Виды операционных систем: какие они есть

Разные операционные системы могут функционировать на любом компьютере благодаря наличию чего

Для того чтобы проще было понять принцип работы современной операционной системы, обратимся к истории, вспомним — с чего всё начиналось. Тем более что с тех пор практически ничего не изменилось. Увеличилось быстродействие процессора, объемы жестких дисков и оперативной памяти, возросла скорость совершаемых операций, но базовые принципы работы компьютера остались неизменными.

Изначально в компьютере всегда существовала базовая система ввода-вывода — BIOS, которая даёт компьютеру элементарные понятия восприятия внутренних устройств, способности распознавать команды, вводимые с клавиатуры, в том числе основные функции: F1, F2, F3, F4, F5, а также функцию вывода результатов на экран.

Итак, при включении компьютера, в первую очередь автоматически происходила загрузка BIOS, после чего уже человек должен был загрузить программу работы с дисками, позволяющую компьютеру производить чтение информации с диска, а также запись на диск. Программа имела название Disc Operating System или сокращенно DOS, что в переводе означает Дисковая Операционная Система. После загрузки DOS, требовалось загрузить именно ту программу, с которой пользователь собирался работать.

Так продолжалось до тех пор, пока не появились жесткие диски (HDD) и компьютер работал только с оперативной памятью и дискетами. Появление жесткого диска значительно упростило работу пользователя. Требовалось включить компьютер, автоматически загружались BIOS и DOS, оставалось лишь выбрать программу из тех, что уже были записаны на жесткий диск. В принципе, то-же самое происходит и сейчас, с той разницей, что количество автоматически запускаемых программ значительно возросло.

Первые операционные системы (ОС) появлялись с целью облегчить работу пользователя и включали в себя набор наиболее распространенных программ, однако, требовали предварительной установки DOS. Позже, с развитием прогресса, команды управления дисками стали частью операционной системы и предустановка DOS уже перестала быть необходимостью. Между тем, каждая операционная система имеет своё ядро, фирменный интерфейс (дизайн оболочки и внутреннюю структуру расположения файлов) и является платформой — программной оболочкой, позволяющей устанавливать дополнительные программы.

Смысл вышесказанного заключается в том, что каждая установленная программа напрямую обращается не к самому процессору компьютера и его оперативной памяти, а к установленной операционной системе и работает только через её платформу. Исключением являются антивирусные программы, которым позволено контролировать процессы оперативной памяти и отслеживать некорректные процессы, пытающиеся напрямую, минуя платформу ОС, получить доступ к памяти.

На сегодняшний день, наиболее популярны всего три операционных системы. Лидером с большим опережением является Windows (около 95% пользователей), на втором месте находится MacOS (около 4% аудитории), третье место определить гораздо сложнее, поскольку, процент пользователей находится в пределах статистической погрешности. Наверное, всё-же, это платформа Linux, хотя утверждать что-либо сложно.

Здесь следует отметить, что Windows и Linux могут устанавливаться на все компьютеры, в то время, как MacOS предназначена для компьютеров производства компании Apple.

Операционная система позволяет совершать стандартные операции с файлами: создать, удалить, переместить, копировать, переименовать. Наибольшая путаница, у начинающих пользователей, возникает с перетаскиванием файлов при помощи мыши. Следует уточнить, что если перемещение файла или папки осуществляется в пределах одного логического диска, то операционная система попросту переписывает имя файла или папки из одного каталога в другой. Сам файл остается на диске неподвижным, меняется только адрес его расположения. Если же перетаскивание с помощью мыши осуществляется с одного логического диска на другой, тогда система осуществляет копирование файла с исходного диска на диск назначения.

Также, помимо основных операций, некоторые типы файлов могут быть прочитаны и отредактированы средствами самой операционной системы: воспроизведение аудио и видео файлов, просмотр рисунков, чтение текста.

Операционные системы (ОС) являются важной составной частью платформы в ИТ. Они отражают как развитие аппаратных средств, так и стремление разработчиков улучшить функциональные характеристики, повысить степень комфортности ОС по отношению к пользователям.

