Понимание разнообразия всех ОС

Операционная система (ОС) — это программное обеспечение, которое управляет компьютером. Все операционные системы отвечают за основные функции компьютера, такие как управление памятью, процессами и устройствами. ОС также предоставляет пользователю интерфейс для взаимодействия с компьютером.

К операционным системам не относятся, например, прикладные программы (которые выполняют конкретные задачи для пользователя, например, текстовый редактор, графический редактор и т.д.). Операционные системы же обеспечивают основу для работы таких вот прикладных программ.

ОС действует как посредник между пользователем и аппаратным обеспечением, предоставляя удобный интерфейс для работы с компьютером. Её функции включают в себя управление ресурсами (памятью, процессором, устройствами ввода/вывода), обеспечение безопасности, управление файловой системой и координацию работы приложений.

Операционные системы различаются по своим особенностям и областям применения.

• Windows: популярная среди настольных пользователей, предлагает широкий набор приложений и игр.
• macOS: оптимизированная для устройств Apple, обеспечивает стабильность и высокую производительность.
• Linux: открытая система, предпочтительная для серверов и разработчиков. Известна своей гибкостью и кастомизацией.
• Android: предназначена для мобильных устройств, используется в большинстве смартфонов. Обеспечивает разнообразие приложений и широкие возможности настройки (курсы по освоению Android доступны на образовательной платформе компании FoxmindED). 

Каждая из них нацелена на определенный сегмент пользователей и предоставляет свой уникальный опыт использования. Понимание этого разнообразия помогает выбрать подходящую ОС в зависимости от потребностей и целей пользователя.

Основная классификация

Наиболее распространенной классификацией ОС является разделение на следующие категории:

1. Настольные

Примеры: Microsoft Windows, macOS

Описание: разработаны для персональных компьютеров и предназначены для ежедневного использования. Обеспечивают широкий набор приложений, графический интерфейс пользователя и множество функций для разнообразных задач.

2. Серверные

Примеры: Windows Server, Linux (Ubuntu Server, CentOS)

Описание: оптимизированы для обеспечения стабильной работы серверов. Предоставляют функционал для управления сетевыми ресурсами, обработки запросов и обеспечения высокой производительности в условиях постоянной нагрузки.

3. Мобильные

Примеры: Android, iOS

Описание: адаптированы для смартфонов и планшетов. Основное внимание уделяется сенсорным интерфейсам, мобильным приложениям, энергоэффективности и мобильной связи.

4. Встроенные

Примеры: FreeRTOS, VxWorks

Описание: используются в эмбеддед-системах и устройствах, таких как микроконтроллеры, медицинская аппаратура, автомобильная электроника. Обеспечивают минималистичный, надежный и эффективный функционал, оптимизированный под конкретные задачи.

Где хранится?

Где хранится операционная система?

На сегодняшний день наиболее распространенный способ хранения — это использование жесткого диска или твердотельного накопителя. В этом случае ОС хранится в виде файлов на одном из этих устройств.

Жесткие диски являются более доступными, но они менее производительны и долговечны, чем SSD, которые обеспечивают более высокую скорость чтения и записи, что может улучшить производительность системы.

В последнее время все больше внимания уделяется хранению ОС в облачных сервисах. В этом случае ОС хранится в виде образа, который загружается в память компьютера при запуске.

Хранение ОС в облаке имеет ряд преимуществ:

• Удобство — пользователю не нужно беспокоиться о том, где хранить.
• Безопасность — ОС хранится в защищенном центре обработки данных.
• Эффективность — ОС может быть загружена в память компьютера всего за несколько секунд.

Выбор способа хранения зависит от конкретных потребностей пользователя.

Если для пользователя важна скорость и производительность, то он может выбрать SSD. Если для пользователя важна удобство и безопасность, то он может выбрать хранение в облаке.

Структура

Какова структура операционной системы? Обычно она состоит из трех основных компонентов: ядра, системных вызовов и пользовательского интерфейса.

1. Ядро — основной компонент, управляющий аппаратным обеспечением и взаимодействием с другими компонентами ОС. Задачи включают управление памятью, процессами и устройствами.

2. Системные вызовы — функции, предоставляемые ядром для взаимодействия с аппаратным обеспечением и другими компонентами ОС. Используются программами для выполнения различных задач, таких как работа с файлами и взаимодействие с устройствами.

3. Пользовательский интерфейс — способ взаимодействия пользователя с ОС.

Позволяет выполнять задачи, такие как запуск программ и изменение параметров системы.

Приведем примеры структуры операционных систем:

• Windows

Ядро: Windows NT

Системные вызовы: Библиотека функций

UI: Графический интерфейс пользователя (GUI) и командная строка (CLI).

