Операционная система (ОС) – это программное обеспечение, которое управляет аппаратными ресурсами компьютера и прикладными программами. Можно сказать, что ОС – посредник между пользователем компьютера и его аппаратным обеспечением. Без неё компьютер будет абсолютно бесполезным.
- Какие задачи решает операционная система
- Компоненты операционной системы
- Виды операционных систем
- Серверная операционная система
- Чем отличается серверная операционная система от пользовательской
Какие задачи решает операционная система
- ОС отвечает за создание, выполнение, приостановку и завершение процессов. Она обеспечивает разделение процессорного времени между несколькими процессами и координацию их работы.
- ОС контролирует распределение и освобождение памяти для программ и данных. Иными словами, она управляет физической (ОЗУ) и виртуальной памятью, что позволяет выполнять больше программ, чем позволяет физический объём ОЗУ.
- Операционная система управляет доступом к данным на дисках и других носителях. Она отвечает за создание, удаление, чтение, запись файлов, а также управление каталогами и защиту файловой системы.
- ОС управляет вводом и выводом через драйверы устройств, обеспечивая связь между аппаратным обеспечением и программными приложениями.
- Операционная система предоставляет интерфейсы для взаимодействия пользователя с компьютером, которые могут быть текстовыми (командная строка) или графическими (графический пользовательский интерфейс, или GUI).
- ОС обеспечивает поддержку сетевых соединений, допуская обмен данными между компьютерами в сети, доступ в интернет, печать на сетевых принтерах и так далее.
Компоненты операционной системы
Компоненты операционной системы (ОС) обеспечивают её функционирование и взаимодействие с аппаратным обеспечением компьютера. Эти компоненты можно разделить на несколько основных категорий, каждая из которых выполняет свои специфические задачи.
Ядро – это центральный компонент ОС, который обеспечивает низкоуровневое управление аппаратными ресурсами компьютера. Оно отвечает за управление памятью, процессами, файлами и устройствами ввода-вывода. Ядра делятся на несколько типов по способу организации и взаимодействия с программным обеспечением:
- монолитные ядра,
- микроядра,
- гибридные ядра.
Подсистема управления процессами отвечает за создание, выполнение, приостановку и завершение процессов. Она включает в себя планировщик задач, который распределяет процессорное время между активными процессами, обеспечивая многозадачность.
Подсистема управления памятью обеспечивает эффективное распределение оперативной памяти между процессами и ядром ОС. В неё входят механизмы виртуальной памяти, страничной организации памяти и кэширования.
Подсистема управления файлами отвечает за организацию, хранение, доступ и управление файлами на различных носителях информации. В ней также содержится файловая система, которая определяет способ хранения и поиска данных на диске.
Подсистема управления вводом-выводом координирует доступ к устройствам ввода-вывода (например, клавиатуре, мыши, жёстким дискам, сетевым адаптерам), используя соответствующие драйверы устройств. Она обеспечивает абстракцию, позволяя программам использовать устройства ввода-вывода без необходимости знания деталей их работы.
Подсистема безопасности обеспечивает защиту данных и ресурсов системы от несанкционированного доступа и вредоносного ПО. Она включает в себя механизмы аутентификации пользователей, управление доступом, шифрование и аудит.
Пользовательский интерфейс предоставляет средства для взаимодействия пользователя с компьютером, которые могут быть как текстовыми (командная строка), так и графическими (графический интерфейс пользователя, GUI).
Система межпроцессного взаимодействия позволяет процессам обмениваться данными и сигналами, координируя их работу. В неё входят различные механизмы: семафоры, сообщения, сокеты и каналы.
Каждый из этих компонентов играет важную роль в обеспечении стабильной и эффективной работы операционной системы, позволяя пользователю и приложениям эффективно использовать ресурсы компьютера.
Виды операционных систем
Операционные системы (ОС) можно классифицировать по различным критериям, в зависимости от их применения, архитектуры и способа взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.
В широком понимании, все операционные системы можно разделить на две крупные категории: Windows и UNIX-подобные системы. Кроме того, операционные системы классифицируют по другим характеристикам, включая:
- 32-битные и 64-битные,
- мобильные, серверные и десктопные,
- платные и бесплатные,
- с открытым исходным кодом и с закрытым,
- текстовые и графические.
Давайте рассмотрим примеры операционных систем:
Microsoft Windows
Семейство операционных систем (ОС), которые разработаны компанией Microsoft. Она используется на большинстве ПК, ноутбуков и некоторых серверных системах по всему миру. Windows предлагает графический интерфейс пользователя (GUI), а также широкие возможности как для повседневных задач, так и для профессиональной работы.
macOS
Пользовательская операционная система от Apple, разработанная для использования на компьютерах Mac. Она известна своим интуитивным интерфейсом, мощной интеграцией с другими продуктами Applе и фокусе на пользовательском опыте.
