Mis on Operating süsteem? Õpetus
Nathaniel Brooks
⚡ Nutikas kokkuvõte
An OperaOperatsioonisüsteem (OS) on süsteemitarkvara, mis haldab arvuti riist- ja tarkvararessursse, pakkudes samal ajal programmidele olulisi teenuseid. See toimib vahendajana kasutajate ja masina vahel, võimaldades tõhusat multitegumtöötlust ja ressursside jaotamist.
Mis on Operating süsteemi?
An Operating System (OS) on tarkvara, mis toimib liidesena arvuti riistvarakomponentide ja kasutaja vahel. Igal arvutisüsteemil peab olema vähemalt üks operatsioonisüsteem, et käitada teisi programme. Rakendused nagu brauserid, MS Office, Notepadi mängud jne vajavad töötamiseks ja oma ülesannete täitmiseks mingit keskkonda.
OS aitab teil arvutiga suhelda, ilma et oskaksite arvuti keelt rääkida. Kasutajal ei ole võimalik kasutada ühtegi arvutit või mobiilseadet ilma operatsioonisüsteemita.
Operatsioonisüsteemide arengu mõistmiseks vaatame nende ajalugu.
OS-i ajalugu
- Operatingsüsteemid töötati esmakordselt välja 1950. aastate lõpus lindisalvestuse haldamiseks
- General Motorsi uurimislabor rakendas esimese operatsioonisüsteemi 1950. aastate lõpus oma... IBM 701
- 1960. aastate keskel hakkasid operatsioonisüsteemid kasutama kettaid
- 1960. aastate lõpus töötati välja Unixi operatsioonisüsteemi esimene versioon
- Esimene OS, mille ehitas Microsoft oli DOS. See ehitati 1981. aastal, ostes Seattle'i ettevõttelt 86-DOS-i tarkvara
- Tänapäeva populaarne OS Windows esmakordselt tekkis 1985. aastal, kui loodi GUI ja ühendati see MS-DOS-iga.
Tänapäeval konkureerivad mitmed operatsioonisüsteemid turul domineerimise pärast lauaarvutite ja mobiilseadmete seas.
Näited Operasüsteemi turuosaga
Järgmised on Operasüsteeminäiteid uusima turuosaga
| OS-i nimi | Jaga |
|---|---|
| Android | 44.44 |
| Windows | 27.45 |
| iOS | 15.94 |
| macOS | 8.65 |
| Linux | 1.61 |
| Chrome OS | 1.36 |
Kuna saadaval on nii palju operatsioonisüsteeme, on kasulik mõista, kuidas need erinevad disaini ja otstarbe poolest.
Tüübid Operating System (OS)
Järgmised on populaarsed OS-i tüübid (Operating System):
- Partii Operating System
- Multitegumtöötlus/ajajagamise OS
- Mitmetöötlusega OS
- Reaalajas OS
- Hajutatud OS
- Võrgu OS
- Mobiilne operatsioonisüsteem
Partii Operating System
Mõned arvutiprotsessid on väga pikad ja aeganõudvad. Sama protsessi kiirendamiseks koondatakse sarnaste vajadustega tööd kokku ja käivitatakse rühmana.
Pakkoperatsioonisüsteemi kasutaja ei suhtle kunagi arvutiga otseselt. Seda tüüpi operatsioonisüsteemis valmistab iga kasutaja oma töö ette võrguühenduseta seadmel, näiteks perfokaardil, ja esitab selle arvutioperaatorile.
Multi-tegumtöö/ajajagamine Operating Systems
Ajajagamise operatsioonisüsteem võimaldab erinevas terminalis (shellis) asuvatel inimestel kasutada samaaegselt ühte arvutisüsteemi. Protsessori aega (CPU), mis on jagatud mitme kasutaja vahel, nimetatakse ajajagamiseks.
Mitmeprotsessiline töötlemine Operating System
Mitmeprotsessoriline operatsioonisüsteem kasutab protsesside käivitamiseks rohkem kui ühte protsessorit. Mitmed protsessorid töötavad paralleelselt, jagades arvuti siini, kella, mälu ja välisseadmeid. See lähenemisviis parandab läbilaskevõimet ja töökindlust, sest kui üks protsessor rikki läheb, saavad ülejäänud protsessorid tööd jätkata.
