Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (Понятие операционной системы).pdf

Введение

Операционная система, ОС — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, напр., предоставление пользовательского интерфейса, сетевое взаимодействие и т. п.

Операционная система выполняет все основные задачи, такие как управление файлами, процессами и памятью. Таким образом, операционная система выступает в качестве менеджера всех ресурсов, т. е. менеджера ресурсов.

Самая первая ОС с таким пользовательским интерфейсом, который подразумевает рабочий стол, папки, курсор и все то, к чему мы привыкли. До Виндовс был MS DOS, который представлял собой оболочку для ввода команд. То есть вы видели только черный экран, куда могли вводить команды.

В настоящее время существует несколько видов операционных систем - Microsoft Windows, Apple Mac OS X, Linux.

Объектом исследования является рассмотрение операционных систем.

Предмет исследования – изучение основных особенностей операционных систем.

Целью данной работы является изучение функций операционной системы.

Для реализации поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:

• Изучение понятия операционной системы;
• Рассмотрения типов операционных системы;
• Рассмотрение видов операционных систем;
• Анализ реализация функций операционной системы Windows в процессе проектирования и т.д.

При написании данной работы были использованы современные научные и учебные источники.

Глава 1. Теоретические основы функционирования операционных систем

1.1. Понятие и функции операционной системы

Операционная система – это набор программ, которые управляют компьютером, смартфоном или другим устройством.^[1]

К этим программам относятся драйверы, то есть программное обеспечение, которое как бы переводит язык устройств компьютера (например, видеокарты, мыши, жесткого диска и так далее) на язык, понятный всему компьютеру и программам, установленным на нем. Она как бы объединяет все устройства и программы воедино. Это если говорить по-простонародному, а вообще все несколько сложнее. На сегодняшний день операционная система является главной частью любого устройства.

Рисунок 1. ОС объединяет программы и устройства

Мы видим ОС как рабочий стол со своим определенным интерфейсом. Такой подход дает возможность выполнять различные задачи на наших компьютерах.

Так пользователь может играть в игры, писать статьи, работать в интернете и тому подобное. Если бы у ПК или ноутбуков, а также мобильных устройств была какая-то одна задача, они бы не нуждались в операционной системе. У них была бы одна программа, как это есть сейчас в стиральных машинах, электрических плитах и других устройствах, которые предназначены для выполнения одной единственной задачи.^[2]

Важными составляющими современной ОС является следующее:

Использование файловой системы. Система позволяет пользователю открывать различные файлы и создавать их, а также пользуется ними без ведома человека.

Пакетный режим. Если говорить просто, это означает, что все программы исполняются по очереди. При этом ОС загружает задачи таким образом, чтобы процессор не был без работы.^[3]

Многозадачность. Это, фактически, развитие идеи пакетного режима. Для того, чтобы процессор мог выполнять несколько задач одновременно, были разработаны новые подходы, в частности, разделение времени.

Разделение полномочий. Из-за того, что одна программа может вступать в конфликт с другой, было решено дать всем им полномочия. Поэтому некоторые образцы ПО не могут получать доступ, например, к видеокарте или дисководу. Именно так и работает любая операционная система. Рассмотрим ее функции более подробно.

Вот основные задачи, которые выполняет операционная система:

Выполнение самих программ. Для этого они загружаются в оперативную память. Это своеобразный промежуточный этап между бездействием и выполнением. Все, что записано в оперативную память, довольно быстро стирается – сразу после выполнения.

Управление оперативной памятью. Она подразумевает деление программ на задачи и загрузка их в ОП и распределение задач по процессам.

Доступ ко всем устройствам. Речь идет обо всем том, через что компьютер принимает информацию (минимальный набор – мышь, клавиатура) и выдает ее (монитор, принтер и так далее).

Управление носителями информации. Это всевозможные диски, флешки и так далее. Операционная система может считывать с них данные и записывать ее.

