سیستم عاملاصلی است نرم افزار، که تمام سخت افزار و سایر نرم افزارهای رایانه را مدیریت می کند. این سیستم عامل که با نام «OS» نیز شناخته می‌شود، با سخت‌افزار رایانه در تعامل است و خدماتی را ارائه می‌کند که برنامه‌ها می‌توانند از آن استفاده کنند.

سیستم عامل چه کاری انجام می دهد؟

سیستم عامل مجموعه اصلی نرم افزار روی دستگاه است که همه چیز را کنار هم نگه می دارد. سیستم عامل ها با سخت افزار دستگاه تعامل دارند. آنها همه چیز را از صفحه کلید و ماوس گرفته تا رادیو Wi-Fi، ذخیره سازی و دستگاه های نمایشگر را اداره می کنند. به عبارت دیگر، سیستم عامل دستگاه های ورودی و خروجی را کنترل می کند. سیستم عامل ها از درایورهای دستگاه استفاده می کنند که توسط توسعه دهندگان سخت افزار نوشته شده اند تا با دستگاه های خود ارتباط برقرار کنند.

سیستم عامل ها نیز شامل بسیاری هستند محصولات نرم افزاری، مانند رایج خدمات سیستمی، کتابخانه ها و رابط های برنامه نویسی کاربردی (API) که توسعه دهندگان می توانند برای نوشتن برنامه هایی که روی سیستم عامل اجرا می شوند استفاده کنند.

سیستم عامل بین برنامه هایی که اجرا می کنید و سخت افزار قرار می گیرد و از درایورهای سخت افزاری به عنوان رابط بین این دو استفاده می کند. به عنوان مثال، هنگامی که برنامه ای می خواهد چیزی را چاپ کند، آن کار را به سیستم عامل تخلیه می کند. سیستم عامل دستورالعمل هایی را با استفاده از درایورهای چاپگر برای ارسال سیگنال های صحیح به چاپگر می فرستد. برنامه‌ای که چاپ می‌کند نیازی به اهمیت ندارد که چه نوع چاپگری دارید یا اینکه بداند چگونه کار می‌کند. سیستم عامل جزئیات را مدیریت می کند.

این سیستم‌عامل با تخصیص منابع سخت‌افزاری بین چندین کار، چندوظیفه‌ای را نیز مدیریت می‌کند برنامه های در حال اجرا. اگر رایانه ای با چندین پردازنده یا هسته دارید، سیستم عامل کنترل می کند که کدام فرآیندها در حال اجرا هستند و آنها را بین CPU های مختلف توزیع می کند و به چندین پردازش اجازه می دهد به صورت موازی اجرا شوند. او هم کنترل می کند حافظه داخلیسیستم، تخصیص حافظه بین برنامه های در حال اجرا.

سیستم عامل یک نرم افزار بزرگ است که کارهای زیادی را انجام می دهد. به عنوان مثال، سیستم عامل همچنین فایل ها و سایر منابعی را که برنامه ها می توانند به آنها دسترسی داشته باشند، کنترل می کند.

اکثریت نرم افزارهای کاربردیبرای سیستم عامل ها نوشته شده است که به سیستم عامل اجازه می دهد کارهای زیادی انجام دهد. مثلاً وقتی شروع Minecraftشما آن را روی سیستم عامل اجرا می کنید. Minecraft نیازی ندارد دقیقاً بداند که هر کدام چگونه کار می کنند جزء سخت افزاری. Minecraft استفاده می کند توابع مختلفسیستم عامل، و سیستم عامل آنها را به دستورالعمل های سخت افزاری سطح پایین ترجمه می کند.

سیستم عامل ها فقط برای رایانه های شخصی نیستند

وقتی می گوییم "رایانه ها" سیستم عامل را اجرا می کنند، منظور ما فقط رایانه های شخصی رومیزی و لپ تاپ های سنتی نیست. گوشی هوشمند شما یک کامپیوتر است، درست مانند تبلت ها، تلویزیون های هوشمند، کنسول های بازی، ساعت های هوشمند و روترهای وای فای. آمازون اکو یا Google Home- این دستگاه کامپیوتریدر حال اجرا تحت یک سیستم عامل

سیستم عامل های آشنای دسکتاپ عبارتند از Microsoft Windows، Apple MacOS، گوگل کرومسیستم عامل و لینوکس. سیستم عامل های اصلی برای گوشی های هوشمند iOS از اپل و اندروید از گوگل هستند.