Reaalajas OS
A reaalajas operatsioonisüsteem sisendite töötlemiseks ja neile vastamiseks on väga lühike ajavahemik. Näited: reaalajas operatsioonisüsteemide näideteks on sõjaväe tarkvarasüsteemid ja kosmosetarkvarasüsteemid.
Levitatakse Operating System
Hajutatud süsteemid kasutavad palju erinevates masinates asuvaid protsessoreid, et pakkuda kasutajatele väga kiiret arvutust.
võrk Operating System
võrk Operating Süsteem töötab serveris. See võimaldab hallata andmeid, kasutajaid, rühmi, turvalisust, rakendusi ja muid võrgufunktsioone.
Mobiilne operatsioonisüsteem
Mobiilsed operatsioonisüsteemid on need, mis on spetsiaalselt loodud nutitelefonide, tahvelarvutite ja kantavate seadmete toiteks.
Mõned kõige kuulsamad mobiilioperatsioonisüsteemid on Android ja iOS, aga teiste hulka kuuluvad HarmonyOS, Wear OS ja watchOS.
Iga operatsioonisüsteemi tüüp täidab põhifunktsioonide komplekti, mis tagavad süsteemi sujuva töö.
Funktsioonid Operating System
Mõned tüüpilised operatsioonisüsteemi funktsioonid võivad hõlmata mälu, failide, protsesside, I/O süsteemi ja seadmete, turvalisuse jne haldamist.
Allpool on toodud peamised funktsioonid Operatingimise süsteem:
Operatsioonis süsteemitarkvara täidab kõiki funktsioone:
- Protsesside juhtimine: protsessihaldus aitab OS-il protsesse luua ja kustutada. Samuti pakub see mehhanisme protsessidevaheliseks sünkroonimiseks ja suhtluseks.
- Mäluhaldus: Mäluhaldusmoodul teostab mäluruumi eraldamist ja vabastamist programmidele, mis neid ressursse vajavad.
- Failihaldus: see haldab kõiki failidega seotud tegevusi, nagu organisatsiooni salvestamine, otsimine, nimede andmine, jagamine ja failide kaitse.
- Device ManagementSeadmehaldus jälgib kõiki seadmeid. See moodul, tuntud ka kui I/O kontroller, teostab seadmete eraldamist ja eraldamise tühistamist.
- I/O süsteemihaldus: Mis tahes operatsioonisüsteemi üks peamisi eesmärke on riistvaraseadmete iseärasuste varjamine kasutaja eest.
- Teisese salvestusruumi haldus: Süsteemidel on mitu salvestustaset, sealhulgas esmane salvestusruum, sekundaarne salvestusruum ja vahemälu. Juhised ja andmed tuleb salvestada esmasesse salvestusruumi või vahemällu, et töötav programm saaks neile viidata.
- TURVALISUS: Turvamoodul kaitseb andmed ja teave arvutisüsteemi kaitsmine pahavara ohu ja volitamata juurdepääsu eest.
- Käskude tõlgendamineSee moodul tõlgendab kasutaja antud käske ja eraldab süsteemiressursse nende käskude töötlemiseks.
- Networking: Hajutatud süsteem on protsessorite rühm, mis ei jaga mälu, riistvaraseadmeid ega kella. Protsessorid suhtlevad üksteisega võrgu kaudu.
- TööarvestusErinevate tööde ja kasutajate aja ja ressursside jälgimine.
- Kommunikatsiooni juhtimine: arvutisüsteemide erinevate kasutajate kompilaatorite, tõlkide ja muude tarkvararessursside koordineerimine ja määramine.
Lisaks neile funktsioonidele pakuvad operatsioonisüsteemid ka mitmeid olulisi lisafunktsioone.
Tunnused Operating System (OS)
Siin on nimekiri OS-i olulistest funktsioonidest:
- Kaitstud ja järelevaataja režiim
- Võimaldab juurdepääsu kettale ja failisüsteemidele
- Seadme draiverid
- Networking
- TURVALISUS
- Programmi täitmine
- Mälu haldamine
- Virtuaalne mälu
- Multitasking
- I/O operatsioonide käsitlemine
- Failisüsteemi manipuleerimine
- Vigade tuvastamine ja käsitlemine
- Ressursside eraldamine
- Teabe ja ressursside kaitse
Kuidas OperaKas süsteem töötab?
