Отже, що таке операційна система на комп'ютері? ОС - це найважливіше програмне забезпеченняпрацює на комп'ютері. Він управляє пам'яттю, процесами, і всім програмним та апаратним забезпеченням. Можна сказати, що ОС – це міст між комп'ютером та людиною. Тому що без операційної системи комп'ютер марний.

Apple Mac OS X

Mac OS є лінійкою операційних систем, створених компанією Apple. Вона постачається на всіх нових комп'ютерах Macintosh або Mac. Останні версії цієї операційної системи відомі як OS X. А саме Yosetime(випущений у 2014 році), Mavericks (2013), Mountine Lion (2012), Lion(2011), та Show Leopard(2009). Також є Mac OS X Serverякий призначений для роботи на серверах.

За даними загальної статистики StatCounter Global Stats, відсоток користувачів Mac OS X становить 9,5% ринку операційних систем станом на вересень 2014 року. Це набагато нижче відсотка користувачів Windows(майже 90% ). Однією з причин цього є те, що комп'ютери AppleДуже дорогі.

Linux

Linux - сімейка операційних систем з відкритим вихідним кодом. Це означає, що вони можуть модифікуватися (змінюватися) і поширяться будь-якою людиною по всьому світу. Це дуже відрізняє цю ОС від інших, таких як Windows, яка може змінюватись і поширюватися лише самим власником (Microsoft). Переваги Лінукса в тому, що він безкоштовний і є багато різних версійна вибір. Кожна версія має свій зовнішній вигляд, і найпопулярніші з них це Ubuntu, Mintі Fedora.

Linux названий на честь Лінуса Торвальдса, який заклав основу у Linux у 1991 році.

За даними загальної статистики StatCounter Global Stats, відсоток користувачів Linuxстановить менше 2% ринку операційних систем станом на вересень 2014 року. Однак через гнучкість і легкість в налаштуваннях більшість серверів працюють на Linux.

Операційні системи для мобільних пристроїв

Всі операційні системи, про які ми говорили вище розроблені для настільних та портативних комп'ютерів, таких як ноутбук. Є операційні системи, які розроблені спеціально для мобільних пристроїв, таких як телефони, та MP3-плеєри, наприклад, Apple, IOS, Windows Phoneі Google Android.На малюнку нижче ви можете побачити Apple, IOS працює на IPad.

Звичайно, за функціональністю вони поступаються комп'ютерним операційним системам, але все ж таки вони здатні виконати безліч основних завдань. Наприклад, перегляд фільмів, перегляд веб-сторінок в інтернеті, запуск програм, ігор тощо.

На цьому все. Залишіть у коментарях якою операційною системою користуєтеся ви і чому вона вам подобається

Операційні системи: призначення та основні функції

Поняття операційної системи

Операційна система (ОС) – комплекс програм, що забезпечують взаємодію всіх апаратних та програмних частин комп'ютера між собою та взаємодію користувача та комп'ютера.

ОС забезпечує цілісне функціонування всіх компонентів комп'ютера, а також надає користувачеві доступ до апаратних можливостей комп'ютера. Операційна системає базовою та необхідною складовою ПЗ комп'ютера, без неї комп'ютер не може працювати в принципі.

Склад ОС

Структуру ОС складають такі модулі:

базовий модуль (ядро ОС)- керує роботою програм та файловою системою, забезпечує доступ до неї та обмін файлами між периферійними пристроями;

т.е. перекладає команди з мови програм на мову «машинних кодів», зрозумілу комп'ютеру

командний процесор- розшифровує та виконує команди користувача, що надходять насамперед через клавіатуру;

т.е. запитує у користувача команди та виконує їх. Користувач може дати, наприклад, команду виконання будь-якої операції над файлами (копіювання, видалення, перейменування), команду виведення документа на друк тощо.

драйвери периферійних пристроїв- програмно забезпечують узгодженість роботи цих пристроїв з процесором (кожен периферійний пристрій обробляє інформацію по-різному та в різному темпі);

т.е. спеціальні програми, які забезпечують керування роботою пристроїв та узгодження інформаційного обміну з іншими пристроями. Будь-якому пристрою відповідає власний драйвер.

додаткові сервісні програми(утиліти) - роблять зручним та багатостороннім процес спілкування користувача з комп'ютером

тобто.такі програми дозволяють обслуговувати диски, виконувати операції із файлами, працювати у комп'ютерних мережах тощо.

