Операционная система

Операционная система (ОС) — это комплекс специальных программных средств, предназначенных для управления загрузкой компьютера, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами персонального компьютера. Она обеспечивает управление процессом обработки информации и взаимодействие между аппаратными средствами и пользователем.

В функции операционной системы входят:

• осуществление диалога с пользователем;
• ввод, вывод и управление данными;
• планирование и организация процесса обработки программ;
• распределение ресурсов (оперативной и сверхбыстрой памяти, процессора, внешних устройств);
• запуск программ на выполнение;
• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
• передача информации между различными внутренними устройствами;
• программная поддержка работы периферийных устройств.

Основная необходимость ОС состоит в том, что она скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними.

Одной из важнейших функций ОС является автоматизация процессов ввода-вывода информации, управления выполнением прикладных задач, решаемых пользователем.

Исходя из выполняемых функций, ОС можно разбить на три группы: однозадачные (однопользовательские), многозадачные (многопользовательские) и сетевые.

• Однозадачные ОС предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент с одной конкретной задачей. Их появление было стимулировано созданием большого класса персональных компьютеров. Примером такой ОС служит операционная система MS DOS, широко применявшаяся до начала 1990-х годов.
• Многозадачные ОС обеспечивают коллективное пользование ПК в мультипрограммном режиме разделения времени, при этом в памяти ПК находится несколько программ-задач и процессор распределяет ресурсы компьютера между задачами. В качестве примера можно привести операционные системы UNIX, OS/2, Microsoft Windows 95, Microsoft Windows 98, Microsoft Windows 2000, Microsoft Windows Me, Microsoft Windows XP.
• Сетевые ОС связаны с появлением локальных и глобальных сетей и предназначены для обеспечения доступа ко всем ресурсам вычислительной сети, например операционные системы Novell Net, Microsoft Windows NT, UNIX, IBM LAN.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которые могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса ОС:

• однопользовательские однозадачные:— поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
• однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют, помимо основной задачи, запускать одну дополнительную, ориентированную для вывода информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объемов информации на печать;
• однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач;
• многопользовательские многозадачные — позволяют на одном компьютере запускать несколько задач несколькими пользователями. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

Для того, чтобы быть полноценной, ОС должна как минимум содержать следующие основные компоненты.

• Файловую систему.
• Драйверы внешних устройств.
• Процессор командного языка.

Одной из первостепенных задач операционной системы следует считать управление дисковым накопителем и доступом к нему. Не случайно ранние ОС для ПК содержали в своем названии аббревиатуру DOS (Disk Operating System — дисковая операционная система). Для этого используется файловая система. К файловой системе имеет доступ любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры. Для ПЭВМ файловая система в определенной степени является основой системного программного обеспечения.

Поддержка широкого набора внешних устройств — одна из важнейших функций ОС.

В современных ОС между прикладными программами и аппаратурой имеется промежуточный уровень, своего рода буфер, называемый API (application programming interface) — интерфейс прикладного программирования). API-интерфейс предоставляет программисту возможность вызова определенных процедур общего назначения, обращающихся к конкретным аппаратным ресурсам. По мере появления нового оборудования обновляется и API, однако этого бывает недостаточно.

Корректную работу с аппаратной частью обеспечивают драйверы. Драйверы — программы, расширяющие возможности ОС по управлению устройствами ввода/вывода информации, оперативной памятью и т.д. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых периферийных устройств или нестандартного оборудования. Каждому типу внешнего устройства соответствует свой драйвер. Драйверы стандартных устройств образуют совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая часто заносится в ПЗУ системного блока ПЭВМ.

Во всякой ОС имеется командный язык, который позволяет выполнять те или иные действия — обращение к каталогу, запуск прикладных программ и т.п. Анализ и исполнение команд пользователя осуществляется командным процессором ОС.

Для общения с ОС часто используется оболочка — это то, что пользователь видит на экране монитора при работе с системой. По существу это некая прикладная программа, которая загружается поверх ОС и реализует командный язык, служащий для доступа пользователя к системным функциям. Оболочка — это всего лишь некая утилита для ввода информации, которая обеспечивает удобный доступ к операционной системе, но при этом не входит в состав ОС.

Программы управления файлами и планирования заданий — это готовые к выполнению программы (файлы): утилиты, системы программирования, инструментальные системы, интегрированные пакеты программ, системы машинной графики, системы управления базами данных (БД), прикладные пакеты и программы.

Коммуникационные программы — программы, предназначенные для организации обмена информацией между компьютерами.

Программы тестирования, контроля и диагностики используются для проверки правильности функционирования устройств ЭВМ и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации, указывают причину и место неисправности.

Программы управления памятью обеспечивают более гибкое использование ОП ЭВМ.

Программы печати осуществляют вывод информации на принтер.