دستگاه های دیگر، مانند روتر Wi-Fi، ممکن است "سیستم عامل های تعبیه شده" را اجرا کنند. اینها سیستم عامل های تخصصی با ویژگی های کمتر از یک سیستم عامل معمولی هستند که به طور خاص برای یک کار طراحی شده اند - به عنوان مثال، برای کار با روتر وای فای، ناوبری یا کنترل ATM.

جایی که سیستم عامل ها به پایان می رسند و برنامه ها شروع می شوند

سیستم عامل ها همچنین شامل نرم افزارهای دیگری از جمله رابط کاربری هستند که به افراد اجازه می دهد با دستگاه تعامل داشته باشند. این می تواند یک دسکتاپ در رایانه شخصی، یک رابط لمسی در تلفن یا یک رابط صوتی در یک دستیار دیجیتال باشد.

سیستم عامل یک نرم افزار بزرگ است که از تعداد زیادی نرم افزار تشکیل شده است برنامه های کاربردی مختلفو فرآیندها مرز بین آنچه که یک سیستم عامل است و چه چیزی یک برنامه است گاهی اوقات ممکن است کمی مبهم باشد. هیچ تعریف رسمی دقیقی از سیستم عامل وجود ندارد.

مثلا در ویندوز برنامه فایلکاوشگر (یا Windows Explorer) بخشی جدایی ناپذیر از سیستم عامل ویندوز است - حتی رندر رابط دسکتاپ شما را انجام می دهد - و برنامه ای که روی آن سیستم عامل اجرا می شود.

مرکز سیستم عامل هسته است

در سطح پایین، "هسته" اصلی است برنامه کامپیوتریزیربنای سیستم عامل شما این برنامه جداگانهیکی از اولین چیزهایی است که هنگام راه اندازی سیستم عامل شما بارگذاری می شود. این تخصیص حافظه، تبدیل را کنترل می کند توابع نرم افزاردر دستورالعمل های پردازنده رایانه شما و پردازش داده های ورودی و خروجی از دستگاه های سخت افزاری. هسته معمولاً در یک منطقه ایزوله اجرا می شود تا از استفاده غیرمجاز توسط نرم افزارهای دیگر روی رایانه جلوگیری کند. هسته سیستم عامل بسیار مهم است، اما تنها بخشی از سیستم عامل است.

اما اینجا هم همه چیز مشخص نیست. به عنوان مثال، لینوکس فقط یک هسته است. با این حال، لینوکس هنوز اغلب به عنوان یک سیستم عامل شناخته می شود. اندروید سیستم عامل نیز نامیده می شود و بر روی آن ساخته شده است هسته لینوکس. توزیع های لینوکس مانند اوبونتو از هسته لینوکس استفاده می کنند و نرم افزارهای اضافی را به آن اضافه می کنند. به آنها سیستم عامل نیز می گویند.

فرق میان افزار و سیستم عامل چیست؟

بسیاری از دستگاه‌ها به سادگی «سیستم‌افزار» را اجرا می‌کنند، نوعی نرم‌افزار سطح پایین که معمولاً مستقیماً در حافظه دستگاه سخت‌افزار برنامه‌ریزی می‌شود. سفت‌افزار فقط یک نرم‌افزار کوچک است که برای کنترل اصول اولیه طراحی شده است.

هنگامی که کامپیوتر بوت می شود، سیستم عامل UEFI را از مادربرد بارگیری می کند. این سیستم عامل نرم افزار سطح پایینی است که به سرعت مقداردهی اولیه می شود سخت افزارکامپیوتر شما. سپس سیستم عامل شما را از SSD یا SSD کامپیوتر شما بوت می کند هارد دیسک. (این درایو حالت جامدیا هارد دیسک دارای سیستم عامل داخلی خود است که ذخیره سازی داده ها را در بخش های فیزیکی داخل درایو مدیریت می کند.)

مرز بین سیستم عامل و سیستم عامل نیز می تواند کمی مبهم باشد. به عنوان مثال، سیستم عامل اپل برای آیفون ها و آیپدها که iOS نامیده می شود، اغلب «فرمور» نامیده می شود. سیستم عامل پلی استیشن 4 رسما فریمور نامیده می شود.

اینها سیستم عامل هایی هستند که با چندین دستگاه سخت افزاری تعامل دارند، خدماتی را به برنامه ها ارائه می دهند و منابع را بین برنامه ها توزیع می کنند. با این حال، بسیار سیستم عامل ساده، که روی کنترل از راه دور کار می کند کنترل از راه دوربرای مثال تلویزیون معمولاً سیستم عامل نامیده نمی شود.