Призначення операційної системи

ОС призначена для вирішення наступних завдань:

обслуговування апаратури комп'ютера;

створення робочого середовища та інтерфейсу користувача;

виконання команд користувача та програмних інструкцій;

організації введення/виводу, зберігання інформації та

управління файлами та даними.

Відповідно до визначення, всі завдання, які вирішуються ОС, можна розбити на дві групи:

надання користувачеві або програмісту замість реальної апаратури комп'ютера розширеної віртуальної (тобто реально не існуючої) машини, з якою зручніше працювати і легше програмувати;

підвищення ефективності використання комп'ютера шляхом раціонального управління його ресурсами відповідно до певного критерію.

Функції операційної системи

Основні функції:

Виконання за запитом програм досить елементарних (низькорівневих) дій, які є загальними для більшості програм і часто зустрічаються майже у всіх програмах (введення і виведення даних, запуск та зупинка інших програм, виділення та звільнення додаткової пам'яті та ін.).

Стандартизований доступ до периферійним пристроям(Пристрої введення-виведення).

Управління оперативною пам'яттю (розподіл між процесами, організація віртуальної пам'яті).

Управління доступом до даних на незалежних носіях (таких як жорсткий диск, оптичні дискита ін), організованим у тій чи іншій файловій системі.

Забезпечення інтерфейсу користувача.

Мережеві операції, підтримка стека мережевих протоколів.

Додаткові функції:

Паралельне чи псевдопаралельне виконання завдань (багатозадачність).

Ефективний розподіл ресурсів обчислювальної системи між процесами.

Розмежування доступу різних процесів до ресурсів.

Організація надійних обчислень (неможливість одного обчислювального процесу навмисно або помилково вплинути на обчислення в іншому процесі), заснована на розмежуванні доступу до ресурсів.

Взаємодія між процесами: обмін даними, взаємна синхронізація.

Захист самої системи, а також даних користувача та програм від дій користувачів (зловмисних або через незнання) або додатків.

Розрахований на багато користувачів режим роботи і розмежування прав доступу.

Еволюція операційних систем та основні ідеї

Попередником ОС слід вважати службові програми (завантажувачі та монітори), а також бібліотеки підпрограм, що часто використовуються, 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 тих самих дій (здійснення операцій введення-виведення, обчислення математичних функцій тощо).

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

Операційна система (ОС) – це програма, яка виконує функції посередника між користувачем та комп'ютером.

ОСвиконуючи роль посередника, служить двом цілям: ефективно використовувати комп'ютерні ресурсиі створювати умови для ефективної роботикористувача.

Як ресурси комп'ютера зазвичай розглядають:

- Час роботи процесора;
- адресний простір основної пам'яті;
- Обладнання введення-виведення;
- файли, що зберігаються в зовнішньої пам'яті.

Функціонування комп'ютера після ввімкнення живлення починається з запуску програми початкового завантаження. Ця програма ініціалізує основні апаратні блоки комп'ютера, потім завантажується ядро ОС.

Надалі ОС реагує на події, що відбуваються у системі, як програмні, і апаратні, і викликає модулі, відповідальні їх виконання.

ОС є як середовищем для організації роботи користувача, так і середовищем виконання та взаємодії різних програм.

У функції операційної системивходить:

- Здійснення діалогу з користувачем;
- введення-виведення та управління даними;
- планування та організація процесу обробки програм;
- розподіл ресурсів ( оперативної пам'ятіта кешу, процесора, зовнішніх пристроїв);
- запуск програм виконання;
- Різні допоміжні операції обслуговування;
- передача інформації між різними внутрішніми пристроями;
- Програмна підтримка роботи периферійних пристроїв (дисплея, клавіатури, дискових накопичувачів, принтера та ін.).
- Організація середовища взаємодії та обміну інформацією між працюючими програмами.

Операційну систему можна назвати програмним продовженням пристрою керування комп'ютером. Операційна система приховує від користувача складні подробиці взаємодії з апаратурою, утворюючи прошарок між ними.

