Операционная система это программа для чего

Содержание

Введение в операционные системы

Операционная система (ОС) — это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом. Цель вводной главы рассказать о предмете изучения настоящего курса. Вначале мы попытаемся ответить на вопрос, что такое ОС. Затем будет дан анализ эволюции ОС и объяснено возникновение основных концепций и компонентов современных ОС. В заключение будет рассказано о классификации ОС с точки зрения особенностей архитектуры и особенностей использования ресурсов компьютера.

1.1 Что такое операционная система.

1.1.1 Структура вычислительной системы

Из чего состоит любая вычислительная система? В первую очередь, это то, что в англоязычных странах принято называть словом hardware, или техническое обеспечение: процессор, память, монитор, дисковые устройства и т.д., обычно объединенные магистральным соединением, которое называется шиной

Во вторую очередь это программное обеспечение. Все программное обеспечение принято делить на две части: прикладное и системное. К прикладному программному обеспечению, как правило, относятся разнообразные банковские и прочие business программы, игры, текстовые процессоры, и т.п.

ИНФОРМАТИКА 11 класс: Операционные системы | Видеоурок

Под системным программным обеспечением обычно понимают программы, способствующие функционированию и разработке прикладных программ. Надо сказать, что деление на прикладное и системное программное обеспечение является отчасти условным и зависит от того, кто осуществляет такое деление. Так, обычный пользователь, неискушённый в программировании, может считать Microsoft Word системной программой, а с точки зрения программиста это приложение. Компилятор языка Си для обычного программиста это системная программа, а для системного прикладная. Несмотря на эту нечеткую грань, эту ситуацию можно отобразить в виде последовательности слоев:

Рис. 1.1. Слои программного обеспечения компьютерной системы.

Операционная система является фундаментальным компонентом системного программного обеспечения. Слой ОС основной предмет настоящего курса лекций.

1.1.2 Что такое ос

Большинство пользователей имеет свой опыт эксплуатации операционных систем, но, тем не менее, затруднятся дать точное определение. Давайте кратко рассмотрим основные точки зрения.

Операционная система как виртуальная машина

Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных команд очень неудобна для ее использования прикладными программами. Например, работа с диском предполагает знакомство с внутренним устройством его электронного компонента — контроллера для ввода команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т.д.

Ясно, что средний программист не в состоянии учитывать все особенности работы оборудования (в современной терминологии заниматься разработкой драйверов устройств), а должен иметь простую высокоуровневую абстракцию, скажем, представляя информационное пространство диска как набор файлов Файл можно открывать для чтения или записи, использовать для получения или сброса информации, а потом закрывать. Это концептуально проще, чем заботиться о деталях перемещения головок дисков или организации работы мотора.

Что такое операционная система и как она работает

Аналогичным образом, с помощью простых и ясных абстракций, скрываются от программиста все ненужные ему подробности организации прерываний, работы таймера, управления памятью и т.д. Более того, на современных вычислительных комплексах может быть создана иллюзия неограниченного размера операционной памяти и числа процессоров. Всем этим занимается операционная система. Таким образом, операционная система представляется пользователю виртуальной машиной, с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера.

Операционная система как менеджер ресурсов

Операционная система предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компьютера. Представим для примера, что случится, если несколько программ, работающих на одном компьютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер. Мы получили бы неупорядоченную смесь строчек и страниц, выведенных различными программами.

Операционная система предотвращает хаос такого рода за счет буферизации информации, предназначенной для печати, на диске и организации очереди на печать. Для многопользовательских компьютеров, необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна. Следовательно, операционная система как менеджер ресурсов, осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров, памяти и других ресурсов между различными программами, их использующими.

Операционная система как защитник пользователей и программ

Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске, чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Нельзя разрешить программам одних пользователей произвольно вмешиваться в работу программ других пользователей.

Операционная система это программа для чего

МЕРОПРИЯТИЯ

Сбер Java Meetup

15 декабря Онлайн Бесплатно

F*ckup Meetup 2022

14 декабря Онлайн Бесплатно

Alfa Digital Open

13 декабря Онлайн Бесплатно

Монолитная vs Микросервисная архитектура

Часто я встречаю статьи о том, что же лучше. В этой я собираюсь выразить свое мнение.

