Розуміння різноманітності всіх ОС

Операційна система (ОС) – це програмне забезпечення, яке керує комп’ютером. Усі операційні системи відповідають за основні функції комп’ютера, як-от керування пам’яттю, процесами та пристроями. ОС також надає користувачеві інтерфейс для взаємодії з комп’ютером.

До операційних систем не належать, наприклад, прикладні програми (які виконують конкретні завдання для користувача, наприклад, текстовий редактор, графічний редактор тощо). Операційні системи ж забезпечують основу для роботи таких ось прикладних програм.

ОС діє як посередник між користувачем і апаратним забезпеченням, надаючи зручний інтерфейс для роботи з комп’ютером. Її функції включають управління ресурсами (пам’яттю, процесором, пристроями вводу/виводу), забезпечення безпеки, управління файловою системою та координацію роботи додатків.

Операційні системи відрізняються за своїми можливостями та сферами застосування.

• Windows: популярна серед настільних користувачів, пропонує широкий набір додатків та ігор.
• macOS: оптимізована для пристроїв Apple, забезпечує стабільність і високу продуктивність.
• Linux: відкрита система, краща для серверів і розробників. Відома своєю гнучкістю і кастомізацією.
• Android: призначена для мобільних пристроїв, використовується в більшості смартфонів. Забезпечує розмаїття додатків і широкі можливості налаштування (курси з освоєння Android доступні на освітній платформі компанії FoxmindED).

Кожна з них націлена на певний сегмент користувачів і надає свій унікальний досвід використання. Розуміння цього розмаїття допомагає вибрати відповідну ОС залежно від потреб і цілей користувача.

Основна класифікація

Найпоширенішою класифікацією ОС є поділ на такі категорії:

1. Настільні

Приклади: Microsoft Windows, macOS

Опис: розроблені для персональних комп’ютерів і призначені для щоденного використання. Забезпечують широкий набір додатків, графічний інтерфейс користувача і безліч функцій для різноманітних завдань.

2. Серверні

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

Опис: оптимізовані для забезпечення стабільної роботи серверів. Надають функціонал для керування мережевими ресурсами, опрацювання запитів і забезпечення високої продуктивності в умовах постійного навантаження.

3. Мобільні

Приклади: Android, iOS

Опис: адаптовані для смартфонів і планшетів. Основна увага приділяється сенсорним інтерфейсам, мобільним додаткам, енергоефективності та мобільному зв’язку.

4. Вбудовані

Приклади: FreeRTOS, VxWorks

Опис: використовуються в ембеддед-системах і пристроях, таких як мікроконтролери, медична апаратура, автомобільна електроніка. Забезпечують мінімалістичний, надійний і ефективний функціонал, оптимізований під конкретні завдання.

Де зберігається?

Де зберігається операційна система?

На сьогодні найпоширеніший спосіб зберігання – це використання жорсткого диска або твердотільного накопичувача. У цьому разі ОС зберігається у вигляді файлів на одному з цих пристроїв.

Жорсткі диски є більш доступними, але вони менш продуктивні та довговічні, ніж SSD, які забезпечують вищу швидкість читання і запису, що може поліпшити продуктивність системи.

Останнім часом все більше уваги приділяється зберіганню ОС у хмарних сервісах. У цьому разі ОС зберігається у вигляді образу, який завантажується в пам’ять комп’ютера під час запуску.

Зберігання ОС у хмарі має низку переваг:

• Зручність – користувачеві не потрібно турбуватися про те, де зберігати.
• Безпека – ОС зберігається в захищеному центрі обробки даних.
• Ефективність – ОС може бути завантажена в пам’ять комп’ютера всього за кілька секунд.

Вибір способу зберігання залежить від конкретних потреб користувача.

Якщо для користувача важлива швидкість і продуктивність, то він може вибрати SSD. Якщо для користувача важлива зручність і безпека, то він може вибрати зберігання в хмарі.

Структура

Яка структура операційної системи? Зазвичай вона складається з трьох основних компонентів: ядра, системних викликів і користувацького інтерфейсу.

1. Ядро – основний компонент, що керує апаратним забезпеченням і взаємодією з іншими компонентами ОС. Завдання включають управління пам’яттю, процесами та пристроями.

2. Системні виклики – функції, що надаються ядром для взаємодії з апаратним забезпеченням та іншими компонентами ОС. Використовуються програмами для виконання різних завдань, таких як робота з файлами та взаємодія з пристроями.

3. Користувацький інтерфейс – спосіб взаємодії користувача з ОС.

Дозволяє виконувати завдання, такі як запуск програм і зміна параметрів системи.

Наведемо приклади структури операційних систем:

• Windows

Ядро: Windows NT

Системні виклики: Бібліотека функцій

UI: Графічний інтерфейс користувача (GUI) і командний рядок (CLI).

• macOS

Ядро: Darwin (засноване на Unix)

Системні виклики: Бібліотека функцій

UI: Графічний інтерфейс користувача (GUI).