Залежно від кількості одночасно оброблюваних задач н числа користувачів, яких можуть обслуговувати ОС, розрізняють основні класи операційних систем:

-однокористувацькі однозадачні, які можуть виконуватися тільки на одному комп'ютері, обслуговувати лише одного користувача та працювати тільки з одного (у Наразі) Завданням. Нині мало використовуються;
- однокористувацькі багатозадачні, або настільні. які забезпечують одному користувачеві одночасну роботу з кількома завданнями.
- багатокористувацькі багатозадачнічи серверні. Ті, що дозволяють на одному комп'ютері запускати кілька завдань кільком користувачам. Ці ОС найбільш складні та вимагають значних машинних ресурсів.

На сьогоднішній момент найпоширенішою операційною системою на ПК є операційна система Windowsфірми Microsoft. Кількість проданих копій Windowsвимірюється сотнями мільйонів.

Операційна система та їх види. Загальна характеристиката прийоми роботи в середовищі ОС

Операційна система (ОС) - це невід'ємна частина програмного забезпечення, що управляє технічними засобами комп'ютера (hardware). ОС – це програма, що координує дії обчислювальної машини; під її керуванням здійснюється виконання програм.

Основні функції операційної системи:

1. Обмін даними між комп'ютером та різними периферійними пристроями (терміналами, принтерами, гнучкими дисками, жорсткими дискамиі т.д.). Такий обмін даними називається "введення/виведення даних".

2. Забезпечення системи організації та зберігання файлів.

4. Організація діалогу з користувачем.

ОС – це комплекс взаємозалежних системних програм, призначення якого – організувати взаємодію користувача з комп'ютером та виконання інших програм.

склад операційної системи.

Структуру ОС складають такі модулі:

Базовий модуль (ядро ОС) - керує роботою програми та файловою системою, забезпечує доступ до неї та обмін файлами між периферійними пристроями;

Командний процесор - розшифровує та виконує команди користувача, що надходять насамперед через клавіатуру;

Драйвери периферійних пристроїв - програмно забезпечують узгодженість роботи цих пристроїв з процесором (кожен периферійний пристрій обробляє інформацію по-різному та в різному темпі);

Додаткові сервісні програми (утиліти) - роблять зручним та багатостороннім процес спілкування користувача з комп'ютером.

. Файли, що становлять ОС, зберігаються на диску, тому система називається дисковою операційною (DOS). Відомо, що для виконання програми - і, отже, файли ОС - повинні знаходитися в оперативній пам'яті (ОЗУ). Однак, щоб зробити запис ОС в ОЗУ, необхідно виконати програму завантаження, якої одразу після включення комп'ютера в ОЗУ немає. Вихід із цієї ситуації полягає в послідовному, поетапному завантаженні ОС в оперативну пам'ять.

Перший етап завантаження ОС. У системному блоцікомп'ютера знаходиться постійний пристрій (ПЗУ, постійна пам'ять, ROM-Read Only Memory - пам'ять з доступом тільки для читання), в якому містяться програми тестування блоків комп'ютера і першого етапу завантаження ОС. Вони починають виконуватися з першим імпульсом струму під час увімкнення комп'ютера. На цьому етапі процесор звертаються до диска та перевіряє наявність на певному місці (на початку диска) дуже невеликої програми – завантажувача. Якщо ця програма виявлена, вона зчитується в ОЗУ і їй передається управління.

Другий етап завантаження ОС. Програма - завантажувач, своєю чергою, шукає на диску базовий модуль ОС, переписує його пам'ять і передає йому управління.

Третій етап завантаження ОС. До складу базового модуля входить основний завантажувач, який шукає решту модулів ОС і зчитує їх у ОЗУ. Після закінчення завантаження ОС управління передається командному процесору і з'являється запрошення системи до введення команди користувача.

Зауважимо, що в оперативній пам'яті під час роботи комп'ютера обов'язково повинні бути базовий модуль ОС і командний процесор. Отже, не потрібно завантажувати в оперативну пам'ять всі файли ОС одночасно. Драйвери пристроїв та утиліти можуть підвантажуватися в ОЗУ в міру потреби, що дозволяє зменшувати обов'язковий обсяг оперативної пам'яті, що відводиться під системне програмне забезпечення.

Перше завдання ОС – організація зв'язку, спілкування користувача з комп'ютером загалом та її окремими пристроями. Таке спілкування здійснюється за допомогою команд, які у тому чи іншому вигляді людина повідомляє операційну систему. У ранніх варіантах операційних систем такі команди просто вводилися з клавіатури у спеціальний рядок. Надалі були створені програми – оболонки ОС, які дозволяють спілкуватися як з ОС як текстовим мовою команд, а з допомогою меню (зокрема піктографічного) чи маніпуляцій з графічними об'єктами.