4 лучших бесплатных книг по C#

Предлагаем вашему вниманию подборку самых полезных бесплатных книг по изучению C# — одного из самых популярных и востребованных языков программирования во всём мире.

3 лучших книги по объектно-ориентированному программированию

Лучшие книги по объектно-ориентированному программированию, как для новичков, так и для более опытных программистов.

Источник: proglib.io

Что такое ОС, операционная система — это программный комплекс

Операционная система (ОС) является системным программным обеспечением, благодаря которому приводится в действие технические средства компьютера. Это программное обеспечение координирующее работу ЭВМ и производящее управление другими программными модулями посредством скоординированной последовательности операций.

Представление об операционной системе

Функциональные характеристики ОС:

Осуществление работы компьютера, в том числе и персонального и его периферийных устройств по принципу ввода/вывода информации;
Обеспечивает систему, организовывающую и хранящую файлы;
Организовывает взаимодействие пользователя и компьютера.

Из чего состоит ОС

Ядро;
Командный модуль;
Комплекс драйверов;
Сервисные утилиты;
Оболочка.

Операционная система (ОС) является системным программным обеспечением, оно приводит в действие всю техническую составляющее любого из компьютеров, исключение могут представлять лишь микрокомпьютеры. Микрокомпьютерам, являющимися составляющими каких-либо приборов, такой программный комплекс не нужен, по причине того, что они в большинстве случае отвечают ка какую ни, будь конкретную функцию.
Не побоюсь назвать операционную систему сверх программой, перейдём к расшифровке выше сформулированной её составляющей.

Ядром операционной системы называют её основную часть, которая как раз и обеспечивает запуск всех действий, организует работу других программ и работу компонентов компьютерной системы. Процессы, происходящие в ядре ОС можно назвать организующей программно-аппаратной деятельностью.

Командный модуль — это программа, функцией которой является выполнение команд от пользователя компьютеру.

Драйвера это целый внутренний комплекс специальных программ для обеспечения корректной работы именно аппаратных устройств с операционной системой, проще говоря – это инструкция для управления операционной системой компьютерных комплектующих, периферии.

Утилиты — дополнительные программные средства, которые взаимодействуют с ПО для выполнения различных задач.

Для пользователя оболочка операционной системы, является очень важным элементом — графический интерфейс — это то, что пользователь видит на дисплее любого компьютерного устройства. Именно благодаря графической оболочки ОС появились персональные компьютеры.

Кроме того, современная операционная система может обладать разной разрядностью 32 и 64.

Как проходит работа операционной системы

ОС действует с применением системных вызовов. Это такой интерфейс между ОС и программой пользователя, который позволяет делать все операции с объектами – файлами и процессами. Программа пользователя делает системный вызов сервису операционной системы, далее она обращается в библиотеку с прописанными процедурами действий, которые загружают регистры, и осуществляется прерывание кода в процессоре.

Прерывание генерируется от внешнего устройства. Такие «Аппаратные прерывания» информируют процессор о совершении асинхронной операции. Аппаратное прерывание производится параллельно процессам обработки программного кода процессором.

Так действует код ядра ОС и выполняется адресным пространством. Ядро ОС обладает доступом к пространству памяти программы пользователя и только после того, как произойдёт системный вызов, происходит передача адреса памяти этой программы для осуществления вызова в ядро.

Вовремя функционирования ОС, могут появиться исключительные операции, приводящие к неработоспособности, которые возникают при попытке выполнить недопустимую команду, обращение без права доступа к ресурсу, обращение к несуществующему кластеру в памяти. Исключительные операции могут появляться так же и при синхронном режиме работы главного компьютерного программного обеспечения.

Как производится загрузка ОС

Процесс от загрузки до запуска операционных систем можно разделить на три этапа:

Этап первый. ПЗУ системного блока проводит проверку да диске наличие программы-загрузчика ОС и предаёт работу ОЗУ.

Этап второй. Программа загрузчик с помощью ОЗУ обращается к базовому модулю ОС и как следствие работа передаётся ему.

Этап третий. Основной загрузчик в базовом модуле запускает загрузку имеющейся операционной системы и только после этого вступает в свои права на управление командному модулю.

Наиболее популярные операционные системы

О наиболее популярных видах операционных систем можно прочитать в одноимённой статье. Разная организация принципов осуществления операций в системах различает и саму операционную систему:

Виндовс – Windows;
Линукс – Linux;
Макинтош – MAC OS;
Андроид – Android.

