Що таке операційна система?

Схожі питання

Операційна система (ОС) - програма або сукупність програм, що управляє основними діями ЕОМ, її периферійними пристроями та забезпечує запуск всіх інших програм, а також взаємодія з оператором.

Функції ОС:

Управління пам'яттю;
Управління доступом до пристроїв введення-виведення;
Управління файловою системою;
Управління взаємодією процесів, диспетчеризація процесів;
Управління використанням ресурсів;
Завантаження програм в оперативну пам'ять і їх виконання;
Інтерфейс з користувачем;
Міжмашинної взаємодії (мережа);
Захист самої системи та користувача даних і програм;
Розмежування прав доступу і багатокористувацький режим роботи.

Багатозадачність (multitasking, multiprogramming) - властивість операційної системи і ЕОМ, при якій один процесор може обробляти декілька різних програм або різних частин однієї програми одночасно. При цьому всі програми разом утримуються в оперативній пам'яті і кожна виконується за якийсь період часу. Наприклад, одна програма може працювати, поки інші чекають включення периферійного пристрою або сигналу (команди) оператора. Здатність до багатозадачності залежить більшою мірою від операційної системи, ніж від типу ЕОМ. Найбільш поширеною багатозадачною системою є Unix фірми ATT's Bell Laboratories (США).

Види ОС:

Розрахована на багато система, система з колективним доступом, система колективного доступу (multiuser system, multiaccess system) - Обчислювальна система або її частину (наприклад операційна система), що дозволяє декільком користувачам одночасно мати доступ до однієї ЕОМ зі свого термінала (локального або віддаленого). Багатокористувацький характер роботи досягається завдяки режиму поділу часу, який полягає в дуже швидкому перемиканні ЕОМ між різними терміналами та програмами і відповідно швидкої відпрацювання команд кожного користувача. При цьому останній не помічає затримок часу, пов'язаних з обслуговуванням інших користувачів. Прикладами розробок зазначеного виду можуть служити крім Windows Операційні системи: NetWare, створена і розвивається фірмою Novell (США) для локальних інформаційних обчислювальних систем- Unix фірми ATT's Bell Laboratories (США) - REAL / 32 та ін.
Однокористувальницька система (one user system) - Операційна система, яка не володіє властивостями багатокористувацької. Прикладами однопользовательских ОС є MS DOS фірми Microsoft (США) і ОС / 2, створена спільно Microsoft та IBM.
Мережева операційна система, СОС (NOS, Network Operating System) - Операційна система, призначена для забезпечення роботи обчислювальної мережі. Прикладами мережевих операційних систем є Windows NT, Windows 2000, Novel Netware, Unix, Linux та ін.

Типи ОС:

графічні (з наявністю графічного інтерфейсу користувача - GUI) - Текстові (тільки командний рядок);
безкоштовні - платні;
відкриті (з можливістю редагувати вихідний код) - закриті (без можливості редагувати вихідний код);
клієнтські - серверні;
висока стабільність (стійкість до збоїв апаратної частини) - низька стабільність;
проста в адмініструванні (для рядового користувача) - складна, для системних адміністраторів;
16-розрядна - 32-розрядна - 64-розрядна (у далекому минулому були ще й 8-розрядні);
з високим рівнем безпеки даних - з низьким рівнем безпеки;

Поняття операційної системи

Існують дві групи визначень ОС: «сукупність програм, керуючих обладнанням» і «сукупність програм, керуючих іншими програмами». Обидві вони мають свій точний технічний зміст, який, однак, стає очевидним тільки при більш детальному розгляді питання про те, навіщо взагалі потрібні операційні системи.

Є додатки обчислювальної техніки, для яких ОС зайві. Наприклад, вбудовані мікрокомп'ютери містяться сьогодні в багатьох побутових приладах, автомобілях (іноді по десятку в кожному), стільникових телефонах і т. п. Часто такий комп'ютер постійно виконує лише одну програму, що запускається по включенні. І прості ігрові приставки - також представляють собою спеціалізовані мікрокомп'ютери - можуть обходитися без ОС, запускаючи при включенні програму, записану на вставленому в пристрій «картриджі» або компакт-диску. (Багато вбудовані комп'ютери і навіть деякі ігрові приставки насправді працюють під управлінням своїх ОС).