کاربر معمولی نیازی به درک دقیق سیستم عامل ندارد. شاید دانستن اینکه از چه سیستم عاملی استفاده می کنید و چه نرم افزار و سخت افزاری با دستگاه شما سازگار است مفید باشد.

حاشیه نویسی: توابع سیستم عامل ساختار سیستم عامل طبقه بندی سیستم عامل ها سیستم عامل مورد نیاز

سیستم عامل (سیستم عامل) مجموعه ای از برنامه هاست که محیط مناسبی را برای کار با تجهیزات کامپیوتری در اختیار کاربر قرار می دهد.

سیستم عاملبه شما اجازه می دهد تا برنامه های کاربری را اجرا کنید. تمام منابع را مدیریت می کند سیستم کامپیوتری- پردازنده (ها) رمدستگاه های ورودی/خروجی؛ فراهم می کند ذخیره سازی طولانی مدتداده ها به عنوان فایل روی دستگاه ها حافظه خارجی; دسترسی به شبکه های کامپیوتری را فراهم می کند.

برای بیشتر درک کاملنقش سیستم عامل، اجازه دهید اجزای هر کدام را در نظر بگیریم سیستم محاسباتی(شکل 1.1).

برنج. 1.1.

همه اجزا را می توان به دو کلاس بزرگ تقسیم کرد - برنامه یا نرم افزار(نرم افزار) و تجهیزات یا سخت افزار(سخت افزار). نرم افزاربه کاربردی، ابزاری و سیستمی تقسیم می شود. بیایید به طور خلاصه هر نوع نرم افزار را در نظر بگیریم.

هدف از ایجاد یک سیستم محاسباتی حل مشکلات کاربران است. برای حل طیف خاصی از مشکلات، یک برنامه کاربردی (برنامه، برنامه کاربردی) ایجاد می شود. مثال ها برنامه های کاربردیهستند ویرایشگرهای متنو پردازنده ها (Notepad, مایکروسافت ورد ), ویرایشگر گرافیکی(نقاشی، مایکروسافت ویزیوصفحات گسترده ( مایکروسافت اکسلسیستم های مدیریت پایگاه داده (میکروسافت اکسس، مایکروسافت SQLسرور)، مرورگرها (اینترنت اکسپلورر) و ... به کل مجموعه برنامه های کاربردی نرم افزار کاربردی گفته می شود.

ایجاد شده نرم افزاربا استفاده از انواع ابزارهای برنامه نویسی (محیط های توسعه، کامپایلر، دیباگر و ...) که به مجموع آنها نرم افزار ابزاری می گویند. نماینده نرم افزار ابزار می باشد محیط توسعهمایکروسافت ویژوال استودیو.

نوع اصلی نرم افزار سیستم، سیستم عامل است. وظیفه اصلی آنها ارائه یک رابط (روش تعامل) بین کاربر و برنامه ها از یک طرف و سخت افزار از طرف دیگر است. نرم افزار سیستم نیز شامل ابزارهای کمکی سیستم- برنامه هایی که به شدت اجرا می شوند عملکرد خاصبرای تعمیر و نگهداری سیستم کامپیوتری، به عنوان مثال، آنها تشخیص می دهند وضعیت سیستم، فایل ها را روی دیسک یکپارچه سازی کنید و داده ها را فشرده کنید (بایگانی). ابزارهای کمکی ممکن است همراه با سیستم عامل باشد.

تعامل همه برنامه ها با سیستم عامل با استفاده از تماس های سیستمی انجام می شود - درخواست های برنامه ها برای سیستم عامل برای انجام اقدامات لازم. مجموعه ای از فراخوانی های سیستمی API - Application Programming Interface را تشکیل می دهد.

ویژگی های سیستم عامل

توابع اصلی انجام شده توسط سیستم عامل عبارتند از:

• اطمینان از اجرای برنامه - بارگذاری برنامه ها در حافظه، ارائه برنامه ها با زمان پردازنده، پردازش تماس های سیستم.
• مدیریت RAM - تخصیص کارآمد حافظه به برنامه ها، حسابداری حافظه رایگان و استفاده شده.
• مدیریت حافظه خارجی - پشتیبانی از سیستم های فایل مختلف.
• مدیریت I/O - اطمینان از کار با دستگاه های مختلف جانبی؛
• ارائه رابط کاربری؛
• تضمین امنیت - حفاظت از اطلاعات و سایر منابع سیستم در برابر استفاده غیرمجاز؛
• سازماندهی تعامل شبکه

ساختار سیستم عامل

قبل از مطالعه ساختار سیستم عامل ها، باید حالت های عملکرد پردازنده ها را در نظر بگیرید.

