Многие люди ежедневно имеют дело с электронными устройствами, такими как ПК, ноутбуки, смартфоны или планшеты, и поэтому то и дело сталкиваются с операционными системами. Но лишь очень немногие пользователи знают, на что способна эта программа и почему она установлена на всех этих устройствах. В то время как на ноутбуках и настольных компьютерах люди в основном используют Windows, macOS или Linux, большинство мобильных устройств работают с iOS или Android. Хотя все эти операционные системы различаются по многим параметрам, их задачи, а также структура в принципе очень похожи.
Зачем нужна операционная система?
Когда вы включаете свой ноутбук, первое, что вы видите, – это загрузка системы. В зависимости от выбранной вами операционной системы запустится Windows, Linux или macOS. Только после загрузки этой системы, столь важной для функционирования устройства, вы можете приступить к реальной работе и запустить программы, подключиться к Интернету или открыть файлы. Однако операционная система не отвечает за запуск устройства. Ему предшествует BIOS, который отвечает за фактический процесс запуска.
Но BIOS имеет лишь очень рудиментарные возможности, которые в основном связаны с процессом загрузки. Во время этого процесса он также запускает операционную систему, которая затем полностью берет на себя управление компьютером. Многое из этого происходит на заднем плане. Windows и Co. также доступны в качестве интерфейсов между пользователем и компьютером. С помощью обширного программного обеспечения можно выполнять настройки устройств, устанавливать и удалять программы, а также выполнять программное обеспечение.
Факт
Операционные системы работают не только на привычных пользовательских устройствах, таких как смартфоны и ПК. В принципе, большинство сложных цифровых устройств имеют операционную систему, но она обычно работает скрыто в фоновом режиме для пользователя.
В настоящее время большинство операционных систем имеют графическое представление и разработаны для удобства пользователей. Наиболее важные функции должны быть доступны пользователям всего несколькими нажатиями кнопки мыши; навигация по меню должна быть максимально интуитивной. Но так было не всегда. В самом начале, когда первые компьютеры использовались в научных и военных целях, операционной системы вообще не было. В то время все делалось непосредственно с самой машиной – не было никакого промежуточного слоя. Но позднее, когда появились первые ПК, то есть компьютеры, которые уже не были размером со шкаф, операционные системы также входили в стандартную комплектацию.
Первые операционные системы еще не имели графического пользовательского интерфейса. Вместо этого они работали с командной строкой, которую и сегодня можно найти, например, в Windows PowerShell. Для каждого действия – будь то открытие файла, навигация по структуре папок или запуск программы – необходимо было знать и вводить правильную команду. Только после того, как компьютеры стали использоваться и для домашнего пользования, со временем появились более простые пользовательские интерфейсы. Две компании Microsoft (с Windows) и Apple (с macOS) лидировали в этом направлении.
Задачи операционной системы
Операционная система – это сердце каждого компьютера. Без сложного программного обеспечения другие программы не могут функционировать. Задачи, которые должна решать система, многообразны. Некоторые из них происходят полностью на заднем плане (в фоновом режиме), а многие – одновременно.
Управление аппаратным обеспечением
Одна из самых важных задач операционной системы выполняется практически незаметно для пользователя в фоновом режиме. Программное обеспечение управляет всем оборудованием, как входным, так и выходным. Для этого система использует драйверы, которые поставляются производителями оборудования. Через драйверы можно принимать и передавать команды от устройств, а также передавать команды самому оборудованию. Таким образом, функционируют клавиатура, мышь, экран, жесткий диск, видеокарта и все остальные компоненты, составляющие компьютер.
Управление программным обеспечением
Когда вы загружаете программное обеспечение из Интернета, на странице загрузки обычно предлагается выбор версий для различных операционных систем. Это показывает, насколько тесно программирование приложений связано со спецификациями операционной системы. Базовые системы компьютеров имеют интерфейсы, которые регулируют связь с отдельными приложениями. Таким образом, приложению можно выделить рабочую память, разрешить использовать ресурсы процессора и обрабатывать ввод с клавиатуры и мыши.
Управление файлами
Когда вы написали документ, вы можете либо распечатать его (для чего приложение передает команду операционной системе, которая, в свою очередь, передает ее принтеру), либо сохранить файл в папке. Тот факт, что вы можете работать в структуре каталогов, также возможен только благодаря операционной системе. На самом жестком диске такого порядка нет.
Управление правами
В некоторых ситуациях, например, в условиях компании, разные люди работают на одном устройстве. Но не все из них должны иметь возможность выполнять системные настройки. Поэтому современные операционные системы позволяют создавать различных пользователей и индивидуально настраивать их права. Каждая учетная запись также может быть защищена паролем.
Руководство пользователя
Даже люди без специальных знаний в области информационных технологий должны уметь пользоваться компьютером без каких-либо проблем. Вот почему важно, чтобы операционная система делала функции и опции как можно более простыми. Даже неспециалисты смогут без проблем использовать самые важные аспекты. Кроме того, многие операционные системы – особенно для ПК – предлагают дополнительные опции для профессиональных пользователей.
Сетевые функции
Поскольку операционная система организует работу аппаратного обеспечения, она также отвечает за работу сетевой карты и, соответственно, за подключение к Интернету и другим сетям. Операционная система обычно может использоваться для настройки компьютера как участника сети, например, для определения конкретного IP-адреса. В настройках также можно ввести характеристики локальной сети и подсети для подключения к другим ПК. Настройки сети также позволяют индивидуально определить DNS-сервер.