Друге завдання ОС – організація взаємодії всіх блоків комп'ютера у виконання програми, яку призначив користувач на вирішення завдання. Зокрема, ОС організує і стежить за розміщенням в оперативній пам'яті та на диску необхідних роботи програми даних, забезпечує своєчасне підключення пристроїв комп'ютера на вимогу програми і т.п.

Третє завдання ОС – забезпечення так званих системних робіт, які буває необхідно виконати для користувача. Сюди належить перевірка, “лікування” та форматування диска, видалення та відновлення файлів, організація файлової системи тощо. Зазвичай такі роботи здійснюються за допомогою спеціальних програм, що входять до ОС і називають утилітами.

Операційна система виконує роль сполучної ланки між апаратурою комп'ютера, з одного боку, і програмами, що виконуються, а також користувачем, з іншого боку.

ОС зазвичай зберігається у зовнішній пам'яті комп'ютера – на диску. При включенні комп'ютера вона зчитується з дискової пам'ятіта розміщується в ОЗУ.

Цей процес називають завантаженням ОС.

До функцій ОС входить:

Здійснення діалогу з користувачем;

Введення-виведення та управління даними;

Планування та організація процесу обробки програм;

розподіл ресурсів (оперативної пам'яті, процесора, зовнішніх пристроїв);

Запуск програм виконання;

всілякі допоміжні операції обслуговування;

Передача інформації між різними внутрішніми пристроями;

Програмна підтримка роботи периферійних пристроїв (дисплея, клавіатури, принтера та ін.).

ОС можна назвати програмним продовженням пристрою керування комп'ютера.

Залежно від кількості одночасно оброблюваних завдань та числа користувачів, яких можуть обслуговувати ОС, розрізняють чотири основні класи операційних систем:

1. однокористувацькі однозадачні, які підтримують одну клавіатуру і можуть працювати тільки з одним (в даний момент) завданням;

2. однокористувацькі однозадачні з фоновою печаткою, які дозволяють окрім основного завдання запускати одну додаткову задачу, орієнтовану, як правило, на виведення інформації на друк.

3.однопользовательские багатозадачні, які забезпечують одному користувачеві паралельну обробку кількох завдань.

4. многопользовательские багатозадачні, що дозволяють одному комп'ютері запускати кілька завдань кільком користувачам.

ОС для персонального комп'ютера, орієнтованого професійне застосування, повинна містити такі основні компоненти:

Програми управління введенням/виводом;

Програми, що керують файловою системою та планують завдання для комп'ютера;

Процесор командної мови, який приймає, аналізує та виконує команди, адресовані ОС.

У кожній ОС є своя командна мова, яка дозволяє користувачеві виконувати ті чи інші дії:

Звертатись до каталогу;

Виконувати розмітку зовнішніх носіїв;

Запускати програми;

та інші дії.

Аналіз та виконання команд користувача, включаючи завантаження готових програм із файлів в оперативну пам'ять та їх запуск, здійснює командний процесор ОС.

Важливим класом системних програм є драйвери пристроїв.

Для керування зовнішніми пристроямиНа комп'ютері використовуються спеціальні системні програми – драйвери. Драйвери стандартних пристроїв утворюють разом базову системувведення-виведення (BIOS), яка зазвичай заноситься в постійне ЗУ комп'ютера.

Нерідко до системних програм належать антивірусні засоби, програми архівування файлів тощо.

Другий клас програм – це прикладні програми. Тут немає єдиної точки зору, які саме програми належать до цього класу. Зазвичай прикладною називають будь-яку програму, що дозволяє користувачеві без програмування вирішувати певний клас завдань.

Операційна система блискуче справляється зі своїми обов'язками. На практиці одна з основних переваг використання ОС полягає у простоті її розуміння, незважаючи на функціональну складність.

Зараз близько 90% комп'ютерів використовують Windows. Більше широкий клас ОС спрямовано використання на серверах. До цього класу ОС відносяться сімейство UNIX, розробки компанії Microsoft (MS DOS і Windows), мережеві продукти Novell і компанії IBM.