Arvuti sisselülitamisel on operatsioonisüsteem esimene suurem tarkvara, mis laaditakse mällu. Seda käivitusjärjestust nimetatakse alglaadimise protsessja see järgib kindlat sammude jada.
Esmalt käivitab arvuti püsivaras talletatud väikese programmi, mida nimetatakse BIOS-iks (Basic Input/Output System) või UEFI-ks (Unified Extensible Firmware Interface). See püsivara teeb sisselülitustesti (POST), et kontrollida oluliste riistvarakomponentide, näiteks protsessori, muutmälu ja salvestusseadmete korrektset toimimist. Kui POST on lõppenud, leiab püsivara määratud käivituskettalt alglaaduri.
Seejärel laadib alglaadur operatsioonisüsteemi kerneli mällu. Kernel initsialiseerib süsteemidraiverid, seadistab mäluhaldustabelid ja käivitab olulised taustateenused, mida tuntakse deemonite või süsteemiprotsessidena. Pärast kerneli initsialiseerimise lõpetamist käivitab see kasutajaliidese, olgu see siis graafiline töölauakeskkond või käsurea shell.
Käitusajal haldab operatsioonisüsteem pidevalt süsteemiressursse. CPU planeerija määrab algoritmide, näiteks ringjada või prioriteetide ajastamise abil, millised protsessid saavad protsessori aega. mäluhaldur eraldab RAM-i aktiivsetele programmidele ja kasutab virtuaalmälu saadaoleva ruumi laiendamiseks, vahetades andmeid kettale, kui füüsiline mälu on täis.
OS tegeleb ka riistvara abstraktsioonSeadmedraiverid tõlgivad üldised operatsioonisüsteemi käsud riistvaraspetsiifilisteks juhisteks, võimaldades rakendustel suhelda printerite, võrguadapterite ja salvestusseadmetega ilma, et nad peaksid teadma aluseks olevaid riistvaraandmeid. Failisüsteem korraldab andmeid salvestusketastel, hallates lugemis- ja kirjutamisoperatsioone ning jõustades samal ajal juurdepääsuõigusi andmete turvalisuse tagamiseks.
Operatsioonisüsteemi toimimise mõistmine aitab illustreerida eeliseid, mida see kasutajatele ja arendajatele pakub.
Eelised Operating System
- Võimaldab peita riistvara üksikasju, luues abstraktsiooni
- Lihtne kasutada GUI-ga
- Pakub keskkonda, kus kasutaja saab programme ja rakendusi käivitada
- Operatsioonisüsteem peab tagama arvuti mugava kasutamise.
- Operating System toimib rakenduste ja riistvarakomponentide vahel vahendajana
- See pakub arvutisüsteemi ressurssidele hõlpsasti kasutatavat vormingut
- Tegutseb vahendajana kogu süsteemi riist- ja tarkvara vahel
Puudused Operating System
- Kui operatsioonisüsteemis ilmneb mõni probleem, võite kaotada kogu teie süsteemi salvestatud sisu
- OperaSüsteemitarkvara on väikeste organisatsioonide jaoks üsna kallis, mis lisab neile koormust. Näide: Windows
- See pole kunagi täiesti turvaline, kuna oht võib tekkida igal ajal
Iga operatsioonisüsteemi südames asub selle kõige olulisem komponent: kernel.
Milles on Kernel Operating süsteemi?
Tuum on arvuti operatsioonisüsteemi keskne komponent. Tuuma ainus ülesanne on hallata tarkvara ja riistvara vahelist suhtlust. Tuum asub arvuti tuumas. See võimaldab riist- ja tarkvara vahelist suhtlust. Kui tuum on operatsioonisüsteemi sisemine osa, siis kest on selle kõige välimine.
Kerneli omadused
- Protsesside madalal tasemel planeerimine
- Protsessidevaheline suhtlus
- Protsessi sünkroonimine
- Konteksti vahetamine
Kerneli tüübid
On olemas mitut tüüpi kerneleid, kuid nende hulgas on kaks kõige populaarsemat kernelit:
1. Monoliitne
Monoliitne kernel on programmi üks kood või plokk. See pakub kõiki operatsioonisüsteemi pakutavaid vajalikke teenuseid. See on lihtsustatud disain, mis loob riist- ja tarkvara vahel selge suhtluskihi.
