Операционные системы

Невозможно недооценить роль операционных систем в жизни каждого из нас.
Они используются везде - от персональных компьютеров до серверов и смартфонов. Даже сейчас, читая эту статью, вы используете одну из них. Давайте поподробнее рассмотрим - что же такое операционная система и по каким принципам они работают.

Операционной системой, так же - ОС, (от англ. operating system, OS) называют комплекс, состоящий из программ, созданных для управления и обработки данных. С одной стороны, с их помощью создается интерфейс между устройствами ЭВМ и прикладными программами. С другой же стороны, их назначением является управление вычислительными процессами, их оптимизация, распределение ресурсов оперативной памяти между ними и т.д.

Без наличия операционной системы не может работать никакое прикладное программное обеспечение на компьютере.

Задачи операционных систем

Задачами операционных систем являются:

• Управление файловой системой (просмотр, удаление, копирование, перемещение, переименование), управление доступом к данным, находящимся на энергонезависимых носителях (жесткий диск, USB-накопители, оптические диски);
• Загрузка в оперативную память, запуск и завершение прикладного ПО;
• Мониторинг параметров;
• Оптимизация работы компьютера - пакетный режим. Существует очередь программ на исполнение, при котором система так же загружает программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора;
• Проведение сетевых операций;
• Обеспечение GUI (графического пользовательского интерфейса) или интерфейса командной строки для удобства работы с компьютером. Он же является и интерфейсом прикладного программирования;
• Упрощение работы программистам, создающим прикладное ПО, поскольку им не нужно напрямую работать с устройствами компьютера при помощи языка программирования Assembler. Низкоуровневые (элементарные) действия автоматизированы: по запросу программ, ОС передает их аппаратному обеспечению и они выполняются;
• Стандартизация доступа к устройствам ввода-вывода.
• Разделение процессорного времени и многозадачность
• Защита данных и администрирование

В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS). С 2000-х большое распространение получили мобильные компьютеры (смартфоны и планшеты) и с ними ОС Android и iS.

Элементы ОС

Ключевым элементом операционной системы является ее ядро. Ядром операционной системыУтилиты – сервисные программы для обслуживания дисков (проверять, сжимать, дефрагментировать и тд), выполнения операций с файлами (архивировать, копировать и тд), и работы в компьютерных сетях именуют ее центральную часть, задачей которой является управление выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода. На данном уровне так же возможно обеспечить организацию доступа к файловой системе и сетевого взаимодействия.

Объектами ядра ОС являются:

• Процессы
• Файлы
• События
• Потоки
• Семафоры
• Мьютексы
• Каналы
• Файлы, проецируемые в память

Так же, элементами операционных систем являются:

• Программный модуль, целью которого является управление файловой системой компьютера.
• Драйверы – программы, управляющие работой устройств и контролирующие их. Конкретный драйвер поставляется к конкретному устройству;
• Командный процессор – программа, созданная для того, чтобы запрашивать пользовательские команды и исполнять их. Пример таких команд - запуск программы, выполнение действий над файлами (удаление, копирование, вывод на печать и т.д);
• Модули GUI
• Файлы ОС - хранятся во внешней памяти (жесткий диск или иное устройство), но могут использоваться лишь после загрузки в оперативную память;
• Утилиты – сервисные программы для обслуживания дисков (проверять, сжимать, дефрагментировать и тд), выполнения операций с файлами (архивировать, копировать и тд), и работы в компьютерных сетях.

Загрузка ОС

Операционные системы запускаются поэтапно, поскольку для запуска программы необходимо чтобы она была в оперативной памяти. Поэтому, после включения компьютера процессор изначально проводит тестирование компьютера на работоспособность аппаратных средств. Затем, **BIOS ** (Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода) - программа, записанная на ПЗУ, ищет на системном (на который записана операционная система) диске boot-программу, запускающую уже саму операционную систему. Программа ищет файлы операционной системы на системном диске и загружает их в оперативную память в качестве программных модулей.