Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (Функции операционных систем ПК).pdf

Графический интерфейс пользователя (или GUI) в большинстве систем Linux построен на основе X Window System^[25].

В Linux-системах пользователи работают через интерфейс командной строки (CLI), графический интерфейс пользователя (GUI), или, в случае встраиваемых систем, через элементы управления соответствующих аппаратных средств. Настольные системы, как правило, имеют графический пользовательский интерфейс, в котором командная строка доступна через окно эмулятора терминала или в отдельной виртуальной консоли. Большинство низкоуровневых компонентов Линукс, включая пользовательские компоненты GNU, используют исключительно командную строку. Командная строка особенно хорошо подходит для автоматизации повторяющихся или отложенных задач, а также предоставляет очень простой механизм межпроцессного взаимодействия. Программа графического эмулятора терминала часто используется для доступа к командной строке с рабочего стола Linux.

Дистрибутивы, специально разработанные для серверов, могут использовать командную строку в качестве единственного интерфейса. На настольных системах наибольшей популярностью пользуются пользовательские интерфейсы, основанные на таких средах рабочего стола как KDE Plasma Desktop, GNOME и Xfce, хотя также существует целый ряд других пользовательских интерфейсов. Самые популярные пользовательские интерфейсы основаны на X Window System, которая предоставляет прозрачность сети и позволяет графическим приложениям, работающим на одном компьютере, отображаться на другом компьютере, на котором пользователь может взаимодействовать с ними^[26].

FVWM, Enlightenment и Window Maker — простые менеджеры окон X Window System, которые предоставляют окружение рабочего стола с минимальной функциональностью. Оконный менеджер предоставляет средства для управления размещением и внешним видом отдельных окон приложений, а также взаимодействует с X Window System. Окружение рабочего стола включает в себя оконные менеджеры, как часть стандартной установки: Mutter для GNOME c 2011 года, KWin для KDE c 2000 года, Xfwm для Xfce с 1998 года, хотя пользователь при желании может выбрать другой менеджер окон.

MacOS – это специфическая ОС, работающая на компьютерах Macintosh. По надежности и удобствам MacOS превосходит Windows. Графический интерфейс, изначальная дружественность к пользователю и ориентация на профессиональные системы верстки и полиграфии сделали ее незаменимой для мощных издательских систем.

Популяризация графического интерфейса пользователя в современных операционных системах часто считается заслугой Mac OS. Она была впервые представлена в 1984 году вместе с персональным компьютером Macintosh 128K.

---

Apple хотела, чтобы Macintosh представлялся как «компьютер для всех остальных». Самого термина «Mac OS» в действительности не существовало до тех пор, пока он не был официально использован в середине 1990-х годов. С тех пор термин применяется ко всем версиям операционных систем Макинтоша как удобный способ выделения их в контексте других операционных систем.

Семейство операционных систем macOS является вторым по распространённости для десктопа (после Windows). Рыночная доля macOS (учитываются все версии) по состоянию на февраль 2019 составляет около 13,22% по оценкам StatCounter. Самой популярной версией macOS является Mojave (39,46% среди всех версий macOS), следом идут High Sierra (25,79%), Sierra (12,61%), El Capitan (10,5%), Yosemite (6,74%) и Mavericks (2,15%)^[27].

В macOS используется ядро XNU, основанное на микроядре Mach и содержащее программный код, разработанный компанией Apple, а также код из ОС NeXTSTEP и FreeBSD. До версии 10.3 ОС работала только на компьютерах с процессорами PowerPC. Выпуски 10.4 и 10.5 поддерживали как PowerPC-, так и Intel-процессоры. Начиная с 10.6, macOS работает только с процессорами Intel^[28].

Основа системы — POSIX-совместимая операционная система Darwin, являющаяся свободным программным обеспечением. Её ядром является XNU, в котором используется микроядро Mach и стандартные службы BSD. Все возможности Unix в macOS доступны через консоль.

Поверх этой основы в Apple разработано много проприетарных компонентов, таких как Cocoa и Carbon, Quartz.

macOS отличается высокой устойчивостью, что делает её непохожей на предшественницу, Mac OS 9.

В macOS (как и в любой UNIX-системе) используется вытесняющая многозадачность и защита памяти, позволяющие запускать несколько изолированных друг от друга процессов, каждый из которых не может прервать или модифицировать все остальные. На архитектуру macOS повлияла OpenStep, которая была задумана как переносимая операционная система (например, NeXTSTEP была перенесена с оригинальной платформы 68k компьютера NeXT до приобретения NeXTSTEP компанией Apple). Аналогичным образом OpenStep была перенесена на PowerPC в рамках проекта Rhapsody.

Наиболее заметно изменился графический интерфейс, который в macOS получил название Aqua. Использование закруглённых углов, полупрозрачных элементов и светлых полосок также повлияло на внешний вид первых моделей iMac. После выхода первой версии Mac OS X другие разработчики тоже стали использовать интерфейс Aqua. Для предотвращения использования своего дизайна на других платформах Apple воспользовалась услугами юристов^[29].

