что с каким процессом сделать: запустить, приостановить, завершить или изменить приоритет.

Дополнительные¶

Основные абстракции¶

Процесс¶

Компьютерная программа сама по себе — лишь пассивная последовательность инструкций. В то время как процесс — непосредственное выполнение этих инструкций.

В рамках ОС, это абстракция, которая предоставляет иллюзию персональной машины. То есть то, что данный исполнимый код полностью владеет всеми вычислительными ресурсами машины.

Состояние (контекст) процесса¶

Изнутри, процесс можно условно разделена на четыре части: Stack, Heap (кучу), Text (код) и данные (Data).

Рис 7. Сегменты памяти процесса

Состояния исполнения¶

Когда процесс выполняется, он проходит через разные состояния. Эти этапы могут различаться в разных операционных системах.

Общая картина выглядит так:

Рис 8. Состояния исполнения процесса

Информация о процессе¶

Рис 9. Process Control Block

Информацию о процессах в целом, ОС хранит в специальной таблице процессов.

Поток¶

Процесс может делиться на потоки (threads). Они обеспечивают параллелизм, то есть одновременное исполнение нескольких потоков инструкций, на уровне программы.

Поток выполнения (нить, thread) — последовательность исполнения инструкций. Ход исполнения программы**.

Процесс является контейнером ресурсов (адресное пространство, процессорное время и тд), а поток – последовательность инструкций, которые исполняются внутри этого контейнера.

Реализация потоков выполнения и процессов в разных операционных системах отличается друг от друга, но в большинстве случаев поток выполнения находится внутри процесса.

Рис 10. Многопоточный процесс

Потоки, существующие в рамках одного процесса, в его адресном пространстве, могут совместно использовать ресурсы процесса, например такие как память или файл. Тогда как процессы не разделяют этих ресурсов, так как каждый существует в своём адресном пространстве.

Также поток называют легковесный процесс.

Сегодня потоки широко применяются в работе серверов и многопроцессорных устройств с общей памятью.

Рассмотрим на примере утилиты htop.

Рис 11. Вывод утилиты мониторинга процессов htop

PID — Process ID; Уникальное число идентификатор для каждого процесса

TGID — Tread Group ID; Индентификатор группы потоков

Чем хороши потоки¶

Это очень широкое и многогранное понятие. Но если выделить наиболее общее, то получится, что файл — это универсальный системный интерфейс для обращения к тем или иным данным.

А файловая система — это система имён. То есть возможность выделять те или иные объекты данных и присваивать им имена, а также выделять иерархию.

По другому, файл и файловую систему можно также представить как структуру данных и связи между этими структурами.

Реализация многозадачности¶

Осуществляется при помощи следующих механизмов:

Переключение контекста¶

Контекст процесса — это состояние регистров, при его выполнении на процессоре.

Но происходит прерывание и «процесс 1» снимается с выполнения на процессоре, чтобы вместо него выполнялся «процесс 2». Следовательно, нужно заполнить регистры уже теми данными, что относятся к «процессу 2».

Однако, «процесс 1» ещё не выполнился полностью, и для дальшейнего исполнения ему нужны те данные, что хранились в регистрах при прерываний, то есть необходим его контекст. Операционная система должна обеспечивать подобные смены контекстов без потери данных.

В целом, смена контекста происходит между состояниями «Готов», «Ожидает» и «Исполняется».

Критические секции и блокировки¶

Одна из основных проблем с которыми может столкнуться такая система с вытесняющей многозадачностью — порядок доступа процессов к их общим ресурсам.

Возникают, так называемые, критические секции – участки исполняемого кода программы, в которых производится доступ к общему ресурсу (данным или устройству), который не должен быть одновременно использован более чем одним потоком выполнения.

Рис 12. Критические секции в потоках процесса

Может возникнуть такая ситуация, когда один поток, «потребитель», начинает использовать данные, которые должен подготовить другой поток, «производитель», но этот производитель ещё не закончил их подготовку и снялся с исполнения. Таким образом, «потребитель» использует некорректные данные, что с высокой долей вероятности приведёт к ошибке.

Данная проблема решается с помощью механизма блокировок – когда поток, получивший доступ к ресурсу, блокирует его, не давая другим потокам пользоваться этим захваченным ресурсом до разблокировки. То есть, если один поток хочет захватить (заблокировать) ресурс, а он уже занят другим потоком, то первый будет ожидать пока этот другой поток-владелец сам не освободит этот ресурс.

Все эти механизмы обеспечиваются операционной системой

Чтобы лучше это понять, можно обратиться к аналогии с туалетом — им может пользоваться только один человек. Если другой хочет им воспользоваться, то ему нужно дождаться когда его освободит уже им пользующийся.

Рис 13. Аналогия пробки на перекрёстке с Deadlock

Deadlock — ситуация, при которой несколько потоков находятся в состоянии ожидания ресурсов, занятых друг другом, и ни один из них не может продолжать свое выполнение.

Пример Deadlock’a на псевдокоде¶

Схематично, Deadlock можно изобразить так:

Адреса и управление памятью¶

Тема адресации очень сложна, поэтому здесь я лишь проведу краткий обзор общей технологии.

Чтобы отобразить логический адрес в физический, существует специальный аппаратный механизм.

Начав с базовой архитектуры и небольшой истории развития компьютера, мы разобрали причины появления такого комплекса программ как операционная система и выделили главную её цель – обеспечение согласованного доступа к ресурсам компьютера множеству пользователям этих ресурсов, а также управление как самими ресурсами, так и пользователями.

Основные механизмы (сервисы)¶

Рассмотрели основные механизмы реализации этой цели: Scheduler (планировщик), Inter Process Communication (межпроцессное взаимодействие), Memory manager (управление памятью) и другие.

Абстракции¶

Ряд абстракций, которые вводит ОС: Process (процесс), Thread (поток исполнения), File (файл).

Заключение¶

Ух, и вот наконец-то я закончил писать этот материал. Надеюсь, вам было интересно и полезно.

Если вы хотите как-то дополнить материал, дать критику по его содержанию или структуре – пожалуйста, пишите в Issue данного репозитория поднимая ту или иную тему для обсуждения и доработки.

Также, вы можете сделать Fork данного репозитория и после внести свои дополнения с помощью Pull Request. Спасибо за внимание!

Источник