UNIX - розрахована на багато користувачів, багатозадачна ОС, включає досить потужні засоби захисту програм і файлів різних користувачів. ОС UNIX є машинонезалежною, що забезпечує високу мобільність ОС та легку переносимість прикладних програмна комп'ютери різної архітектури. Важливою особливістю ОС сімейства UNIX є її модульність та великий набір сервісних програмякі дозволяють створити сприятливу операційну обстановку для користувачів-програмістів (тобто система особливо ефективна для фахівців – прикладних програмістів).

Незалежно від версії спільними для UNIX рисами є розрахований на багато користувачів режим із засобами захисту даних від несанкціонованого доступу; реалізація багатозадачної обробки у режимі поділу часу; переносимість системи шляхом написання основної частини мовою Сі.

Недолік UNIX - велика ресурсомісткість, і для невеликих однокористувальних систем на базі персональних комп'ютерів вона найчастіше є надмірною.

У цілому нині ОС сімейства UNIX орієнтовані, передусім, великі локальні (корпоративні) і глобальні мережі, що поєднують роботу тисяч користувачів. Велике поширення UNIX та її версія LINUXотримали у мережі Інтернет, де найважливіше значеннямає машинонезалежність ОС.

ОС MS DOS широко використовувалася персональних комп'ютерів, побудованих з урахуванням процесорів Intel 8088-80486.

В даний час MS DOS для управління персональними комп'ютерамипрактично не застосовується. Однак її не слід вважати повністю вичерпаною своїх можливостей і втратило актуальність. Низькі вимогидо апаратних ресурсів залишають DOS перспективною для практичного використання. Так, у 1997 р. компанія СаШега розпочала роботи з адаптації DR DOS (аналог MS DOS) до ринку вбудованих ОС дрібних високоточних пристроїв, що приєднуються до Інтернету та інтранет-мереж. До цих пристроїв належать касові апарати, факси, персональні цифрові помічники, електронні. записні книжкита ін.

Операційна система OS/2 (Operating system/2) є однокористувальною багатозадачною ОС, односторонньо (MS DOS → OS/2) програмно сумісною з MS DOS і призначеною для роботи з МП 80386 і вище (ПК IBM PC та PS/2). OS/2 може одночасно виконувати до 16 програм (кожна їх у своєму сегменті пам'яті), але серед них лише одну, підготовлену для MS DOS.

Важливими особливостями OS/2 є багатовіконний інтерфейс користувача; програмних інтерфейсів для роботи із системою баз даних; ефективних програмних інтерфейсів для роботи у локальних обчислювальних мережах. До недоліків OS/2 відноситься насамперед порівняно невеликий обсяг програмних додатків, напрацьованих на цей час.

Функції

Основні функції:

Виконання запитів програм (введення та виведення даних, запуск та зупинення інших програм, виділення та звільнення додаткової пам'яті та ін.).
Стандартизований доступ до периферійних пристроїв (пристрої вводу-виводу).
Управління оперативною пам'яттю (розподіл між процесами, організація віртуальної пам'яті).
Управління доступом до даних на енергонезалежних носіях (таких як жорсткий диск, оптичні диски та ін), організованим у тій чи іншій файловій системі.
Забезпечення інтерфейсу користувача.
Збереження інформації про помилки системи.

Додаткові функції:

Паралельне чи псевдопаралельне виконання завдань (багатозадачність).
Ефективний розподіл ресурсів обчислювальної системи між процесами.
Розмежування доступу різних процесів до ресурсів.
Організація надійних обчислень (неможливість одного обчислювального процесу навмисно або помилково вплинути на обчислення в іншому процесі), заснована на розмежуванні доступу до ресурсів.
Взаємодія між процесами: обмін даними, взаємна синхронізація.
Захист самої системи, а також даних користувача та програм від дій користувачів (зловмисних або через незнання) або додатків.
Розрахований на багато користувачів режим роботи та розмежування прав доступу (див.: автентифікація , авторизація).

Компоненти операційної системи:

Командний процесор (інтерпретатор)
Драйвери пристроїв
Інтерфейс

Концепція

Існують дві групи визначень операційної системи: «набір програм, керуючих обладнанням» та «набір програм, керуючих іншими програмами». Обидві вони мають свій точний технічний зміст, який пов'язаний із питанням, у яких випадках потрібна операційна система.

Є програми обчислювальної техніки, котрим операційні системи зайві. Наприклад, вбудовані мікрокомп'ютери, що містяться в багатьох побутових приладах, автомобілях (іноді по десятку в кожному), найпростіших стільникових телефонів, постійно виконують лише одну програму, що запускається після включення. Багато прості ігрові приставки- також спеціалізовані мікрокомп'ютери - можуть обходитися без операційної системи, запускаючи при включенні програму, записану на вставленому в пристрій «картриджі» або компакт-диску .