Операційні системи, в свою чергу, потрібні, якщо:

обчислювальна система використовується для різних завдань, причому програми, які виконують ці завдання, потребують збереження даних та обмін ними. З цього випливає необхідність універсального механізму збереження даних-в переважній більшості випадків ОС відповідає на неї реалізацією файлової системи. Сучасні ОС, крім того, надають можливість безпосередньо «зв'язати» висновок однієї програми з введенням інший, минаючи відносно повільні дискові операції;

різні програми потребують виконання одних і тих же рутинних дій. Напр., Простий введення символу з клавіатури і відображення його на екрані може вимагати виконання сотень машинних команд, а дискова операція - тисяч. Щоб не програмувати їх щоразу заново, ОС надають системні бібліотеки часто використовуваних підпрограм (функцій);

між програмами та користувачами системи необхідно розподіляти повноваження, щоб користувачі могли захищати свої дані від чужого погляду, а можлива помилка в програмі не викликала тотальних неприємностей;

необхідна можливість імітації «одночасного» виконання декількох програм на одному комп'ютері (навіть містить лише один процесор), що здійснюється за допомогою прийому, відомого як «Поділ часу». При цьому спеціальний компонент, званий планувальником, «нарізає» процесорний час на короткі відрізки і надає їх по черзі різним виконувати програми (процесам);

нарешті, оператор повинен мати можливість, так чи інакше, управляти процесами виконання окремих програм. Для цього служать операційні середовища, одна з яких - оболонка і набір стандартних утиліт - є частиною ОС (інші, такі, як графічна операційне середовище, утворюють незалежні від ОС прикладні платформи). Таким чином, сучасні універсальні ОС можна охарактеризувати перш за все як
використовують файлові системи (з універсальним механізмом доступу до даних),
багатокористувацькі (з розподілом повноважень),
багатозадачні (з поділом часу).

Багатозадачність та розподіл повноважень вимагають певної ієрархії привілеїв компонентів самої ОС. У складі ОС розрізняють три групи компонентів:

ядро, містить планіровщік- драйвери пристроїв, безпосередньо керуючі оборудованіем- мережеву підсистему, файлову систему;

системні бібліотеки і

оболонку з утилітами.

Більшість програм, як системних (що входять до ОС), так і прикладних, виконуються в непривілейованому («користувальному») режимі роботи процесора і отримують доступ до устаткування (і, при необхідності, до інших ядерним ресурсів, а також ресурсів інших програм) тільки за допомогою системних викликів. Ядро виконується в привілейованому режимі: саме в цьому сенсі говорять, що ОС (точніше, її ядро) управляє обладнанням.

Поточна редакція стандарту на ОС містить визначення близько тисячі системних викликів та інших бібліотечних підпрограм (Частина з яких має реалізуватися тільки в певних класах систем- напр., В системах «реального часу») і близько 200 команд оболонки і утиліт ОС. Стандарт визначає лише функції викликів і команд, і не містить вказівок щодо способів їх реалізації.

Стандарт, крім цього, визначає спосіб адресації файлів в системі, локалізацію (установки, що стосуються національно-специфічних моментів, таких, як мова повідомлень або формат дати і часу), сумісний набір символів, синтаксис регулярних виразів, структуру каталогів в файлової системі, формат командної рядки і деякі інші аспекти поведінки ОС.

У визначенні складу ОС значення має критерій операціонально цілісності (замкнутості): система повинна дозволяти повноцінно використовувати (включаючи модифікацію) свої компоненти. Тому в повний склад ОС включається і набір інструментальних засобів (від текстових редакторів до компіляторів, отладчиков і компонувальник). Операціонально замкнутістю володіють системи, що задовольняють «розробницького» профілем у термінах стандарту.

Історія розвитку ОС

Попередником ОС слід вважати службові програми (такі, як завантажувачі), А також бібліотеки часто використовуваних підпрограм, що почали розроблятися з появою універсальних комп'ютерів 1-го покоління (Кінець 1940-х років). Службові програми мінімізували фізичні маніпуляції оператора з обладнанням, а бібліотеки дозволяли уникнути багаторазового програмування одних і тих же дій (здійснення операцій введення-виведення, обчислення математичних функцій і т. п.).

У 1950-60-х роках сформувалися і були реалізовані основні ідеї, що визначають функціональність ОС: пакетний режим, поділ часу і багатозадачність, поділ повноважень, реальний масштаб часу, файлові структури і системи.

Розвиток "нормальних осей" почалося в 1965 році. Найпершою операційною системою є Multics, надалі на його основі був створений Unix. Multics використовувався на комп'ютерах, які застосовувалися для створення мультфільмів. Не маючи перспективи розвитку, проект операційної системи був закритий, а її творці стали створювати нові програми і навіть щось схоже на операційні системи.

Більш-менш нормальне творіння вдалося створити Кену Томпсону. У 1969 році він написав гру Space Travel, яка не мала абсолютно ніякого успіху та перспектив розвитку у неї не було. Але це сильно сказано - не було. Взявшись за своє дітище, Кен Томпсон став модернізувати операційну систему Multics для роботи гри. Пізніше операційна система отримала назву Unics (Від назви операційної системи Multics), а ще пізніше - UNIX.

Операційна система була написана з використанням мови програмування - асемблер, не мала графічного інтерфейсу, працювала в режимі командного рядка. Відрізнялася від попередньої надійністю. Ця якість збереглося і до теперішніх часів. У ній був командний інтерпритатор BASH - Bounre Again SHell, що дозволяє працювати в середовищі операційної системи. Трохи пізніше Кен Томпсон і його соратники по створенню Unix, стали продавати свою систему, як цілком стійкий комерційний проект.

