Файл: Функции операционных систем компьютеров.pdf

Введение

Самая важная часть программного обеспечения на компьютере – это операционная система или ОС. С пользовательской точки зрения, наиболее важной функцией ОС является то, что называется интерфейсом, с которыми пользователь взаимодействует. За кулисами, конечно, операционная система выполняет множество дополнительных функций. Она распознает устройства, подключенные к компьютеру, и управляет взаимодействием с ними. ОС устанавливает связи между приложениями и процессором, поддерживает файловую систему и управляет ресурсами, такими, как шрифты и звуки системы. В общем, операционная система является непременным условием функционирования компьютерного программного обеспечения, без нее ничего не происходит.

Операционные системы развивались на протяжении последних лет достаточно быстро. В качестве наиболее важного компонента в компьютерах, изменения в операционных системах имеют большие последствия для пользователей компьютеров. С последними изменениями в операционных системах, таких, как гигантский рост - от интерфейса командной строки до текущего графического пользовательского интерфейса, многие общие задачи стало легче разрешить для пользователей компьютеров.

Темой данной работы являются функции операционных систем.

Объектом работы являются операционные системы, предметом – основные выполняемые ими функции.

Целью данной работы является определение функций, выполняемых операционной системой и разъяснение содержания и назначения этих функций.

Для достижения сформулированной цели необходимо рассмотреть следующие вопросы:

• Дать определение операционной системы и пояснить его
• Показать, какие основные компоненты содержит ОС и каково их назначение
• Назвать основные принципы работы операционных систем
• Разобрать основные функции ОС и задачи, решаемые этими функциями

1. Общие сведения об операционных системах

1.1. Что такое операционная система

Операционная система – это основное программное обеспечение, управляющее всем оборудованием и другим программным обеспечением на компьютере. Операционная система, также известная как «ОС», взаимодействует с аппаратным обеспечением компьютера и предоставляет службы, которые могут использовать приложения [1].

Операционная система – это основной набор программного обеспечения на устройстве, который объединяет все его компоненты. Операционные системы взаимодействуют с оборудованием устройства. Они обрабатывают все запросы, начиная от клавиатуры и мыши до Wi-Fi радио, устройств хранения данных и дисплея. Другими словами, операционная система обрабатывает устройства ввода и вывода. Операционные системы используют драйверы устройств, написанные создателями оборудования для связи со своими устройствами.

Операционные системы также включают множество программных продуктов, таких как общие системные службы, библиотеки и интерфейсы прикладного программирования (API), которые разработчики могут использовать для написания программ, работающих в операционной системе.

Операционная система находится между запущенными приложениями и оборудованием, используя драйверы оборудования в качестве интерфейса между ними. Например, когда приложение хочет что-то вывести на принтер, оно передает эту задачу операционной системе. Операционная система отправляет инструкции на принтер, используя драйверы принтера для отправки правильных сигналов. Приложение, которое печатает, не должно заботиться о том, какой принтер у вас есть или понимать, как он работает. Операционная система обрабатывает детали.

ОС также использует многозадачность, распределяя аппаратные ресурсы между несколькими запущенными программами. Операционная система управляет тем, какие процессы выполняются, и она распределяет их между различными процессорами, если у вас есть компьютер с несколькими процессорами или ядрами, позволяя нескольким процессам работать параллельно. Он также управляет внутренней памятью системы, распределяя память между запущенными приложениями [8].

Операционная система – это одна большая часть программного обеспечения, управляющая работой компьютера, и она отвечает за все остальное. Например, операционная система также управляет файлами и другими ресурсами, к которым эти программы могут получить доступ.

Операционные системы предназначены не только для ПК

Когда мы говорим "компьютеры" под управлением операционных систем, мы имеем в виду не только традиционные настольные ПК и ноутбуки. Ваш смартфон – это компьютер, а также планшеты, смарт-телевизоры, игровые консоли, смарт-часы и маршрутизаторы Wi-Fi. Amazon Echo или Google Home – это вычислительные устройства, на которых работает операционная система.

Знакомые настольные операционные системы включают Microsoft Windows, Apple macOS, Google Chrome OS и Linux. Доминирующими операционными системами для смартфонов являются iOS от Apple и Android от Google.

Другие устройства, такие как ваш маршрутизатор Wi-Fi, могут работать под управлением «встроенных операционных систем». Это специализированные операционные системы с меньшим количеством функций, чем обычная операционная система, разработанная специально для одной задачи – например, запуск маршрутизатора Wi-Fi, обеспечение GPS-навигации или управление банкоматом.

Операционные системы также включают другое программное обеспечение, включая пользовательский интерфейс, который позволяет людям взаимодействовать с устройством. Это может быть настольный интерфейс на ПК, сенсорный интерфейс на телефоне или голосовой интерфейс на цифровом устройстве-помощнике.

Операционная система – большое программное обеспечение, состоящее из множества различных приложений и процессов. Граница между тем, что такое операционная система и что такое программа, иногда может быть немного размытой. Нет никакого точного, официального определения операционной системы.

Например, в Windows проводник файлов (или проводник Windows) является одновременно важной частью операционной системы Windows – он даже обрабатывает отрисовку интерфейса рабочего стола - и одновременно является приложением, которое работает в этой операционной системе.