Интерфейс пользователя. Все описанные выше функции выполняются так. Чтобы это было не просто видно пользователю, а и понятно для него. пользователь должен иметь возможность изменять что-то в программах и их способе действия.^[4]

Также ОС сохраняет данные о неполадках, ошибках и так далее. В некоторых случаях она сама может исправить эти проблемы внутренними средствами. Но это происходит крайне редко. Итак, теоретическую часть мы уже разобрали. Перейдем к практике, то есть к тому, какие бывают операционные системы и чем они отличаются.

Рассматривая функции операционной системы, следует взять для примера популярную и актуальную на данный момент версию Windows 10.

Windows 10 вышла почти 4.5 года назад, и за это время успела получить 7 крупных обновлений. И, казалось бы, Microsoft только исправляла старые проблемы да создавала новые, ведь внешне изменилось немногое — собственно, это одна из причин, по которой хватает пользователей, юзающих сборки годовалой давности. И перед выходом очередного крупного обновления — 1909 — давайте все же посмотрим, что нового и интересного добавила Microsoft в Windows 10 за все время ее существования.

В последние годы, с развитием OLED-дисплеев, начался бум на темную тему: она появилась в Android и iOS, в различных браузерах и читалках. Microsoft решила не отставать от тренда и добавила в Anniversary Update (1607) темную тему оформления, которую пару раз дорабатывала. В итоге ее на данный момент можно назвать полноценной — большая часть системных приложений действительно будет с темным фоном.

Возьмите любое окно и потяните его в угол — система сожмет его до четверти экрана. Потяните к боковой стороне, и окно займет половину экрана, а система предложит прикрепить с другой стороны еще одно приложение. Такая удобная реализация многооконного режима появилась еще в Windows 8, но там она была достаточно сильно упрощена, и лишь в версии 1511 пришла к текущему виду.^[5]

Пользователи MacBook вполне обоснованно ругали не самые точные и удобные тачпады ноутбуков на Windows с кучей драйверов от разных производителей. Однако последнее время ситуация серьезно улучшилась: тачпады большинства ультрабуков по качеству не уступают таковым в MacBook (разве что размерами меньше), а Microsoft в свою очередь внедрила в сборку 1709 так называемый Precision Touchpad Driver. Его суть в том, что он заменяет драйвера от производителей ноутбуков и привносит на все совместимые устройства поддержку трех- и четырехпальцевых жестов с их удобной и подробной настройкой. На данный момент подавляющее большинство ноутбуков, даже простенькие решения за 15 тысяч рублей, поддерживают этот драйвер «из коробки».

Доля десктопных систем на ядре Linux не превышает 1.5%, однако на таких ОС сидит большая часть разработчиков. И Microsoft решила упростить им жизнь, создав Windows Subsystem for Linux (WSL) в сборке 1709: это слой совместимости для запуска Linux-приложений. В начале он позволял использовать только Ubuntu, однако сейчас список совместимых дистрибутивов больше. Конечно, WSL не является полноценным Linux, однако все же поддерживает оболочку bash, утилиты sed, awk, интерпретаторы языков программирования Ruby, Python и многое другое — в общем, достаточное количество разработчиков осталось довольно таким нововведением.

После выпуска Windows 10 на Microsoft обрушилась гора критики: пользователи жаловались на назойливые обновления, которые начинали устанавливаться в самый неподходящий момент, более того — они перезагружали ПК без спроса. В итоге Microsoft серьезно переработала алгоритм работы с обновлениями: теперь можно задать часы активности ПК, в которые система никогда не будет перезагружаться, сами апдейты ставятся менее заметно для пользователей, а при желании их можно отложить на длительный срок. Разумеется, полностью избавиться от обновлений невозможно (да и не нужно), но теперь они хотя бы минимально мешают нормальной работе за компьютером.^[6]

Еще два года назад для запуска дополнительной копии Windows приходилось разворачивать виртуальную машину, что было достаточно долго и не всегда удобно. Однако в версии 1903 Microsoft пошла навстречу пользователям и добавила в систему так называемую Песочницу, которую можно запустить всего одной галкой в настройках. Конечно, у нее меньше возможностей, чем у полноценных виртуальных машин, но для большинства пользователей имеющегося функционала вполне достаточно.