Операционная система выполняет функции автоматического управления рядом подсистем персонального компьютера и предоставляет готовые процедуры управления его внутренними и внешними ресурсами, т. е. операционная система является некоей автоматической системой управления работой и ресурсами компьютера, повышающей удобство и эффективность его использования.

Каждый персональный компьютер (аппаратная платформа) обязательно комплектуется операционной системой, для которой создается свой набор прикладных решений (приложений, прикладных программ).

В процессе развития большинство операционных систем модифицируются и совершенствуются в направлении исправления ошибок и включения новых возможностей. В целях сохранения преемственности новая модификация операционной системы не переименовывается, а приобретает название версии.

Операционные системы, подобно аппаратной части компьютеров, на пути своего развития прошли через ряд радикальных изменений, так называемых поколений. Для аппаратных средств смена поколений связана с принципиальными достижениями в области электронных компонентов: вначале вычислительные машины строились на электронных лампах (первое поколение ЭВМ ), затем на транзисторах (второе поколение), интегральных микросхемах (третье поколение), а сейчас — по преимуществу на больших и сверхбольших интегральных схемах (четвертое поколение). Появление каждого из этих последовательных поколений аппаратных средств сопровождалось резким уменьшением стоимости, габаритов, потребляемой мощности и тепловыделения и столь же резким повышением быстродействия и объемов памяти компьютеров.

На одной и той же аппаратной платформе могут функционировать различные операционные системы, имеющие разную архитектуру и возможности. Однако при этом следует учитывать, что различные ОС представляют разную степень сервиса для программирования и работы с прикладными программами пользователей. Кроме того, для их работы необходимы различные ресурсы оперативной памяти.

Современные операционные системы можно классифицировать по различным признакам, представленным в табл. 2.1.

• Однозадачные ОС — выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной вычислительной машины, обеспечивая его простым и удобным интерфейсом взаимодействия с компьютером, средствами управления периферийными устройствами и файлами;
• Многозадачные ОС — кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства

• Однопользовательские;
• Многопользовательские. Основным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является поддержка одновременной работы на ЭВМ нескольких пользователей за различными терминалами и наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей

• ОС без возможности распараллеливания вычислений в рамках одной задачи;
• Поддержка многонитевости. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями — нитями

• Невытесняющая многозадачность. В невытесняющей многозадачности механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе. При этом активный процесс выполняется до тек пор, пока он сам по собственной инициативе не передаст управления ОС для выбора из очереди другого, готового к выполнению процесса;
• Вытесняющая многозадачность. Механизм планирования процессов распределен между системой и прикладными программами. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом

• Отсутствие средств поддержки многопроцессорной обработки;
• Многопроцессорные ОС, которые в свою очередь классифицируются по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой:
  • ассиметричные ОС. Целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам;
  • симметричные ОС. Такие операционные системы полностью децентрализованы и используют весь набор процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами
  • Зависимые ОС, ориентированные на определенный класс персональных компьютеров;
  • Мобильные ОС. В таких операционных системах аппаратно зависимые места локализованы так, что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающим перенос ОС на другой тип компьютера, является написание ее на машинно независимом языке
  • ОС пакетной обработки. Системы пакетной обработки предназначены для решения задач вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, т. е. решение максимального числа задач в единицу времени;
  • ОС разделения времени. В системах с разделением времени каждому пользователю предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Каждой задаче выделяется некоторый квант процессорного времени, так что ни одна задача не занимает процессор надолго. Если квант времени выбран небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одном компьютере, создается впечатление, что каждый из них единолично использует ЭВМ;
  • ОС реального времени. Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, когда существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа управления объектом. Невыполнение программы в срок может привести к аварийной ситуации. Таким образом, критерием эффективности операционных систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата — управляющего воздействия
  • Монолитное ядро. ОС, использующие монолитное ядро, компонуются как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот;
  • Микроядерный подход. При построении ОС на базе микроядра, работающего в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению устройствами, функции более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС — программные серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, но система получается более гибкой и ее функции можно модифицировать, добавляя или исключая серверы пользовательского режима
  • ОС, ориентированная на одну прикладную среду;
  • Несколько прикладных сред в рамках одной ОС, позволяющих выполнять приложения, разработанные для нескольких операционных систем. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реализуют прикладную среду той или иной операционной системы
  • ОС, ориентированная на управление одной рабочей станцией сети, с поддержкой сетевого сервиса для конкретного компьютера;
  • Распределенные ОС, в которых реализованы механизмы, обеспечивающие пользователя возможностью представлять и воспринимать сеть в виде однопроцессорного компьютера. Признаками распределенной ОС является наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов и службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур для распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу одновременно на нескольких компьютерах сети, а также наличие других распределенных служб

