Социально-методический центр поддержки СО НКО Московской области

Операционная система (ОС) управляет всеми другими приложениями и программами на компьютере и загружается в компьютер загрузочной программой. Он позволяет приложениям взаимодействовать с аппаратным обеспечением компьютера. Через назначенный интерфейс прикладной программы прикладные программы запрашивают услуги у операционной системы (API). Ядро — это программное обеспечение, содержащее основные компоненты операционной системы. Для запуска других программ на каждом компьютере должна быть установлена ​​хотя бы одна операционная система.

Windows, Linux и Android являются примерами операционных систем, которые позволяют пользователю использовать такие программы, как MS Office, Блокнот и игры на компьютере или мобильном телефоне. Для запуска основных программ, таких как браузеры, на компьютере должна быть установлена ​​хотя бы одна операционная система.

• Первый компьютер Z1 был изготовлен в 1936 – 1938 годах. К сожалению, этот компьютер работал без операционной системы.
• Двадцать лет спустя в 1956 году была создана первая операционная система.
• В 1960-х годах лаборатории Белла начали работу над созданием UNIX, первой многозадачной операционной системы.
• В 1977 году появилась серия Apple. Apple Dos 3.3 была первой дисковой операционной системой.
• В 1981 году Microsoft создала первую операционную систему под названием DOS, купив программное обеспечение 86 — DOS у компании из Сиэтла.
• Самые известные окна Microsoft появились в 1985, когда MS-DOS была соединена с GUI, графической средой.

• Управление процессором: Операционная система управляет работой процессора, назначая ему различные задания и гарантируя, что каждый процесс получает от процессора достаточно времени для правильной работы.
• Управление памятью: Операционная система управляет выделением и освобождением памяти различным процессам и следит за тем, чтобы другой процесс не потреблял память, выделенную одному процессу.
• Управление устройствами: Существуют различные устройства ввода и вывода. ОС управляет работой этих устройств ввода-вывода. Он получает запросы от этих устройств, выполняет определенную задачу и связывается с запрашивающим процессом.
• Управление файлами: Операционная система упорядоченно отслеживает информацию о создании, удалении, передаче, копировании и хранении файлов. Он также поддерживает целостность данных, хранящихся в этих файлах, включая структуру каталогов файлов, защищая от несанкционированного доступа.
• Безопасность: Операционная система предоставляет различные методы, обеспечивающие целостность и конфиденциальность пользовательских данных. Для защиты пользовательских данных используются следующие меры безопасности:
  • Защита от несанкционированного доступа через логин.
  • Защита от вторжений путем сохранения активности Firefall.
  • Защита системной памяти от злонамеренного доступа.
  • Отображение сообщений об уязвимостях системы.
• Обнаружение ошибки: Время от времени операционная система проверяет систему на наличие внешних угроз или вредоносных программ. Он также проверяет оборудование на наличие повреждений любого типа. Этот процесс отображает несколько предупреждений для пользователя, чтобы можно было предпринять соответствующие действия против любого ущерба, причиненного системе.
• Планирование заданий: В многозадачной ОС, где несколько программ выполняются одновременно, операционная система определяет, какие приложения должны выполняться, в каком порядке и какое время должно быть выделено для каждого приложения.

Вот список некоторых важных функций операционных систем:

1. Предоставляет платформу для запуска приложений
2. Обрабатывает управление памятью и планирование ЦП
3. Обеспечивает абстракцию файловой системы
4. Обеспечивает сетевую поддержку
5. Обеспечивает функции безопасности
6. Предоставляет пользовательский интерфейс
7. Предоставляет коммунальные услуги и системные услуги
8. Поддерживает разработку приложений

Теперь для выполнения функций, упомянутых выше, операционная система состоит из двух компонентов:

• Shell
• Ядро

Оболочка обрабатывает взаимодействие с пользователем. Это самый внешний уровень ОС, который управляет взаимодействием между пользователем и операционной системой посредством:

• Предложения пользователю ввести данные
• Интерпретация ввода для операционной системы
• Обработка вывода операционной системы.