---

Основами macOS являются:

• Подсистема с открытым кодом — Darwin (ядро Mach и набор утилит BSD).
• Среда программирования Core Foundation (Carbon API, Cocoa API и Java API).
• Графическая среда Aqua (QuickTime, Quartz Extreme и OpenGL).
• Технологии Core Image, Core Animation, CoreAudio и CoreData.

Однако, необходимо учитывать следующий факт, что программы, созданные в среде одной ОС, не смогут работать под управлением другой ОС без специальной конвертации или эмуляции работы одной ОС на базе другой.

2. Функции операционных систем ПК

2.1 Обеспечение интерфейса пользователя

Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем.

В пакетном режиме ОС автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что ОС находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS (которые, в свою очередь, также основаны на использовании прерываний процессора). Опираясь на эти аппаратные прерывания, ОС создает свой комплекс системных прерываний. Способность системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается пользователем как диалоговый режим.

Неграфические ОС реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления при этом является клавиатура. Управляющие команды пользователь вводит в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения, например, нажатием клавиши ENTER. Работа с графической ОС основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления.

В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши – графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши. В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающие списки, строки меню и пр.) В момент взаимодействия активного и пассивного элементов управления пользователь выдает управляющие сигналы с помощью органов управления графического манипулятора.

---

2. Обеспечение автоматического запуска^[31]

Все ОС обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых операционных систем в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска.

3. Организация файловой системы^[32]

Работа на персональном компьютере в среде ОС фактически сводится к работе с файлами. Файлы создаются, записываются на машинном носителе, хранятся и считываются с него, распечатываются на принтере, пересылаются по информационным сетям.

В файлах может храниться различная информация: тексты, таблицы, рисунки, чертежи и т.п. Все дисковые ОС обеспечивают создание файловой системы.

Файловая система выполняет три основные функции:

- определение физического местоположения файлов и каталогов на диске;

- доступ к файлам и каталогам на диске;

- определение занятого и свободного пространства диска.

4. Обслуживание файловой структуры^[33]

Несмотря на то, что данные о местонахождении файлов хранятся в табличной форме, пользователю они представляются в виде иерархической структуры (файловой структуры). В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Важным элементом иерархической структуры являются каталоги (папки), необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на носителе слишком много. Внутри каталогов (папок) могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Файлы объединяются в каталоги по любому общему признаку, заданному их создателем.

К функциям обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением ОС:

- создание файлов и присвоение им имен;

- создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

- переименование файлов и каталогов (папок);

- копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска;

- удаление файлов и каталогов (папок);

- навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

- управление атрибутами файлов (к атрибутам файла относятся, например, следующие его признаки: R (Read Only) – только для чтения, H (Hidden) – скрытый файл, S (System) – системный файл, A (Archive) – файл, который не был архивирован).

---

5. Управление установкой, использованием и удалением приложений^[34]

Для правильной работы приложений на компьютере они должны пройти операцию, называемую установкой. Современные ОС:

-управляют распределением ресурсов вычислительной системы между приложениями,

- обеспечивают доступ устанавливаемых приложений к драйверам устройств вычислительной системы,

- формируют общие ресурсы, которые могут использоваться разными приложениями,

- выполняют регистрацию установленных приложений и выделенных им ресурсов.

Работа с приложениями составляет наиболее важную часть работы операционной системы:

- многозадачная ОС обеспечивает:

1) возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений;

2) возможность обмена данными между приложениями;

3) возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.

- ОС предоставляет возможность прерывания работы приложений по желанию пользователя и снятия сбойной задачи без ущерба для работы других приложений.

В операционных системах, где каждое приложение самообеспечено собственными ресурсами (например, в MS DOS) удаление приложения не требует специального вмешательства ОС для этого достаточно удалить каталог, в котором размещается приложение, совсем его содержимым.

В операционных системах, реализующих принцип совместного использования ресурсов (например, в системах семейства Windows), процесс удаления приложения имеет свои особенности. В этом случае нельзя допустить, чтобы при удалении одного приложения были удалены ресурсы, на которые опираются другие приложения, даже если эти ресурсы были когда-то установлены с удаляемым приложением. В связи с этим удаление приложений происходит под строгим контролем ОС.

Следует отметить, что полнота удаления и надежность последующего функционирования ОС и оставшихся приложений во много зависит от корректности установки и регистрации приложений в реестре операционной системы.

6. Взаимодействие с аппаратным обеспечением^[35]

Средства аппаратного обеспечения вычислительной техники отличаются огромным разнообразием. Существуют сотни различных моделей видеоадаптеров, звуковых карт, мониторов, принтеров, сканеров и прочего оборудования. Ни один разработчик программного обеспечения не в состоянии предусмотреть все варианты взаимодействия своей программы, например, с печатающим устройством.

---