• macOS

Ядро: Darwin (основано на Unix)

Системные вызовы: Библиотека функций

UI: Графический интерфейс пользователя (GUI).

• Linux

Ядро: Linux

Системные вызовы: Библиотека функций

UI: Может быть GUI или CLI.

• Android

Ядро: Linux

Системные вызовы: Библиотека функций

UI: Графический интерфейс пользователя (GUI).

Как устроена?

Рассмотрим ключевые части того, как устроена операционная система.

• Ядро (Kernel): отвечает за взаимодействие с аппаратурой, управление памятью, процессами и устройствами. Предоставляет интерфейс для системных вызовов.

• Процессы и управление ними: это исполняющиеся программы и управление ними включает создание, приостановку, возобновление и завершение процессов. Ядро обеспечивает переключение контекста и распределение времени процессора.

• Память и её управление включают в себя распределение оперативной памяти между различными процессами. 

• Операционная система управляет внешними устройствами с помощью драйверов, которые представляют собой программы, обеспечивающие взаимодействие с конкретными устройствами. Ядро ОС отвечает за загрузку и управление этими драйверами.

• Системные вызовы предоставляют интерфейс для взаимодействия приложений с функционалом ОС. Приложения используют их для выполнения задач.

• Планировщик задач обеспечивает эффективное распределение процессорного времени между задачами, определяя их порядок выполнения и влияя на производительность системы.

Если говорить о процессах управления памятью, процессами и устройствами в операционной системе, стоит обратить внимание на несколько ключевых аспектов. Управление памятью подразумевает, что ядро эффективно обрабатывает запросы от процессов на выделение памяти, определяя, какие блоки могут быть выделены каждому процессу. Важным элементом здесь является использование виртуальной памяти, что позволяет операционной системе эффективно управлять физической памятью, предоставляя процессам видимость большего объема памяти, чем фактически доступно.

В контексте управления процессами ОС активно участвует в создании и завершении процессов по запросу приложений. Ядро внимательно отслеживает жизненный цикл процессов, а планировщик задач периодически переключает контекст между ними. Это позволяет приложениям эффективно соперничать за процессорное время.

При подключении устройства операционная система автоматически загружает нужный драйвер для успешного взаимодействия с устройством. Кроме того, ядро активно следит за статусом и доступностью устройств, реагируя на события, такие как их подключение или отключение. Эти меры вместе обеспечивают стабильное и эффективное функционирование операционной системы.

Выбор ОС для различных нужд

При выборе ОС следует учитывать такие факторы:

1. Для каких целей будет использоваться компьютер? Если для игр или работы с графикой, то потребуется мощная ОС с хорошей поддержкой соответствующих приложений.
2. Совместимость с программным и аппаратным обеспечением — убедитесь, что выбранная вами операционка совместима с вашим компьютером и программным обеспечением, которое вы планируете использовать.

В зависимости от нужд, рекомендуем выбирать ОС так: 

• Для дома, работы, разработки  — Windows, macOS, Linux.
• Для игр — Windows, Linux.

Будущее 

В последние годы происходит ряд тенденций, которые могут повлиять на будущее операционок. К ним относятся:

• Растущая популярность облачных вычислений — это позволяет пользователям получать доступ к приложениям и данным через Интернет. Что может привести к снижению спроса на локальные ОС.
• Развитие искусственного интеллекта (ИИ) — он может использоваться для автоматизации задач, которые в настоящее время выполняются операционными системами. Как итог — упрощение и повышение эффективности ОС.
• Появление новых типов устройств (умные часы, умные колонки) — это требует разработки новых ОС, которые будут адаптированы к этим устройствам.

Представленные тенденции явственно отражают изменения в сфере ОС и их использования в будущем. Рост облачных вычислений предоставляет гибкость и доступность для пользователей, в то время как развитие искусственного интеллекта может привести к автоматизации задач и улучшению эффективности ОС. Появление новых устройств также требует адаптации операционок к разнообразным технологическим потребностям. В будущем ОС, вероятно, будут ориентированы на облачные вычисления, интегрированы с искусственным интеллектом и адаптированы к разнообразным устройствам для обеспечения более эффективного и удобного пользовательского опыта.

Заключение

Операционные системы стали неотъемлемой частью нашего цифрового общества, обеспечивая надежное функционирование компьютеров и устройств. Их роль в управлении памятью, процессами и устройствами делает их ключевыми для современных технологий. Именно поэтому, освоение их принципов становится важным шагом для тех, кто стремится глубже понять информационные технологии. Это знание становится ценным ресурсом для разработчиков, системных администраторов и других IT-специалистов, предоставляя необходимый фундамент для успешной работы с технологическими новинками и вызовами современного мира.