Пара дисков, сотня программ, тысячи файлов — такое можно встретить на каждом втором ПК. Искать информацию по ним вручную — нереально, и Microsoft, понимая это, постоянно дорабатывает системный поиск. И в версии 1903 появилась долгожданная функция: теперь поиск по системе ищет не только среди установленных приложений или файлов в библиотеках, но и вообще по всей системе и всем дискам. К тому же появилась возможность узнавать некоторые данные из интернета прямо в окне поиска: например, написав слово «погода», система выдаст вам ситуацию за окном в вашем городе.

Одна из самых недооцененных функций Windows 10. С помощью этой игровой панели можно делать скриншоты игры, записывать видео геймплея и даже сразу стримить его. Более того, в обновлении 20H1 в нем появится счетчик FPS, а также показ нагрузки на CPU, GPU и количество используемой ОЗУ — в общем, Game Bar становится отличным средством для мониторинга работы ПК в играх, а сейчас это самый простой способ записать геймплей без установки сторонних утилит.^[7]

Казалось бы, Блокнот — это та программа, которая не меняется не то что годами, а целыми десятилетиями. Однако на деле это не совсем так, и в версии 1809 Microsoft его серьезно изменила «под капотом», добавив поддержку стилей UNIX (например, символ конца строки EOL теперь корректно распознается, и файл, созданный под macOS, не превращается в кашу). Также Блокнот научился показывать текущую строку и номер символа, кодировку текста в документе и даже искать выделенный фрагмент в Bing. В общем, до уровня того же Notepad++ все еще далеко, но для большинства пользователей такой встроенный редактор текста стал менее бесполезным.

Ну, на самом деле, это временная шкала (Timeline). Очередная облачная функция, которая собирает на одном экране многие из ваших действия за последний месяц. Открыли страничку в Edge? Она тут появится. Отредактировали фотографию неделю назад? И она тут будет. Причем прогресс синхронизируется между вашими устройствами, что достаточно удобно.

В Windows 10 появился центр уведомлений, а Microsoft выпустила специальный API для работы с ним. В итоге большая часть мессенджеров уже имеют настройку, включающую так называемые системные уведомления, когда все оповещения от всех программ выглядят одинаково и попадают в центр уведомлений, что очень удобно. А в Windows 1909 появилась полноценная настройка уведомлений: какое их количество от каждой программы показывается в центре, каков их приоритет, можно ли их показывать на экране блокировки и так далее.

Биометрическая идентификация пользователя отнюдь не нова, в смартфонах на Android и iOS ей уже больше 5 лет, а ноутбуки с датчиками отпечатков выпускались и больше 10 лет назад. Однако Microsoft пошла дальше и добавила в сборку 1607 функцию Windows Hello. Она позволяет разблокировать систему не только с помощью отпечатка пальца, но и с помощью встроенной камеры. К тому же она работает в других приложениях — к примеру, с ее помощью можно посмотреть пароли в Chrome, просто приложив палец к датчику.^[8]

Встроенный в Windows антивирус долгое время вызывал лишь усмешку: он не был способен даже на базовую защиту, ни про какую изоляцию ядра системы и речи не шло. Однако в Windows 10 Microsoft всерьез за него взялась, и на данный момент это один из лучших антивирусов для Windows, возможностей которого хватит большинству пользователей. Так что не стоит больше ставить вместо него тот же бесплатный Avast — вы тем самым только ухудшите защиту.

Как видите, Microsoft сложа руки не сидела, и в Windows 10 за все время ее существования было добавлено очень много новых функций — больше пары сотен. Я постарался отобрать самые интересные и значимые, и если вы знаете какие-либо еще — делитесь ими в комментариях.