• Linux

Ядро: Linux

Системні виклики: Бібліотека функцій

UI: Може бути GUI або CLI.

• Android

Ядро: Linux

Системні виклики: Бібліотека функцій

UI: Графічний інтерфейс користувача (GUI).

Як влаштована?

Розглянемо ключові частини того, як влаштована операційна система.

• Ядро (Kernel): відповідає за взаємодію з апаратурою, керування пам’яттю, процесами та пристроями. Надає інтерфейс для системних викликів.

• Процеси та управління ними: це програми, що виконуються, і управління ними включає створення, призупинення, відновлення і завершення процесів. Ядро забезпечує перемикання контексту і розподіл часу процесора.

• Пам’ять та її управління містять у собі розподіл оперативної пам’яті між різними процесами.

• Операційна система керує зовнішніми пристроями за допомогою драйверів, які являють собою програми, що забезпечують взаємодію з конкретними пристроями. Ядро ОС відповідає за завантаження та керування цими драйверами.

• Системні виклики надають інтерфейс для взаємодії додатків із функціоналом ОС. Додатки використовують їх для виконання завдань.

• Планувальник завдань забезпечує ефективний розподіл процесорного часу між завданнями, визначаючи їхній порядок виконання та впливаючи на продуктивність системи.

Якщо говорити про процеси управління пам’яттю, процесами і пристроями в операційній системі, варто звернути увагу на кілька ключових аспектів. Управління пам’яттю передбачає, що ядро ефективно обробляє запити від процесів на виділення пам’яті, визначаючи, які блоки можуть бути виділені кожному процесу. Важливим елементом тут є використання віртуальної пам’яті, що дає змогу операційній системі ефективно керувати фізичною пам’яттю, надаючи процесам видимість більшого об’єму пам’яті, ніж фактично є доступним.

У контексті управління процесами ОС бере активну участь у створенні та завершенні процесів за запитом додатків. Ядро уважно відстежує життєвий цикл процесів, а планувальник завдань періодично перемикає контекст між ними. Це дозволяє додаткам ефективно змагатися за процесорний час.

Під час під’єднання пристрою операційна система автоматично завантажує потрібний драйвер для успішної взаємодії з пристроєм. Крім того, ядро активно стежить за статусом і доступністю пристроїв, реагуючи на події, як-от їхнє під’єднання або вимкнення. Ці заходи разом забезпечують стабільне та ефективне функціонування операційної системи.

Вибір ОС для різних потреб

Під час вибору ОС слід враховувати такі чинники:

1. Для яких цілей буде використовуватися комп’ютер? Якщо для ігор або роботи з графікою, то знадобиться потужна ОС з хорошою підтримкою відповідних додатків.
2. Сумісність із програмним і апаратним забезпеченням – переконайтеся, що обрана вами операційка сумісна з вашим комп’ютером і програмним забезпеченням, яке ви плануєте використовувати.

Залежно від потреб, рекомендуємо вибирати ОС так: 

• Для дому, роботи, розробки  – Windows, macOS, Linux.
• Для ігор – Windows, Linux.

Майбутнє 

Останніми роками відбувається низка тенденцій, які можуть вплинути на майбутнє операціонок. До них належать:

• Зростаюча популярність хмарних обчислень – це дає змогу користувачам отримувати доступ до додатків і даних через Інтернет. Що може призвести до зниження попиту на локальні ОС.
• Розвиток штучного інтелекту (ШІ) – його можна використовувати для автоматизації завдань, які наразі виконуються операційними системами. Як підсумок – спрощення і підвищення ефективності ОС.
• Поява нових типів пристроїв (розумні годинники, розумні колонки) – це вимагає розробки нових ОС, які будуть адаптовані до цих пристроїв.

Представлені тенденції виразно відображають зміни у сфері ОС та їх використання в майбутньому. Зростання хмарних обчислень надає гнучкість і доступність для користувачів, тоді як розвиток штучного інтелекту може призвести до автоматизації завдань і поліпшення ефективності ОС. Поява нових пристроїв також вимагає адаптації операціонок до різноманітних технологічних потреб. У майбутньому ОС, імовірно, будуть орієнтовані на хмарні обчислення, інтегровані зі штучним інтелектом та адаптовані до різноманітних пристроїв для забезпечення ефективнішого та зручнішого користувацького досвіду.

Висновок

Операційні системи стали невід’ємною частиною нашого цифрового суспільства, забезпечуючи надійне функціонування комп’ютерів і пристроїв. Їхня роль в управлінні пам’яттю, процесами та пристроями робить їх ключовими для сучасних технологій. Саме тому, освоєння їхніх принципів стає важливим кроком для тих, хто прагне глибше зрозуміти інформаційні технології. Це знання стає цінним ресурсом для розробників, системних адміністраторів та інших IT-фахівців, надаючи необхідний фундамент для успішної роботи з технологічними новинками та викликами сучасного світу.