Операционная система системного программного обеспечения

Её основная задача заключается в управлении устройствами, процессами, эффективном распределении вычислительных ресурсов среди этих процессов и обеспечении надежной работы вычислений. Данное определение охватывает большинство современных ОС общего назначения.

Для большинства вычислительных систем ОС является самой важной или даже единственной частью системного программного обеспечения. С начала 1990-х годов наиболее распространенными операционными системами стали продукты семейства Windows и системы UNIX (в особенности Linux и Mac OS). Начиная с 2000-х, широкое распространение получили мобильные устройства, такие как смартфоны и планшеты, с ОС Android и iOS.

ОС необходима для функционирования ПК: без неё компьютер не может работать.

Базовые функции ОС

Операционная система выполняет ряд базовых функций:

• Управление файловой системой: включает просмотр, удаление, копирование, перемещение и переименование файлов.
• Запуск и завершение работы прикладных программ.
• Сервисные функции: предоставление информации о параметрах, их настройка и оптимизация работы.

Для разработчиков прикладных программ ОС снимает необходимость управления деталями реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций для работы.

Ключевые задачи ОС

• Выполнение низкоуровневых операций, общих для многочисленных программ (ввод/вывод данных, запуск/остановка программ, выделение и освобождение памяти).
• Загрузка и выполнение программ в оперативной памяти.
• Стандартизованный доступ к устройствам ввода-вывода.
• Управление оперативной памятью (выделение количества памяти на необходимые процессами и организация виртуальной памяти).
• Организация доступа к данным на энергонезависимых носителях (жесткие диски, оптические диски и т. д.).
• Обеспечение пользовательского интерфейса.
• Ведение сетевых операций и поддержка сетевых протоколов.

Второстепенные функции:

• Многозадачность: возможность параллельного или псевдо параллельного выполнения задач.
• Эффективное распределение ресурсов системы между процессами.
• Разграничение доступа процессов к ресурсам.
• Обеспечение надежности вычислений, предотвращая влияние одного процесса на другой.
• Организация взаимодействия между процессами (обмен данными, синхронизация).
• Защита самой системы и пользовательских данных от ненадлежащих действий.
• Поддержка многопользовательского режима и управление правами доступа.

Вспомогательные элементы

Ядро ОС

Ядро — центральный элемент операционной системы, отвечающий за управление выполнением процессов и ресурсами вычислительной системы, а также за координацию доступа к этим ресурсам. Основные ресурсы включают время процессора, память и устройства ввода-вывода. Доступ к файловой системе и сетевым взаимодействиям также может реализовываться на уровне ядра.

Состав ОС

• Компонент управления файловой системой: реализует обмен файлами между устройствами.
• Командный процессор: специализированная программа, которая принимает команды от пользователя и выполняет их (например, запуск приложений или операции с файлами).
• Драйверы: программы, управляющие работой аппаратных устройств. Каждый драйвер соответствует своему устройству. Технология "Plug and Play" упрощает подключение устройств, автоматически определяя их и устанавливая необходимые драйверы.
• Модули графического интерфейса: программы, позволяющие пользователю взаимодействовать с системой при помощи мыши.

Графический интерфейс пользователя

ГИП представляет собой визуальный интерфейс, где элементы управления (меню, кнопки, иконки, списки и т. д.) отображаются графически. В отличие от интерфейса командной строки, он позволяет пользователю работать с визуальными элементами интерфейса с помощью устройств ввода, таких как клавиатура и мышь. Элементы интерфейса часто созданы с использованием метафор, что делает освоение программ более простым для новичков.

Важно, чтобы интерфейс работал предсказуемо, что обеспечивается концепцией "делай то, что я имею в виду" (DWIM, Do What I Mean).

Утилиты и справочные системы

Справочные системы предоставляют информацию о функционировании ОС и её компонент.

Порядок загрузки операционной системы

• Системный диск — это носитель, содержащий файлы ОС для её загрузки.
• При включении ПК ОС загружается с системного диска в оперативную память согласно установленной программе загрузки. Этот процесс включает поэтапную загрузку системы.
• BIOS (Basic Input/Output System) хранит программы для тестирования ПК и начальной загрузки ОС.
• После включения питание процессор выполняет самотестирование (POST), проверяя работоспособность устройств.
• После самотестирования BIOS ищет загрузчик ОС, обращаясь к дискам и находя Master Boot — программу, которая передает управление ОС и загружает её файлы в оперативную память.

Установка программ

Установка означает копирование программы на жесткий диск и может требовать совместимости с аппаратными средствами. Расширения файлов программ включают .EXE, .COM и .BAT.

Заключение

ОС выполняет две основные группы функций:

1. Предоставление пользователю или программисту виртуальной машины для удобной работы.
2. Повышение продуктивности компьютера через рациональное управление его ресурсами.

Функции ОС охватывают управление процессами, памятью, файловыми системами, защиту данных и администрирование, а также интерфейсы для пользователей и прикладных программ. В современных системах пользовательский интерфейс стал интерактивным и удобным, обеспечивая динамическое взаимодействие между пользователем и самой системой.