Операційні системи потрібні, якщо:

обчислювальна система використовується для різних завдань, причому програми, що вирішують ці завдання, потребують збереження даних та обміну ними. З цього випливає необхідність універсального механізму збереження даних; у переважній більшості випадків операційна система відповідає на неї реалізацією файлової системи. Сучасні системи, крім того, надають можливість безпосередньо «пов'язати» виведення однієї програми із введенням іншої, минаючи відносно повільні дискові операції;
різні програми потребують виконання тих самих рутинних дій. Наприклад, простий введення символу з клавіатури та відображення його на екрані може вимагати виконання сотень машинних команд, а дискова операція – тисяч. Щоб не програмувати їх щоразу заново, операційні системи надають системні бібліотеки підпрограм (функцій), що часто використовуються;
між програмами та користувачами системи необхідно розподіляти повноваження, щоб користувачі могли захищати свої дані від несанкціонованого доступу, а можлива помилкау програмі не викликала тотальних неприємностей;
необхідна можливість імітації «одночасного» виконання кількох програм одному комп'ютері (навіть містить лише процесор), здійснюваної з допомогою прийому, відомого як «розподіл часу». При цьому спеціальний компонент, званий планувальником, ділить процесорний час на короткі відрізки і надає їх по черзі різним програмам, що виконуються (процесам);
оператор повинен мати можливість так чи інакше керувати процесами виконання окремих програм. Для цього служать операційні середовища - оболонка та набори утиліт - вони можуть бути частиною операційної системи.

Таким чином, сучасні універсальні операційні системи можна охарактеризувати насамперед як:

що використовують файлові системи (з універсальним механізмом доступу до даних),
розраховані на багато користувачів (з поділом повноважень),
багатозадачні (з розподілом часу).

Багатозадачність і розподіл повноважень вимагають певної ієрархії привілеїв компонентів операційної системи. У складі операційної системи розрізняють три групи компонентів:

ядро, що містить планувальник; драйвери пристроїв, які безпосередньо керують обладнанням; мережна підсистема; файлова система;

Більшість програм, як системних (що входять до операційної системи), так і прикладних, виконуються в непривілейованому («користувальницькому») режимі роботи процесора і отримують доступ до обладнання (і, за необхідності, до інших ресурсів ядра, а також ресурсів інших програм) тільки за допомогою системних викликів. Ядро виконується у привілейованому режимі: саме в цьому сенсі кажуть, що система (точніше, її ядро) управляє обладнанням.

У визначенні складу операційної системи значення має критерій операційної цілісності (замкнутості): система має дозволяти повноцінно використовувати (включаючи модифікацію) свої компоненти. Тому до повного складу операційної системи включають і набір інструментальних засобів (від текстових редакторівдо компіляторів, відладчиків та компонувальників).

Ядро

Ядро - центральна частина операційної системи, що управляє виконанням процесів, ресурсами обчислювальної системи та надає процесам координований доступ до цих ресурсів. Основними ресурсами є процесорний час, пам'ять та пристрої введення-виведення. Доступ до файлової системи та мережна взаємодія також можуть бути реалізовані лише на рівні ядра.

Як основний елемент операційної системи, ядро є найбільш низький рівеньабстракції для доступу додатків до ресурсів обчислювальної системи, необхідні їх роботи. Як правило, ядро надає такий доступ виконуваним процесам відповідних додатків за рахунок використання механізмів міжпроцесної взаємодії та звернення до системних викликів ОС.

Описана завдання може відрізнятися залежно від типу архітектури ядра та її реалізації.

Пакетний режим

Необхідність раціонального використання дорогих обчислювальних ресурсів призвела до появи концепції «пакетного режиму» виконання програм. Пакетний режим передбачає наявність черги програм виконання, причому система може забезпечувати завантаження програми із зовнішніх носіїв даних на оперативну пам'ять, не чекаючи завершення виконання попередньої програми, що дозволяє уникнути простою процесора.

Поділ часу та багатозадачність

Вже пакетний режим у своєму розвиненому варіанті вимагає поділу процесорного часу між виконанням кількох програм.