Однією з перших операціоннйх систем для персональних комп'ютерів була CP / M (Control Program / Microcomputer) - Керуюча Програма / Мікрокомп'ютер, створена для комп'ютерів з 8-розрядними процесорами Intel 8080, Intel 8085, Z-80. Творець системи: Гаррі Кілдел, в подальшому засновник компанії Digitasl Research. При створенні персональних комп'ютерів в 1981 році компанія звернулася до IBM Digital Research з пропозицією створити для IBM PC 5150 операційну систему з графічним інтерфейсом. Ті відмовилися допомагати, і тому компанія IBM звернулася за допомогою до фірми Microsoft, яка з 1982 року починає випускати для IBM-сумісних персоналок операційної системи MS-DOS (Microsoft Discs Opereating System).

Почуствовав запах великих грошей за рахунок успіху MS-DOS, компанія Microsoft приступає до розробки операційної системи з графічним інтерфейсом. Це було в 1983 році. Саме тоді команда, що спеціалізується по створенню програм для MS DOS, починають займатися створенням нової ОС вже з графічним інтерфейсом.

Графічний інтерфейс - це оболонка, що дозволяє використовувати для виконання програм графічні елементи, які можна бачити на екрані монітора. До таких елементів можна віднести ярлики, посилання, кнопки меню, контекстні меню, Головне меню, робочий стіл і, зрозуміло, вікна. Всіма цими елементами можна управляти і навіть запрограмувати всі ці елементи на які-небудь дії (якщо це дозволяє операційна система). Вже не треба шукати на клавіатурі клавіші букв при введенні команд з клавіатури і чекати результату виконання тієї чи іншої команди. Досить клацнути мишкою по тому чи іншому елементу - і тим самим відразу запускається програма, на яку вказує елемент. Програма працювала вже не в консольке режимі, а в віконному - програма запускалася в графічному вікні, для управління програмою стало можливим використовувати кнопки управління, які запускалися при запуску тієї чи іншої програми. Вікно можна згорнути, розгорнути і закрити - це основні властивості вікон. Звичайно всі перераховані вище елементи графічного інтерфейсу властиві тільки сучасним операційним системам, в перших графічних операційних системах таких елементів не було.

Першою операційною системою з підтримкою графічного інтерфейсу користувача (GUI, Graphical User Interface - повна назва графічного інтерфейсу) Стала операційна система Macintosh (Скорочено - Mac), Розроблена для комп'ютерів Apple PC. Такий інтерфейс створювався в межах компанії Apple і ніхто не мав ніякого права копіювати цю систему і встановлювати її на комп'ютерах, не сумісних з Apple. Цей інтерфейс був досить зручним, з'явився робочий стіл, вікна, що розкриваються меню і піктограми ярликів дозволяли використовувати комп'ютер з максимальною зручністю. Вперше такий графічний інтерфейс був розроблений в компанії Apple в 1983 році, а його продаж і навіть реклама комп'ютера Apple з графічною ОС Macintosh пройшла по Американському телебаченню в 1984 році.

Лише 20 листопада 1985 компанія Microsoft представила свою "операційну систему" Windows 1.0 на виставці комп'ютерних технологій в Лас-Вегасі. Дана операційна система була дуже "сирий", її навіть назвати повноцінною операційною системою - це було б просто самообманом. Windows 1.0 був побудований з використанням DOS, фактично він був повноцінної надбудовою DOS - графічний провідник, що дозволяє виконувати найпростіші завдання над файлами і запускати програми після одного клацання мишки по пікрограмме програми. В системі була так само реалізована панель управління. На цьому власне зручність ОС закінчувалося. Система працювала на комп'ютері з процесором i286. Пізніше пішов проект Windows 2.0, за ним Windows NT (New Technologies), Windows 3.0. Справжній успіх почався з операційними системами з виходом версії Windows 3.0.

Кілька слів про так званих програмах-надбудовах DOS. Це програми, що запускаються при запуску операційної системи, що дозволяють виконувати операції по редагуванню тексту за допомогою спеціального редактора, копіювання, переміщення, перейменування і видалення файлів і каталогів з носіїв інформації і тому подібні операції. У таких надбудовах була реалізована мишка, клавіатурні комбінації клавіш, а для ще більшої зручності були задіяні спеціальні функціональні клавіші - це 12 клавіш, підписані як F1, F2, F3 і так далі, знаходяться і на сучасних клавіатурах над групою буквено-цифрових клавіш. Приклад подібних програм - Norton Commander виробництва Symantec Corporation. Подібні програми існують і зараз і активно використовуються на серверах при адмініструванні. Подібні Nortonу: Volkov Commander, Far, Windows Commander.

У 1986 році компанія IBM і Microsoft об'єднали свої зусилля з метою створення якісного програмного забезпечення. Результатом їх роботи стала операційна система OS / 2.