Меры безопасности
Хотя это традиционно не является задачей операционной системы – и все же достижимо с помощью дополнительного программного обеспечения: безопасность. Поскольку компьютеры подвергаются опасности при постоянном подключении к Интернету, операционные системы также встроили свои собственные меры безопасности. В Windows, например, уже встроены брандмауэр и антивирусный сканер.
Структура операционной системы
Операционная система стоит между оборудованием и другим программным обеспечением. Для того чтобы сделать возможной административную работу, операционная система имеет несколько иную структуру, чем большинство других программ. Говорят, что системы состоят из различных слоев. На самом нижнем уровне – то есть, наиболее удаленном от пользовательского интерфейса – находится ядро, самый важный элемент операционной системы. Поэтому эта программа также загружается первой. Ядро является прямым интерфейсом к аппаратному обеспечению, инициализирует его и передает команды от запущенных программ к аппаратному обеспечению.
Затем другие уровни строятся на основе этого ядра системы, все дальше и дальше удаляясь от взаимодействия с аппаратным обеспечением. Каждый слой взаимодействует только с тем, который находится над или под ним. Наконец, на самом верху находится пользовательский интерфейс – другими словами, интерфейс между пользователями и программным обеспечением. Если пользователь выполняет действие, эта инструкция проходит через различные уровни, пока не попадает в нужное место – например, в процессор.
Графическое представление структуры и задач операционной системы:
Различные операционные системы
Операционные системы можно классифицировать с разных точек зрения. Очевидно, что различают, например, операционные системы для мобильных устройств и операционные системы для настольных ПК и ноутбуков. Но вы также можете посмотреть на базовое программное обеспечение. В этом случае обычно различают системы на базе unix (такие как macOS и Linux) и VMS-подобные операционные системы, такие как новые версии Windows. Более старые версии Windows, с другой стороны, основаны на DOS. Существуют также операционные системы, специально разработанные для серверов. Однако самыми известными и распространенными операционными системами, вероятно, являются Windows, macOS, различные дистрибутивы Linux, iOS и Android.
Windows
Вероятно, это самая известная операционная система на рынке – и с более чем 30-летним сроком службы также одна из самых долгоживущих: большинство людей, вероятно, работали на ПК с Windows. В основном это связано с тем, что продукт Microsoft уже установлен на многих готовых компьютерах. Новая версия операционной системы выпускается через регулярные промежутки времени. Тем временем мы добрались до Windows 11, хотя счет идет на изменения, и поэтому текущая версия отнюдь не является только одиннадцатой.
Факт
Microsoft также пробовала свои силы в разработке мобильных операционных систем: Однако до сих пор они были менее успешны на рынке. Поэтому последняя версия (Windows 10 Mobile) больше не разрабатывается.
macOS
Относительно одновременно с Microsoft, IT-компания Apple также выпустила свою первую операционную систему. В то время операционная система для серии Macintosh называлась просто “System” и с самого начала была известна своим графическим пользовательским интерфейсом. До этого системное программное обеспечение продавалось под названием Mac OS X, но теперь операционная система называется macOS – и таким образом адаптируется к названию iOS. Особенностью macOS является то, что операционная система используется почти исключительно на оборудовании Apple.
Linux
Известной альтернативой двум крупным продуктам от Microsoft и Apple является Linux. Даже если вы еще не работали с ним, многие пользователи уже слышали о Linux – и ошибочно считают его сложным аналогом Windows. Фактически, сам Linux – это только ядро, которое встроено в различные дистрибутивы. Среди наиболее известных – Ubuntu, Debian, openSUSE, Fedora или CentOS.
Факт
Многие дистрибутивы Linux имеют открытый исходный код, дорабатываются мотивированным сообществом и доступны бесплатно.
iOS
iPhone от Apple является одним из самых успешных смартфонов на рынке и, таким образом, распространил мобильную операционную систему iOS по всему миру. Операционная система, уже установленная на каждом смартфоне Apple, придерживается того же подхода, что и macOS: пользователи должны иметь возможность как можно проще ориентироваться в различных меню и программах. Однако то, что приобретается в плане удобства использования, теряется в плане свободы. iOS от Apple известна тем, что почти не предлагает индивидуальных настроек.
Факт
До 2019 года iPad также поставлялся с iOS. Тем временем, однако, планшет Apple (снова) имеет свою собственную операционную систему под названием iPadOS. Однако iPod Touch, мобильный медиаплеер американской компании, по-прежнему поставляется с iOS.
Android
Другим крупным игроком в секторе мобильных операционных систем является Android. И этот продукт, который в основном поддерживается компанией Google, использует совершенно иной подход, чем конкуренты Apple. Во-первых, Android доступен как свободное программное обеспечение, а значит, предлагает множество возможностей настройки, и не ограничивается одним производителем устройств. Почти каждый смартфон, не произведенный компанией Apple, теперь поставляется с Android.
Факт
Производители устройств обычно адаптируют Android под свои идеи, поэтому параметры конфигурации могут значительно отличаться от смартфона к смартфону.
Harmony OS
Эта пока еще неизвестная операционная система от китайской компании Huawei ориентируется на массового потребителя, а не на энтузиастов, которые любят все необычное.