  В целом функции, выполняемые операционными системами разных классов и видов, достаточно схожи и направлены на обеспечение поддержки работы прикладных программ, организацию их взаимодействия с устройствами, предоставление пользователям возможности работы в сетях, а также управление функционированием персонального компьютера. Поэтому при выборе операционной системы пользователь должен четко представлять, насколько та или иная ОС обеспечит ему решение его задач.

  Каждый компьютер и мобильный девайс имеют свою операционную систему. Без нее устройство абсолютно бесполезно. ОС является главным компонентом, который управляет всеми процессами, памятью и является мостом между пользователем и компьютером. Существует несколько основных видов операционных систем для ПК и мобильных гаджетов.

  

  Виды операционных систем

  Вообще ОС можно классифицировать на Windows и UNIX-подобные. Это два основных вида/направления/технологии в которых делаются операционные системы.

  Обычно операционные системы разделяют на:

  • Многопользовательские — когда может быть несколько пользователей
  • Однопользовательские — когда разных пользователей создать нельзя

  Типы ОС:

  • Графические и текстовые
  • Платные и бесплатные
  • Открытые и закрытые
  • Клиентские и серверные
  • Высокой или низкой стабильности к сбоям аппаратного обеспечения
  • По разрядности: 16, 32 или 64 битные, раньше были вообще 8 битные
  • С высоким или низким уровнем безопасности
  • Мобильные или настольные

  Также их можно классифицировать и по другим признакам, но именно это основные. Рассмотрим самые популярные ОС, которые есть на данный момент.

  Windows Xp

  На ровне с Vista, XP является одной из наиболее универсальных.

  

  Что касается минимальных технических требований, имеем следующие показатели:

  • Pentium 300 MHZ.
  • 1,5 ГБ свободного места на винчестере.
  • 64 МБ оперативной памяти.
  • Интегрированная видеокарта и монитор с минимальным разрешением 800×600 точек.

  XP может быть установлена как с диска, так и с флешки – это не имеет никакого значения.

  До выхода Виндовс 7, XP на протяжении длительного срока была наилучшей системой. Однако еще в 2014 г. Microsoft решила прекратить поддержку этой версии и поставлять обновления, а значит на сегодняшний день, она перестала быть актуальной и устанавливается всего по двум причинам:

  1. Для старых компьютеров и ноутбуков со слабыми характеристиками.
  2. При отсутствии драйверов для определенного оборудования, программ или приложений.

  Второй вариант в большей степени относится к рабочим ПК, чем к домашним.

  То есть, Виндовс XP – это легкая операционная система, которая отлично подойдет для простых устройств. Однако можно с уверенностью сказать, что она является устаревшей (последнее обновление было в далеком 2014 году) и не выделяется быстродействием.

  

  Дополнительные характеристики

  Кроме всего прочего, отличие 32-битной системы Windows 7 от 64-битной (или ОС других поколений) может проявляться еще и на программном уровне. Так, например, для системного кэша в системах х86 может резервироваться в максимуме 860 Мб, в то время как в 64-битных поддерживаемый объем достигает 1 Тб.

  

  Еще одна характерная черта систем х64 – наличие встроенной защиты DEP, основное предназначение которой состоит в том, чтобы препятствовать выполнению неизвестных программных апплетов в неиспользуемых ячейках памяти.