Что такое ОС – это сокращение термина операционная система, что собственно было и продемонстрированно в статье. Вот какую ОС предпочесть, это дело выбора каждого, хотя большинство производителей диктуют свои правила продавая компьютеры с уже предустановленной операционной системой.

Источник: procomputer.su

Look inside unix-like OS: Что такое ОС?

Существует достаточно много лаконичных и в целом правильных определений что такое операционная система (ОС), но дают ли они понимание что же это такое, каково назначение операционных систем и какие их основные задачи? При этом многие квалифицированные инженеры не смотря на весь свой опыт и знания затрудняются ответить на поставленные вопросы. Чтобы детально разобраться что же такое ОС давайте обратимся к истории их возникновения.

Компьютеры могут работать без ОС

Так ли обязательна ОС? Может ли компьютер работать без ОС? И вообще что такое компьютер? Подавляющее большинство современных компьютеров используют архитектуру фон Неймана, одной из ключевой особенностью которой является совместное хранение команд программы и данных, с которыми работает программа.

Первым компьютером, в котором был реализован такой подход был «Manchester Baby» (1948 год) , его процессор мог выполнять 7 различных команд из которых 3 команды перехода, операция минус, две команды загрузки или сохранения значения аккумулятора в память и команда останова, имел объем памяти в 32 32-битных слова (1024 бит). В этом компьютере не было никакой операционной системы, а программы вводились методом ввода каждого машинного слова с помощью переключателей. Современные процессоры имеют намного больший набор команд (так, например, процессор 8086, имел 81 команду и стал прародителем всего семейства процессоров Intel), но не смотря на это все его команды, как и команды более старших процессоров, можно разбить на те же самые четыре категории: команды перехода/управления, команды выполнения операций (в основном арифметические), команды работы с памятью и команды управления состоянием процессора. Современные компьютеры теоретически так же могут работать без операционной системы. И точно так современные компьютеры, это устройства, которые по большому счёту просто напросто умеют очень быстро складывать, вычитать, делить, умножать и проводить другие простые арифметические операции с очень большой скоростью по заранее заданному алгоритму действий, который называется программой.

Причины появления первых ОС

Каковы же причины появления первых операционных систем? Какой был их функционал? Первые компьютеры были очень дорогими устройствами, их время тоже стоило очень дорого, и, соответственно, одной из основных задач первых операционных систем была минимизация времени простоя компьютера.

Прообразом современных операционных систем служили резидентные мониторы — небольшие программные модули, которые позволяли выполнять различные программы последовательно одна за другой. Задачей таких мониторов было выполнить подготовительные операции для запуска новой программы, в т.ч. загрузить её в память и после запустить её, затем, после завершения выполнения программы или при ошибке в процессе исполнения, управление снова переходило к монитору.

Он проводил операции по завершению программы (например сохранял результат и очищал память/регистры) и мог начать выполнение следующей программы. Программы группировались в пакет задач, который запускался на выполнение: после завершения первой программы в пакете запускалась вторая и время простоя минимизировалось. Кроме того мониторы использовались для учёта использования компьютерного времени и других ресурсов, позволяли сигнализировать о необходимости вмешательства оператора, например для замены магнитной ленты или при сбое считывающего устройства. Параллельно с резидентными мониторами появились и развивались системные библиотеки, которые позволяли эффективно решать типичные задачи или взаимодействовать с оборудованием, подключённым к компьютеру. Системные библиотеки позволяли программистам не реализовывать заново каждый раз одни и те же функции, а воспользоваться уже готовыми, которые, зачастую, работали более эффективно и безошибочно.

Таким образом первые ОС:

обеспечивали запуск и выполнение программ
содержали библиотеки для взаимодействия с оборудованием и выполнения типовых, часто используемых функций.

Первые программы на первых компьютерах были преимущественно простыми и не взаимодействовали с человеком или другими компьютерами и выполнялись строго последовательно одна за другой. Если для работы программы требовалось взаимодействие с каким-то «медленным» устройством или вмешательство человека/оператора для продолжения работы, то компьютер просто-напросто простаивал, и следующим этапом развития операционных систем стала возможность выполнения других программ или задач в тот момент, когда первая программа находится в режиме ожидания.

