Операционные системы и среды

Основные понятия

• Операционная система (ОС) управляет ресурсами компьютера и обеспечивает взаимодействие между пользователем и устройствами.
• Системное программное обеспечение включает ОС и утилиты для управления аппаратным обеспечением.

Функции операционных систем

• Управление процессами:

  • Создание, выполнение и завершение процессов.
  • Поддержка многозадачности для параллельного выполнения.
  • Эффективное планирование ресурсов для процессов.

• Управление памятью:

  • Разделение памяти между активными процессами.
  • Использование виртуальной памяти для увеличения адресуемого пространства.
  • Обеспечение защиты памяти от несанкционированного доступа.

• Управление файловой системой:

  • Организация структуры хранения и извлечения данных.
  • Установление прав доступа к файловым системам и поддержка различных форматов.

• Управление устройствами:

  • Использование драйверов для взаимодействия с периферийными устройствами.
  • Предоставление абстракции устройств для более простого доступа и управления.

• Интерфейс пользователя:

  • Наличие командных интерфейсов (CLI) и графических интерфейсов (GUI).
  • Инструменты для облегчения управления системой пользователем.

Классификация операционных систем

• По типу интерфейса:

  • Командные интерфейсы (CLI) и графические (GUI).

• По назначению:

  • Операционные системы общего назначения, такие как Windows и Linux.
  • Встраиваемые операционные системы (real-time OS), оптимизированные для выполнения конкретных задач.

• По архитектуре:

  • Монолитные системы, где ядро и все функции объединены.
  • Микроядерные архитектуры, разделяющие различные функции для повышения стабильности.
  • Распределенные системы, использующие несколько взаимодействующих узлов.

Примеры операционных систем

• Windows: Популярная ОС с графическим интерфейсом, поддерживающая разнообразные приложения.
• Linux: Открытая и модульная ОС, активно используется в серверных и встраиваемых системах, известна своей безопасностью.
• macOS: ОС для компьютеров Apple, основанная на Unix, с упором на интуитивный пользовательский интерфейс.

Среды выполнения

• Среда выполнения представляет собой набор инструментов и библиотек для разработки и запуска приложений.
• Пример: Java Virtual Machine (JVM) обеспечивает многоплатформенное выполнение Java-программ.

Определение

• Операционная система (ОС) управляет аппаратными ресурсами компьютера и предоставляет услуги для программного обеспечения.
• Среда функционирования определяет условия, в которых работают ОС и приложения.

Основные функции операционных систем

• Управление процессами: включает создание, планирование и завершение процессов; обеспечивает многозадачность и управление потоками.
• Управление памятью: отвечает за распределение и освобождение оперативной памяти, а также виртуальную память и кэширование.
• Управление файловой системой: организует, хранит и обеспечивает доступ к данным, включает уровни абстракции для файлов и каталогов.
• Управление устройствами: обеспечивает абстракцию аппаратного обеспечения через драйверы, управляет вводом/выводом.
• Сетевые функции: подключает устройства к сети, управляет сетевым трафиком, использует протоколы передачи данных и методы безопасности.

Типы операционных систем

• Однопользовательские и многопользовательские: однопользовательские поддерживают одного пользователя одновременно, многопользовательские позволяют работать нескольким пользователям.
• Семейства ОС: включают Windows, Linux, macOS, Unix и встраиваемые ОС для IoT-устройств.
• Сетевые ОС: разработаны для управления сетью и ресурсами.
• ОС реального времени: обеспечивают надежность и предсказуемость для критических задач.

Среды выполнения

• Среды разработки: предоставляют инструменты и платформы для написания, тестирования и отладки программного обеспечения.
• Виртуальные машины: эмулируют аппаратное обеспечение, позволяя запуск нескольких ОС на одном физическом устройстве.
• Контейнеризация: технологии, такие как Docker, изолируют приложения и их зависимости в легковесные контейнеры.

Современные тренды

• Облачные вычисления: позволяют хранить и обрабатывать данные через интернет.
• Безопасность: включает актуальные методы защиты данных и систем от угроз.
• Мобильные ОС: специализированные системы для смартфонов и планшетов, такие как Android и iOS.

Заключение

Операционные системы являются ключевыми компонентами вычислительных систем, обеспечивая эффективное взаимодействие между аппаратным и программным обеспечением. Разнообразие ОС и сред выполняет уникальные функции в зависимости от заданий пользователей и приложений.