Оболочка обеспечивает способ связи с ОС, либо принимая ввод от пользователя, либо от сценария оболочки. Сценарий оболочки представляет собой последовательность системных команд, хранящихся в файле.

Чтобы глубже понять эту тему, ознакомьтесь с этим бесплатным курсом по операционной системе.

Ядро — это основной компонент операционной системы компьютера (ОС). Все остальные компоненты ОС полагаются на ядро ​​для предоставления им основных услуг. Он служит основным интерфейсом между ОС и оборудованием и помогает в управлении устройствами, сетью, файловыми системами, а также управлением процессами и памятью.

Ядро — это основной компонент операционной системы, который действует как интерфейс между приложениями, а данные обрабатываются на аппаратном уровне.

Когда ОС загружается в память, сначала загружается ядро, которое остается в памяти до завершения работы ОС. После этого ядро ​​предоставляет ресурсы компьютера и управляет ими, а также позволяет запускать и использовать эти ресурсы другим программам. Ядро также устанавливает адресное пространство памяти для приложений, загружает файлы с кодом приложения в память и устанавливает стек выполнения для программ.

Ядро отвечает за выполнение следующих задач:

• Управление вводом-выводом
• Управление памятью
• Управление процессами для выполнения приложений.
• Управление устройствами 
• Управление системными вызовами 

Ранее все основные системные службы, такие как управление процессами и памятью, обработка прерываний и т. д., были упакованы в один модуль в пространстве ядра. Этот тип ядра назывался монолитным ядром. Проблема с этим подходом заключалась в том, что для внесения небольших изменений приходилось перекомпилировать все ядро.

При современном подходе к монолитной архитектуре микроядро содержит различные модули, такие как управление устройствами, управление файлами и т. д. Оно динамически загружается и выгружается. Благодаря этому современному подходу размер кода ядра был уменьшен, а его стабильность возросла.

Линус Торвальдс представил концепцию монолитного ядра в 1991 году как часть ядра Linux. Монолитное ядро ​​— это одна большая программа, содержащая все компоненты операционной системы. Однако ядро ​​Linux развивалось с годами и теперь состоит из различных типов ядер, перечисленных ниже.

1. Монолитное ядро ​​Как следует из названия, монолитное ядро ​​представляет собой одну большую программу, содержащую все компоненты операционной системы. Все ядро ​​выполняется в привилегированном режиме процессора и обеспечивает полный доступ к оборудованию системы. Монолитные ядра быстрее, чем микроядра, потому что у них нет накладных расходов на передачу сообщений. Этот тип ядра обычно используется во встроенных системах и операционных системах реального времени.

2. Микроядро Микроядро — это ядро, содержащее только основные компоненты, необходимые для основного функционирования операционной системы. Все остальные компоненты удалены из ядра и реализованы как процессы пользовательского пространства. Микроядерный подход обеспечивает лучшую модульность, гибкость и расширяемость. Он также более стабилен и безопасен, чем монолитные ядра.

3. Гибридное ядро ​​Гибридное ядро ​​— это ядро, сочетающее в себе лучшие черты как монолитных ядер, так и микроядер. Он содержит небольшое микроядро, которое предоставляет основные компоненты для основного функционирования ОС. Остальные компоненты реализованы как процессы пользовательского пространства или как загружаемые модули ядра. Этот подход обеспечивает лучшее из обоих миров, а именно производительность монолитных ядер и модульность микроядер.

4. Экзоядро Экзоядро — это ядро, предоставляющее минимальный набор компонентов, необходимых для базового функционирования операционной системы. Все остальные компоненты удалены из ядра и реализованы как процессы пользовательского пространства. Экзоядерный подход обеспечивает наилучшую возможную производительность, поскольку не требует накладных расходов на ядро. Однако он также наиболее сложен в реализации и не получил широкого распространения.