Для выполнения любой программы необходимо два компонента: процессор, который будет выполнять записанные инструкции, и память, в которой хранятся и инструкции и данные, необходимые для работы программы. Все остальные компоненты компьютера как правило имеют специальный диапазон адресов и при обращении процессора к этому диапазону производится обмен данными с устройством, а не с оперативной памятью. С точки зрения процессора обмен данными с устройством ничем не отличается от обмена данными с оперативной памятью. Чтобы начать выполнять другую программу на единственном процессоре (а первые компьютеры имели только один процессор) до завершения первой, необходимо каким-то образом подменить содержимое памяти (включая внутренние регистры процессора). Для этого могут использоваться разные механизмы, например, такие как полное копирование содержимого оперативной памяти программы на другой носитель как в ранних операционных системах, так и использование виртуальной адресации, как в большинстве современных операционных систем, когда есть специальные таблицы соответствия логического адреса с которым работает процессор с физическим адресом в оперативной памяти.

Пока программа работала без использования операционной системы, то ей были доступны все устройства напрямую. При работе с использованием операционной системы в большинстве случаев все операции производятся через библиотечные функции. Таким образом при запуске другой программы все устройства доступны с использованием тех же самых библиотечных функций, но если вторая программа попытается использовать то же самое устройство что и первая, то результат будет непредсказуем, так как ни первая ни вторая программа не имеет информации о том, как устройство использовалось другой программой. Следовательно введение возможности выполнения больше одной программы на компьютере требует от операционной системы контроля за доступом к внешнему оборудованию компьютера, чтобы программы не мешали друг другу. Отдельные экземпляры запущенных программ получили название процессов.

Параллельно с развитием возможности запуска нескольких программ одновременно увеличивается и сложность самих программ. Они начинают требовать возможности сохранения промежуточных данных на энергонезависимых носителях информации, в том числе для того, чтобы результаты одних вычислений можно было использовать для проведения других. Для этого в операционной системе стали включать библиотеки для сохранения и считывания обратно данных на энергонезависимые носители, а сохранённая таким образом информация стала со временем называться файлами. Использование системных библиотек для доступа к энергонезависимым носителям и другим устройствам ввода/вывода, таких как принтеры, мониторы, клавиатуры и прочие устройства периферии позволило обеспечить относительно простую переносимость программ с одного компьютера на другой — нюансы аппаратной реализации скрывались за программным интерфейсом библиотеки и не требовали переписывания программы в целом.

В современных ОС резидентные мониторы преобразовались в то, что сегодня называют ядром операционной системы. Ядро обеспечивает отдельным процессам доступ к двум основным ресурсам необходимым для их работы: времени центрального процессора для выполнения своих операций и доступ к виртуальной памяти — диапазону логических адресов, доступной каждому процессу. Ядро системы при этом обеспечивает запуск новых процессов, контролирует их жизненный цикл, проводит учёт используемых ресурсов, выполняет операции необходимые для «подмены» содержимого памяти при переключении процессов, контролирует доступ к совместно используемым компонентам компьютера,в т.ч файлам и файловой системе.

Библиотеки значительно расширили свой функционал и разделились на различные типы, такие как:

драйверы, которые подключаются к ядру системы и по сути становятся его неотъемлемой частью.
системные программы, которые используются для управления и конфигурации ОС, управления файловыми системами, выполнения базовых операций, таких как редактирование текста или копирование и передача информации
библиотеки системных функций, которые обеспечивает постоянный неизменяемый программный интерфейс (API) взаимодействия между процессами и операционной системой,
библиотеки часто используемых функций, например библиотеки шифрования в современных ОС.

Подводя итоги можно сказать, что ОС с одной стороны создаёт абстракцию виртуального компьютера, для каждой запускаемой программы со своей виртуальной памятью и выделенным процессорным временем, взаимодействие с любыми другими компонентами компьютера осуществляется через наборы библиотек, которые реализуют стабильный API. С другой стороны обеспечивает функционирование аппаратных компонентов компьютера с помощью набора драйверов, организует работу файловых систем, сетевых подключений, любых других средств и методов обмена информацией с созданным виртуальным компьютером, контролирует доступ к ресурсам и ведёт их учёт.

unix
os
system administration
обучающий материал

Источник: habr.com

Операционная система это программа для чего

Введение в операционные системы

1.1 Что такое операционная система.

1.1.1 Структура вычислительной системы

1.1.2 Что такое ос