Необхідність у розподілі часу (багатозадачності, мультипрограмуванні) виявилася ще сильнішою при поширенні як пристрої введення-виведення телетайпів (а пізніше, терміналів з електронно-променевими дисплеями) (1960-і роки). Оскільки швидкість клавіатурного введення (і навіть читання з екрану) даних оператором набагато нижча, ніж швидкість обробки цих даних комп'ютером, використання комп'ютера в «монопольному» режимі (з одним оператором) могло призвести до простою дорогих обчислювальних ресурсів.

Поділ часу дозволило створити «розраховані на багато» системи, в яких один (як правило) центральний процесор і блок оперативної пам'яті з'єднувався з численними терміналами. У цьому частина завдань (таких як введення чи редагування даних оператором) могла виконуватися як діалогу, інші завдання (такі як потужні обчислення) - в пакетному режимі.

Поділ повноважень

Поширення розрахованих на багато користувачів систем зажадало вирішення завдання поділу повноважень, що дозволяє уникнути можливості зміни виконуваної програми або даних однієї програми в пам'яті комп'ютера іншою програмою (навмисно або помилково), а також зміни самої системи прикладною програмою.

Реалізація поділу повноважень в операційних системах була підтримана розробниками процесорів, що запропонували архітектури з двома режимами роботи процесора - «реальним» (в якому програмі, що виконується, доступний весь адресний простір комп'ютера) і «захищеним» (в якому доступність адресного простору обмежена діапазоном, виділеним при запуску програми на виконання).

Реальний масштаб часу

Застосування універсальних комп'ютерів керувати виробничими процесами зажадало реалізації «реального масштабу часу» («реального часу») - синхронізації виконання програм із зовнішніми фізичними процесами.

Увімкнення функції реального масштабу часу дозволило створювати рішення, що одночасно обслуговують виробничі процеси та вирішують інші завдання (у пакетному режимі та/або в режимі поділу часу).

Файлові системи та структури

Поступова заміна носіїв із послідовним доступом (перфострічок, перфокарт та магнітних стрічок) накопичувачами довільного доступу (на магнітних дисках).

Файлова система - спосіб зберігання даних на зовнішніх пристроях, що запам'ятовують.

Існуючі операційні системи

UNIX, стандартизація операційних систем та POSIX

Завдяки конкурентності реалізацій архітектура UNIX стала спочатку фактичним галузевим стандартом, а потім набула статусу та стандарту юридичного - ISO/IEC 9945 (POSIX).

Тільки системи, що відповідають специфікації Single UNIX Specification, мають право носити ім'я UNIX. До таких систем належать AIX, HP-UX, IRIX, Mac OS X, SCO OpenServer, Solaris, Tru64 та z/OS.

Операційні системи, що наслідують стандарт POSIX або спираються на нього, називають «POSIX-сумісними» (частіше зустрічається слововживання «UNIX-подібні» або «сімейство UNIX», але воно суперечить статусу торгового знака «UNIX», що належить консорціуму The Open Group і зарезервованого для позначення тільки операційних систем, що суворо дотримуються стандарту). Сертифікація на сумісність із стандартом платна, через що деякі системи не проходили цей процес, проте вважаються POSIX-сумісними по суті.

До UNIX-подібних відносяться операційні системи, засновані на останньої версії UNIX, випущеної Bell Labs (System V), на розробках університету Берклі (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD), на основі Solaris (OpenSolaris, BeleniX, Nexenta), а також Linux, розроблена в частині утиліт та бібліотек проектом GNU та в частині ядра - співтовариством, очолюваним Лінусом Торвальдсом.

Стандартизація операційних систем має на меті спрощення заміни самої системи або обладнання при розвитку обчислювальної системи або мережі та спрощення перенесення прикладного програмного забезпечення (суворе дотримання стандарту передбачає повну сумісність програм на рівні вихідного тексту; через профіль стандарту та його розвитку деякі зміни бувають все ж таки необхідні, але перенесення програми між POSIX-сумісними системами обходиться на порядки дешевше, ніж між альтернативними), а також спадкоємність досвіду користувачів.

Найпомітнішим ефектом існування цього стандарту стало ефективне розгортання Інтернету у 1990-х роках.