Теперь давайте рассмотрим различные типы операционных систем.

Существует несколько различных типов операционных систем. В этом разделе мы обсудим преимущества и недостатки этих типов ОС.

• Пакетная ОС
• Распределенная ОС
• Многозадачная ОС
• Сетевая ОС
• Реальная ОС
• Мобильная ОС

Batch OS — первая операционная система для компьютеров второго поколения. Эта ОС не взаимодействует напрямую с компьютером. Вместо этого оператор берет похожие задания и объединяет их в пакет, а затем эти пакеты выполняются один за другим по принципу «первым пришел, первым обслужен».

Преимущества Batch OS

• Время выполнения аналогичных заданий больше.
• Несколько пользователей могут совместно использовать пакетные системы.
• Управление большими объемами работ становится проще в пакетных системах.
• Время простоя для одной партии очень меньше.

Недостатки ОС

• Отлаживать пакетные системы сложно.
• Если задание завершается с ошибкой, другие задания должны ждать неизвестное время, пока проблема не будет решена.
• Пакетные системы иногда обходятся дорого.

Примеры пакетной ОС: система начисления заработной платы, банковские выписки, ввод данных и т. д. с большим темпом. В распределенной ОС различные компьютеры связаны единым каналом связи. Эти независимые компьютеры имеют свой блок памяти и ЦП и известны как слабосвязанные системы. Системные процессы могут быть разного размера и выполнять разные функции. Основным преимуществом такого типа операционной системы является то, что пользователь может получить доступ к файлам, которых нет в его системе, но в другой подключенной системе. Кроме того, возможен удаленный доступ к системам, подключенным к этой сети.

Преимущества распределенной ОС

• Отказ одной системы не повлияет на другие системы, поскольку все компьютеры независимы друг от друга.
• Нагрузка на хост-систему снижена.
• Размер сети легко масштабируется, так как к сети можно добавить много компьютеров.
• Поскольку рабочая нагрузка и ресурсы разделены, вычисления выполняются с большей скоростью.
• Увеличена скорость обмена данными с помощью электронной почты.

Недостатки распределенной ОС

• Высокая стоимость установки.
• Программное обеспечение, используемое для таких систем, очень сложное.
• Отказ основной сети приведет к отказу всей системы.

Примеры распределенных ОС: LOCUS и т. д.

Многозадачная ОС также известна как операционная система с разделением времени, поскольку каждой задаче дается некоторое время, чтобы все задачи выполнялись эффективно. Эта система предоставляет доступ большому количеству пользователей, и каждый пользователь получает столько времени ЦП, сколько они получают в одной системе. Выполняемые задачи предоставляются одним пользователем или разными пользователями. Время, отведенное на выполнение одной задачи, называется квантом, и как только время выполнения одной задачи истекает, система переключается на другую задачу.

Преимущества многозадачной ОС

• Каждая задача получает одинаковое время на выполнение.
• Время простоя ЦП будет минимальным.
• Вероятность дублирования программного обеспечения очень мала.

Недостатки многозадачной ОС

• Процессы с более высоким приоритетом не могут выполняться первыми, поскольку каждому процессу или задаче присваивается одинаковый приоритет.
• Необходимо защитить различные пользовательские данные от несанкционированного доступа.
• Иногда возникают проблемы с передачей данных.

Примеры многозадачных ОС: UNIX и т. д.

Сетевые операционные системы — это системы, работающие на сервере и управляющие всеми сетевыми функциями. Они позволяют совместно использовать различные файлы, приложения, принтеры, безопасность и другие сетевые функции в небольшой сети компьютеров, такой как локальная сеть или любая другая частная сеть. В сетевой ОС все пользователи знают о конфигурации каждого другого пользователя в сети, поэтому сетевые операционные системы также известны как тесно связанные системы.

Преимущества сетевой ОС

• Новые технологии и оборудование позволяют легко модернизировать системы.
• Безопасность системы управляется через серверы.
• Доступ к серверам возможен удаленно из разных мест и систем.
• Централизованные серверы работают стабильно.