  Наконец, в системах х64 имеется инструмент Kernel Patch Protection, несколько напоминающий предыдущую функцию, но его назначение состоит в блокировании внесения изменений в ядро системы и предотвращении обработки данных на аппаратном, а не на программном уровне, что очень часто применяется к драйверам, не имеющим цифровой подписи.

  

  И последнее. Несмотря на то что при наличии 8 Гб ОЗУ в системах 64 бита виртуальную память можно не использовать вообще (запросы будут направляться прямо в ОЗУ с обработкой загруженных компонентов, а не сохраняться на жестком диске при задействовании файла подкачки), теоретически размер виртуальной памяти можно увеличить до 8 Тб. Смысла в этом, конечно, нет абсолютно никакого, тем не менее…

  Эффективное распределение доступной оперативной памяти

  Раз уж речь зашла о памяти, то имеет смысл вспомнить о памяти оперативной (ОЗУ, RAM). О том самом хранилище, которое всегда находится «под рукой» у процессора.

  Необходимо подчеркнуть, что управление этим важнейшим ресурсом компьютера тоже осуществляет операционная система. Оперативная память — сильно недооцененный многими пользователями ресурс. Как заставить ваш компьютер работать быстрее? Многие полагают, что им срочно необходим более мощный процессор. Но на практике, зачастую бывает достаточно просто-напросто увеличить объем оперативной памяти, чтобы почувствовать значительный прирост производительности компьютера.

  В оперативной памяти компьютер размещает ту информацию, которая может потребоваться осуществляющему вычисления процессору. Рассматривайте этот тип памяти просто в качестве временного накопителя той информации, которая должна быть «поближе к процессору».

  Когда вы работаете с компьютером, у вас порой запущено несколько программ одновременно. Операционная система выделяет каждой задаче определенный объем памяти. Если процессор нуждается в такой информации, которую он не находит в оперативной памяти, ему придется искать ее в других местах. В частности, на жестком диске компьютера. Это займет больше времени, чем извлечение данных из оперативной памяти. Для пользователя такая ситуация будет выглядеть, как временное «зависание» приложения. В таких случаях принято говорить, что «компьютер думает».

  Одной из задач, которую незримо для пользователя берет на себя операционная система, является минимизация времени задержек, то есть того самого неприятного времени, в течение которого компьютер занят своими делами и не реагирует на ваши к нему обращения. Проблема в том, что в каждый момент времени операционная система располагает определенным объемом оперативной памяти, который всегда ограничен. Этот объем зависит в том числе и от того, сколько программ вы одновременно запустили. Операционная система должна каждое мгновение «знать», сколько оперативной памяти у нее осталось в запасе, чтобы вовремя выделить ее процессу, который нуждается в этом важном ресурсе.

  Операционная система «оценивает» требования каждого работающего процесса и принимает решение о том, как их разумно удовлетворить. В идеале это нужно сделать так, чтобы пользователь не ощущал вообще никаких задержек. Но на практике ОС старается просто свести такие задержки к минимуму, рационально распределяя те ресурсы, которыми она фактически располагает.

  На Земле не существует компьютеров с неограниченным объемом оперативной памяти. Поэтому системе всегда приходится выбирать, какой процесс считать в данный момент приоритетным, а какой второстепенным. Кому срочно выделять память, а кто и обойдется да потерпит до поры до времени. Пользователь может не всегда соглашаться с теми правилами, которыми руководствуется операционная система при распределении памяти. Но самостоятельно выделять процессам свободную оперативную память было бы куда сложнее и дольше, чем поручить это программной платформе.

  реклама

  

  Mac OS (Macintosh Operating System) появилась в 1984 году и исполнялась на аппаратной базе ПК Macintosh 128K.
  Macintosh Operating System (сокращенно Mac OS) — проприетарная ОС, разработанная компанией Apple для использования на компьютерах линейки Macintosh. Данной ОС приписывают распространение графического окружения на ПК.

  

  В 1985 году появилась на свет ОС Windows. На тот момент ее нельзя было назвать полноценной ОС, так как она была всего лишь графической оболочкой для MS-DOS. Windows 95, вышедшая в 1995 году, уже по праву считалась (с некоторыми оговорками) полноценной графической ОС.