Linux
Свободная и открытая операционная система, основанная на ядре Linux. Она распространяется в виде различных дистрибутивов, каждый из которых может быть адаптирован для использования в домашних системах, серверах и встроенных системах. К дистрибутивам относятся: Ubuntu, Fedora, Debian, CentOS, Arch Linux, и другие.
Android
Операционная система на основе Linux, которую разработала Google для смартфонов, планшетов и различных устройств. Android – это самая популярная мобильная ОС в мире благодаря своей открытой экосистеме и широкой поддержке устройств.
iOS
Мобильная операционная система Apple для iPhone и iPod Touch. Она известна своей безопасностью, стабильностью и набором уникальных приложений в App Store.
Серверная операционная система
Серверная операционная система – это специализированный тип ОС, который предназначен для управления аппаратным обеспечением сервера и предоставления различных сервисов другим компьютерам или устройствам в сети.
В отличие от пользовательских операционных систем, серверные обычно оптимизированы для поддержки большого объёма параллельных процессов, высокой надёжности, стабильности и безопасности.
К серверным ОС относятся:
Windows Server от Microsoft – это семейство операционных систем, ориентированных на серверное применение. Они предлагают различные серверные службы (Active Directory, DNS, DHCP), файловые и печатные службы, а также поддержку для виртуализации.
Debian – один из старейших и наиболее уважаемых дистрибутивов Linux, известный своей стабильностью и безопасностью. Debian славится своей строгой политикой относительно свободного ПО, а также обширными репозиториями, содержащими тысячи пакетов.
Ubuntu – это один из самых популярных дистрибутивов Linux. Он ориентирован на лёгкость использования и удобство для конечных пользователей. Ubuntu содержит большой набор предустановленного программного обеспечения, включая офисные приложения, веб-браузеры, почтовые клиенты, и игры.
Red Hat Enterprise Linux (RHEL) – это платный дистрибутив Linux от компании Red Hat, который широко используется в корпоративных средах. Он предлагает долгосрочную поддержку версий, а также профессиональную техническую поддержку.
CentOS – это дистрибутив Linux, предназначенный для корпоративного и серверного использования. Он полностью совместим с его источником, Red Hat Enterprise Linux (RHEL), поскольку построен на исходном коде RHEL.
FreeBSD – это свободная и открытая операционная система. FreeBSD известна своей производительностью, передовыми сетевыми возможностями и безопасностью. Она часто используется на почтовых, файловых и веб-серверах.
Чем отличается серверная операционная система от пользовательской
Серверная операционная система выполняет критически важную роль в управлении как аппаратным, так и программным обеспечением сервера, гарантируя его стабильную и эффективную работу. В сравнении с обычными операционными системами, серверные выделяются несколькими факторами:
- Расширенные возможности администрирования. Серверные операционные системы предоставляют широкий спектр специализированных инструментов и функций для управления сервером. У пользователей серверных ОС есть возможности по управлению серверами, настройке и управлению учетными записями пользователей, системам автоматического распределения IP-адресов (DHCP), настройке и управлению файловыми серверами и множество других задач, специфичных для серверных сред.
- Более высокие системные требования. В отличие от десктопных операционных систем, серверные ОС зачастую требуют значительно больше ресурсов. Например, если для комфортной работы десктопной версии Windows рекомендуется не менее 4 ГБ оперативной памяти, то для серверной версии ОС может потребоваться как минимум 32 ГБ ОЗУ. Это связано с более высокими требованиями к производительности, необходимыми для обработки множества параллельных задач и обслуживания множества пользователей или запросов.
- Различия в пользовательском интерфейсе. В то время как многие десктопные операционные системы предлагают графический пользовательский интерфейс (GUI) для удобства конечных пользователей, серверные операционные системы часто отдают предпочтение текстовым (CLI). Они позволяют уменьшить нагрузку на системные ресурсы и предоставляет более гибкие возможности управления и автоматизации через командную строку.
Все эти различия объясняют, почему серверные ОС, как правило, более дорогие. Высокая цена отражает расширенный набор функций, повышенные требования к производительности и стабильности, необходимые для поддержания критически важных серверных операций и услуг.
Выбор операционной системы зависит от множества факторов, включая специфические требования пользователя или организации, совместимость с аппаратным и программным обеспечением, а также личные предпочтения. Вне зависимости от выбора ОС, она остаётся ключевым элементом любого компьютера, который определяет эффективность и удобство использования технологий в повседневной жизни и профессиональной деятельности.