Недостатки сетевой ОС

• Высокая стоимость сервера.
• Требуются регулярные обновления и обслуживание.
• Пользователи зависят от центрального расположения для максимального количества операций.

Примеры сетевых ОС: Microsoft Windows server 2008, LINUX и т. д.

Операционные системы реального времени обслуживают системы реального времени. Эти операционные системы полезны, когда много событий происходит за короткое время или в определенные сроки, например, при моделировании в реальном времени.

Типы ОС реального времени:

• ОС жесткого реального времени

ОС жесткого реального времени — это операционная система в основном для приложений, в которых также недопустима малейшая задержка. Временные ограничения таких приложений очень строгие. Такие системы созданы для спасательного оборудования, такого как парашюты и подушки безопасности, которые должны быть немедленно задействованы в случае аварии.

• Мягкая ОС реального времени

ОС мягкого реального времени — это операционная система для приложений, где временные ограничения не очень строгие.

В системе мягкого реального времени важная задача имеет приоритет над менее важными задачами, и этот приоритет остается активным до завершения задачи. Кроме того, для конкретной работы всегда устанавливается ограничение по времени, что позволяет делать небольшие задержки для будущих задач, что является приемлемым. Например, виртуальная реальность, системы резервирования и т. д.  

Преимущества ОС реального времени

• Обеспечивает большую отдачу от всех ресурсов, так как максимально использует системы.
• Обеспечивает лучшее управление распределением памяти.
• Эти системы всегда безошибочны.
• Эти операционные системы больше внимания уделяют запущенным приложениям, чем тем, которые находятся в очереди.
• Переключение с одной задачи на другую занимает очень мало времени.

Недостатки ОС реального времени

• Системные ресурсы чрезвычайно дороги и не так хороши.
• Используемые алгоритмы очень сложны.
• Одновременно могут выполняться только ограниченные задачи.
• В таких системах мы не можем установить приоритет потока, так как эти системы не могут легко переключаться между задачами.

Примеры ОС реального времени: Системы медицинской визуализации, роботы и т. д.

Мобильная ОС — это операционная система для смартфонов, планшетов и КПК. Это платформа, на которой другие приложения могут работать на мобильных устройствах.

Преимущества мобильной ОС

• Это упрощает работу пользователей.

Недостатки мобильных ОС

• Некоторые мобильные операционные системы дают пользователям плохое качество батареи.
• Некоторые мобильные операционные системы не удобны для пользователя.

Примеры мобильных ОС: ОС Android, ios, ОС Symbian и ОС Windows mobile.

Параметр	32-разрядная ОС
Данные и хранилище	32-разрядная ОС может хранить и управлять меньшим объемом данных, чем 64-разрядная ОС, как следует из ее названия. В нем более подробно рассматривается максимум 4 294 967 296 байт (4 ГБ) ОЗУ.	Напротив, 64-разрядная ОС имеет большую емкость обработки данных, чем 32-разрядная ОС. Это указывает на то, что всего можно адресовать 264 адреса памяти или 18 квинтиллионов гигабайт ОЗУ.
Совместимость системы	Система с 32-разрядным процессором будет работать только с 32-разрядной ОС, но не с 64-разрядной ОС.	Система с 64-разрядным процессором может работать как с 32-разрядной, так и с 64-разрядной ОС
Поддержка приложений	32-разрядная ОС без проблем поддерживает приложения.	64-разрядная ОС не поддерживает приложения.
Производительность	Производительность 32-битной ОС менее эффективна.	Более высокая производительность, чем у 32-разрядного процессора.
Доступные системы	Они поддерживают Windows 7, Windows XP, Windows Vista, Windows 8 и Linux.	Поддерживает Windows XP Professional, Windows 7, Windows 8, Windows 10, Windows Vista, Linux и Mac OS X.