Центром операционной системы является ядро

На низком уровне «ядро» - это основная компьютерная программа, лежащая в основе вашей операционной системы. Эта единственная программа является одной из первых вещей, загруженных при запуске операционной системы. Она обрабатывает выделение памяти, преобразование программных функций в инструкции для процессора вашего компьютера, а также занимается вводом и выводом с аппаратных устройств. Ядро обычно выполняется в изолированной области, чтобы предотвратить его подделку другим программным обеспечением на компьютере. Ядро операционной системы очень важно, но это только одна часть операционной системы [12].

Разделение здесь также может быть нечётким. Например, Linux – это всего лишь ядро. Однако Linux все еще часто называют операционной системой. Android также называют операционной системой, и она построена вокруг ядра Linux. Дистрибутивы Linux, такие как Ubuntu, берут ядро Linux и добавляют вокруг него дополнительное программное обеспечение. Их тоже называют операционными системами.

Многие устройства просто запускают «прошивку» - тип низкоуровневого программного обеспечения, которое обычно запрограммировано непосредственно в память аппаратного устройства. Прошивка, как правило, просто небольшой кусочек программного обеспечения, предназначенного для выполнения только абсолютных основных функций.

Когда современный компьютер загружается, он загружает прошивку UEFI с материнской платы. Это программное обеспечение низкого уровня, которое быстро инициализирует аппаратное обеспечение вашего компьютера. Затем он загружает вашу операционную систему с твердотельного диска или жесткого диска вашего компьютера.

Граница между прошивкой и операционной системой также может быть немного размытой. Например, операционную систему для iPhone и iPad Apple, названную iOS, часто называют «прошивкой». Операционная система PlayStation 4 также официально называется прошивкой.

Это операционные системы, которые взаимодействуют с несколькими аппаратными устройствами, предоставляют услуги программам и распределяют ресурсы между приложениями. Однако очень простая прошивка, которая работает на пульте ДУ телевизора, например, обычно не называется операционной системой.

Обычный человек не обязан точно понимать, что такое операционная система. Тем не менее, может быть полезно знать, с какой операционной системой вы должны знать, с каким программным и аппаратным обеспечением совместимо ваше устройство [11].

1.2. Виды и типы операционных систем

Большинство людей используют операционную систему, которая поставляется с их компьютером, но можно обновить или изменить операционную систему. Тремя наиболее распространенными операционными системами для персональных компьютеров являются Microsoft Windows, macOS и Linux.

Современные операционные системы используют графический интерфейс пользователя, или GUI (произносится «гуи»). Графический интерфейс позволяет использовать мышь для нажатия значков, кнопок и меню, и все это отображается на экране с помощью комбинации графики и текста .

Рисунок 1.1. Интерфейс Windows 10

Графический интерфейс каждой операционной системы имеет различный внешний вид, поэтому при переключении на другую операционную систему он может показаться незнакомым на первый взгляд. Однако современные операционные системы разработаны так, чтобы быть простыми в использовании, и большинство основных принципов те же.

Microsoft Windows

Microsoft создала операционную систему Windows в середине 1980-х гг. Было много различных версий Windows, но самыми последними из них являются Windows 10 (выпущена в 2015 г.), Windows 8 (2012 г.), Windows 7 (2009 г.) и Windows Vista (2007 г.). Windows поставляется с большинством новых компьютеров, и во многом благодаря этому является одной из самых популярных ОС.

Рисунок 1.2. Интерфейс Windows 7

macOS (ранее называвшаяся OS X) - это линейка операционных систем, созданных компанией Apple. Он поставляется с предварительной загрузкой на всех компьютерах Macintosh или Mac. Некоторые из конкретных версий включают Mojave (выпущен в 2018 году), High Sierra (2017) и Sierra (2016).

Согласно статистике StatCounter Global, на долю пользователей macOS приходится менее 10% глобальных операционных систем—значительно меньше, чем на долю пользователей Windows (более 80%). Одна из причин этого заключается в том, что компьютеры Apple, как правило, дороже. Тем не менее, многие люди предпочитают внешний вид macOS над Windows.

Рисунок 1.3. Интерфейс MacOS X

Linux 

Linux (произносится «Линукс») -это семейство операционных систем с открытым исходным кодом, что означает, что они могут быть изменены и распространены кем угодно во всем мире. Они отличаются от проприориетарных программ, таких как Windows, которые могут быть изменены только компанией, которая владеет ими. Преимущество Linux заключаются в том, что он является бесплатным, и есть множество различных дистрибутивов из которых можно выбрать нужный.

Согласно статистике StatCounter Global, на долю пользователей Linux приходится менее 2% глобальных операционных систем. Тем не менее, большинство серверов работают под управлением Linux, потому что их относительно легко настроить.

Рисунок 1.4. Интерфейс Linux

Операционные системы для мобильных устройств

Операционные системы, о которых мы говорили до сих пор, были разработаны для работы на настольных компьютерах и ноутбуках. Мобильные устройства, такие как телефоны, планшетные компьютеры и MP3-плееры, отличаются от настольных и портативных компьютеров, поэтому на них работают операционные системы, разработанные специально для мобильных устройств. Примеры мобильных операционных систем включают Apple iOS и Google Android. На рисунке ниже можно увидеть iOS работает на iPad.

Рисунок 1.5. Интерфейс iOs

Операционные системы для мобильных устройств обычно не так полнофункциональны, как те, которые сделаны для настольных и портативных компьютеров, и они не могут то же самое программное обеспечение. Тем не менее, ими можно так же полноценно пользоваться, как и настольными ОС – просматривать фильмы, слушать музыку, открывать сайты в браузере, и т.д.