Пост-UNIX-архітектури

Колектив, який створив UNIX, розвинув концепцію уніфікації об'єктів операційної системи, включивши у вихідну концепцію UNIX «пристрій - це теж файл» також і процеси, і будь-які інші системні, мережеві та прикладні послуги, створивши нову концепцію: «що завгодно - це файл». Ця концепція стала одним з основних принципів системи Plan 9 (назва була запозичена з фантастичного трилера "План 9 з відкритого космосу" Едварда Вуда-молодшого), покликаної подолати принципові недоліки дизайну UNIX і змінила "робочого конячка" UNIX System V на комп'ютерах мережі Bell Labs в 1992 році.

Крім реалізації всіх об'єктів системи у вигляді файлів та розміщення їх на єдиному та персональному для кожного терміналу обчислювальної мережі просторі (namespace), було переглянуто інші архітектурні рішення UNIX. Наприклад, у Plan 9 немає поняття «суперкористувач», і, відповідно, виключаються будь-які порушення режиму безпеки, пов'язані з нелегальним отриманням прав суперкористувача в системі. Для представлення (зберігання, обміну) інформації Роб Пайк і Кен Томпсон розробили універсальне кодування UTF-8, що на сьогоднішній день стало стандартом де-факто. Для доступу до файлів використовується єдиний універсальний протокол 9P, що по мережі працює поверх мережевого протоколу (TCP або UDP). Таким чином, для прикладного ПЗ мережі не існує - доступ до локальних та до віддаленим файламодноманітний. 9P - байт-орієнтований протокол, на відміну інших подібних протоколів, є блок-орієнтованими. Це також результат роботи концепції: доступ побайтно - до уніфікованих файлів, а не побічно - до різноманітних пристроїв, що сильно змінюються з розвитком технологій. Для контролю доступу до об'єктів не потрібні інші рішення, крім вже існуючого в операційній системі контролю доступу до файлів. Нова концепція системи зберігання позбавила адміністратора системи виснажливої праці з супроводу архівів і передбачила сучасні системикерування версіями файлів.

Операційні системи, створені на базі або ідеях UNIX, такі як вся родина BSD та системи GNU/Linux, поступово переймають нові ідеї з Bell Labs. Можливо, ці нові ідеї чекає велике майбутнє та визнання ІТ-розробників.

Нові концепції були використані Робом Пайком в Inferno.

Див. також

Примітки

Література

Гордєєв А. В.Операційні системи: Підручник для вишів. - 2-ге вид. - СПб. : Пітер, 2007. – 416 с. - ISBN 978-5-94723-632-3
Деннінг П. Дж., Браун Р. Л.Операційні системи // Сучасний комп'ютер. - М., 1986.
Іртегов Д. В.Введення до операційних систем. - 2-ге вид. - СПб. : BHV-СПб, 2007. - ISBN 978-5-94157-695-1
Керніган Б. У., Пайк Р. У. UNIX - універсальне середовищепрограмування = The UNIX Programming Environment. - М., 1992.
Оліфер Ст Р., Оліфер Н. А.Мережеві операційні системи. - СПб. : Пітер, 2002. - 544 с. - ISBN 5-272-00120-6
Столінгс У.Операційні системи = Operating Systems: Internals and Design Principles. – М.: Вільямс, 2004. – 848 с. - ISBN 0-1303-1999-6
Таненбаум Е. З.Багаторівнева організація ЕОМ = Structured Computer Organization. – М.: Світ, 1979. – 547 с.
Таненбаум Е. З.Сучасні операційні системи = Modern Operating Systems. - 2-ге вид. - СПб. : Пітер, 2005. - 1038 с. - ISBN 5-318-00299-4
Таненбаум Е. С., Вудхалл А. С.Операційні системи. Розробка та реалізація = Operating Systems: Design and Implementation. - 3-тє вид. - СПб. : Пітер, 2007. - 704 с. - ISBN 978-5-469-01403-4
Шоу О.Логічне проектування операційних систем = The Logical Design of Operating Systems. – М.: Світ, 1981. – 360 с.
Реймонд Е. С.Мистецтво програмування для UNIX = The Art of UNIX Programming. – М.: Вільямс, 2005. – 544 с. - ISBN 5-8459-0791-8
Mark G. Sobell. UNIX System V. A Practical Guide. - 3rd ed. – 1995.

Посилання

Операційна системау каталозі посилань Open Directory Project (dmoz).
Відставнов М.Є.Вільне програмне забезпечення у школі. Вільне програмне забезпечення для школи (2003).(недоступне посилання - історія) Перевірено 16 квітня 2010 року.