Ниже приведены некоторые примеры операционных систем:

1. Microsoft Windows
   Это серия графических операционных систем, разработанных, продаваемых и продаваемых Microsoft. Первая версия Windows была выпущена в 1985 в качестве дополнения к MS-DOS с графическим интерфейсом. Первой версией Windows, продаваемой как отдельная операционная система, была Windows 95.
2. macOS

Это серия графических операционных систем, разработанных Apple Inc. Это преемник Mac OS X, и это операционная система, на которой работает семейство компьютеров Apple Mac.

3. Линукс

Linux построен на ядре Linux и является бесплатной ОС с открытым исходным кодом. Это одна из самых популярных операционных систем для серверов и встраиваемых устройств. Он также используется миллионами пользователей настольных компьютеров по всему миру.

Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с бесплатным курсом по Linux.

4. Андроид

Это мобильная ОС, разработанная Google. Он основан на ядре Linux и предназначен в первую очередь для мобильных устройств с сенсорным экраном, таких как смартфоны и планшеты.

5. iOS

Другой пример мобильной ОС, разработанной Apple Inc. iOs, является преемником iPhone OS. Это операционная система, на которой работают продукты iPhone, iPad и iPod Touch.

У операционных систем есть несколько преимуществ. Мы перечислили некоторые из них ниже:

1. Обеспечение правильного и эффективного использования компьютерного оборудования.
2. Разрешение одновременного запуска разных приложений.
3. Управление файлами и папками.
4. Предоставление пользовательского интерфейса.
5. Управление безопасностью.
6. Управление ресурсами.
7. Управление печатью.
8. Предоставление платформы для разработки программного обеспечения.

У операционных систем есть несколько недостатков. Мы перечислили некоторые из них ниже:

• Они могут быть сложными и трудными в использовании.
• Их покупка и обслуживание могут быть дорогими.
• Они могут быть уязвимы для атак злоумышленников.

Операционная система, которая может выполнять многопоточные программы и соблюдать сроки в режиме реального времени, называется «RTOS». Большинство ОСРВ включают в себя драйверы устройств, управление ресурсами и планировщики. Помните, что мы не всегда имеем в виду «быстро», когда говорим о «сроках». Вместо этого это означает, что мы можем предвидеть, когда определенные задания будут выполняться до выполнения.

Если вы пишете сложные встраиваемые приложения, ОСРВ может быть отличным инструментом. Они поддерживают изоляцию задач и обеспечивают параллельную работу.

• Защитные прикладные системы, такие как RADAR.
• Система бронирования авиакомпаний.
• Системы, обеспечивающие немедленное обновление.
• Сетевые мультимедийные системы.
• Система управления воздушным движением.
• Системы командного управления.

По мере того, как в ближайшие дни потребность в технологиях будет расти день ото дня, а молодые поколения, такие как Gen Alpha, вырастут и присоединятся к рабочей силе, хорошая и эффективная операционная система станет высшим приоритетом в любой бизнес-среде. Если вы планируете получить степень в области ИТ, сейчас самое подходящее время для начала.

Что такое операционная система?

Операционная система (ОС) — это программа, которая управляет всеми другими прикладными программами на компьютере после того, как она была сначала установлена ​​в систему загрузочной программой. Прикладные программы запрашивают услуги операционной системы (API) через определенный интерфейс прикладной программы.

Что такое операционная система и пример?

Операционная система облегчает связь между пользователем и системой. Примерами операционных систем являются Microsoft Office, Блокнот и игры на компьютере или мобильном устройстве, включая Windows, Linux и Android.

Какие существуют 5 типов операционных систем?

Типы операционных систем:
Пакетная операционная система.
Операционная система с разделением времени.
Распределенная операционная система.
Встроенная операционная система.
Операционная система реального времени.

Какое значение имеет операционная система?

Самая важная часть программного обеспечения, работающего на компьютере, — это операционная система. Он контролирует память, операции, программное и аппаратное обеспечение компьютера. Используя этот метод, вы можете общаться с компьютером, даже если не понимаете его языка.