2. Mikrotuumad
Mikrokernel haldab kõiki süsteemiressursse. Seda tüüpi tuumas rakendatakse teenuseid erinevas aadressiruumis. Kasutajateenused salvestatakse kasutaja aadressiruumi ja kerneli teenused kerneli aadressiruumi alla. Seega aitab see vähendada nii tuuma kui ka operatsioonisüsteemi suurust.
Kuna operatsioonisüsteemid arenevad pidevalt, mängib tehisintellekt üha olulisemat rolli.
Kuidas tehisintellekt muutub Operating Systems
Tehisintellekt kujundab ümber seda, kuidas tänapäevased operatsioonisüsteemid ressursse haldavad ja kasutajatega suhtlevad. Suured operatsioonisüsteemide müüjad integreerivad nüüd tehisintellektil põhinevaid funktsioone, mis parandavad jõudlust, turvalisust ja kasutatavust.
Nutikas ressursihaldus: Tehisintellekti algoritmid analüüsivad kasutusmustreid, et ennustada, millised rakendused kasutaja järgmisena avab, laadides need kiirema käivitusaja tagamiseks mällu. Windows, macOSja Android kõik kasutavad masinõppemudeleid, et optimeerida protsessori ja aku jaotust reaalajas.
Täiustatud turvalisus: Operatsioonisüsteemi tehisintellektil põhinevad ohutuvastussüsteemid suudavad tuvastada pahavara ja kahtlast käitumist, analüüsides mustreid, selle asemel et tugineda ainult signatuuride andmebaasidele. See ennetav lähenemisviis tabab nullpäevaohtusid, mida traditsioonilised viirusetõrjemeetodid võivad märkamata jätta.
Hääle ja loomuliku keele liidesed: Sisseehitatud tehisintellekti assistendid, nagu Copilot, Siri ja Google Assistant, võimaldavad kasutajatel operatsioonisüsteemi funktsioone juhtida loomuliku keele käskude abil, muutes arvutikasutuse kättesaadavamaks.
Automatiseeritud süsteemi hooldus: Tehisintellekt võimaldab operatsioonisüsteemil automaatselt värskendusi ajastada, vahemälu tühjendada ja salvestusruumi optimeerida õpitud kasutajakäitumise põhjal, vähendades käsitsi süsteemi haldamise vajadust.
Erinevus püsivara ja Operating System
Allpool on toodud peamised erinevused püsivara ja Operatingimise süsteem:
| püsivara | Operating System |
|---|---|
| Püsivara määratlemine: püsivara on teatud tüüpi programmeerimine, mis on manustatud seadme kiibile, mis seda konkreetset seadet juhib. | Määratle Operating System: OS pakub funktsioone lisaks püsivara pakutavale. |
| Püsivara on programmid, mille on kodeerinud IC või millegi muu tootja ja mida ei saa muuta. | OS on programm, mida saab kasutaja ise installida ja mida saab muuta. |
| See salvestatakse püsimällu. | OS on salvestatud kõvakettale. |
Erinevus 32-bitise ja 64-bitise vahel Operating System
Allpool on võti Erinevused 32-bitise ja 64-bitise vahel Operating System:
| parameetrid | 32-bit | 64-bit |
|---|---|---|
| Architehnoloogia ja tarkvara | Lubage samaaegselt 32-bitist andmetöötlust | Lubage samaaegselt 64-bitist andmetöötlust |
| Ühilduvus | 32-bitised rakendused vajavad 32-bitist operatsioonisüsteemi ja protsessorit. | 64-bitised rakendused nõuavad 64-bitist operatsioonisüsteemi ja protsessorit. |
| Saadaval olevad süsteemid | Windows 10 (32-bitine), Linuxi vanemad versioonid ja pärandsüsteemid. | Windows 10 Windows 11 macOSja kõik tänapäevased Linuxi distributsioonid. |
| Mälu piirangud | 32-bitised süsteemid on piiratud 4 GB muutmäluga. | 64-bitised süsteemid lubavad maksimaalselt 16 eksabaiti (umbes 17 miljardit GB) muutmälu. |