پردازنده های مدرن حداقل دو حالت کار دارند - ممتاز (حالت سرپرست) و کاربر (حالت کاربر).

تفاوت آنها در این است که در حالت کاربردستورات پردازنده مربوط به مدیریت سخت افزار، حفاظت از رم و تغییر حالت های عملکرد پردازنده در دسترس نیستند. در حالت ممتاز، پردازنده می تواند تمام دستورات ممکن را اجرا کند.

برنامه هایی که در حالت کاربر اجرا می شوند نمی توانند مستقیماً به فضاهای آدرس یکدیگر دسترسی داشته باشند - فقط از طریق تماس های سیستمی.

تمام اجزای سیستم عامل را می توان به دو گروه تقسیم کرد - آنهایی که در حالت ممتاز و آنهایی که در حالت کاربر کار می کنند، و ترکیب این گروه ها از سیستمی به سیستم دیگر متفاوت است.

جزء اصلی سیستم عامل هسته است. توابع هسته ممکن است به طور قابل توجهی بین سیستم ها متفاوت باشد. اما در همه سیستم ها، هسته در حالت ممتاز (که اغلب به آن حالت هسته گفته می شود) اجرا می شود.

اصطلاح «هسته» نیز به معانی مختلفی به کار می رود. به عنوان مثال، در ویندوز، اصطلاح "کرنل" (NTOS kernel) به ترکیبی از دو جزء اشاره دارد - سیستم اجرایی(لایه اجرایی) و خود هسته (لایه هسته).

دو نوع اصلی از هسته ها وجود دارد - هسته های یکپارچه و ریزدانه ها. هسته یکپارچه تمام عملکردهای اصلی سیستم عامل را اجرا می کند و در واقع یک برنامه واحد است که مجموعه ای از رویه ها است. در میکروکرنل تنها حداقلی از توابع وجود دارد که باید در حالت ممتاز اجرا شوند: زمان‌بندی رشته، مدیریت وقفه، ارتباطات بین فرآیندی. توابع باقی مانده از سیستم عامل برای مدیریت برنامه ها، حافظه، امنیت و ... در فرم پیاده سازی شده است ماژول های فردیدر حالت کاربر

به هسته هایی که موقعیت میانی بین یکپارچه و ریزهسته را اشغال می کنند، هسته های ترکیبی نامیده می شوند.

مثال ها انواع مختلفهسته ها:

• هسته یکپارچه - MS-DOS، Linux، FreeBSD.
• میکروکرنل - ماخ، سیمبین، MINIX 3؛
• هسته ترکیبی - NetWare، BeOS، Syllable.

برای بحث در مورد نوع هسته ویندوز NT، به [; ]. گفته می شود که ویندوز NT دارای یک هسته یکپارچه است، اما به این دلیل که ویندوز NT دارای چندین جزء کلیدی حالت کاربر است (مانند زیرسیستم های محیطی و فرآیندهای سیستم- به سخنرانی 4 "معماری ویندوز" مراجعه کنید)، سپس ویندوز NT را نمی توان به عنوان یک هسته واقعاً یکپارچه طبقه بندی کرد، بلکه به عنوان یک هسته ترکیبی طبقه بندی کرد.

علاوه بر هسته، درایورها در حالت ممتاز (در اکثر سیستم عامل ها) کار می کنند - ماژول های نرم افزاری، دستگاه های کنترلی

این سیستم عامل همچنین شامل:

• کتابخانه های سیستم (سیستم DLL - کتابخانه پیوند پویا، کتابخانه پیوند پویا) که فراخوانی های سیستم برنامه را به فراخوانی های سیستم هسته تبدیل می کند.
• پوسته های کاربر که یک رابط را در اختیار کاربر قرار می دهند - راه راحتکار با سیستم عامل

پوسته های کاربر یکی از دو نوع اصلی رابط کاربری را پیاده سازی می کنند:

• رابط متنی (واسط کاربری متنی، TUI)، نام‌های دیگر - رابط کنسول (رابط کاربری کنسول، CUI)، رابط خط فرمان(رابط خط فرمان، CLI)؛
• رابط گرافیکی (رابط کاربری گرافیکی، رابط کاربری گرافیکی).

نمونه ای از پیاده سازی یک رابط متنی در ویندوز، مترجم خط فرمان cmd.exe است. نمونه ای از یک رابط گرافیکی Windows Explorer (explorer.exe) است.

طبقه بندی سیستم عامل ها

سیستم های عامل را می توان به چند روش طبقه بندی کرد.

1. با توجه به روش سازماندهی محاسبات:
   • سیستم های پردازش دسته ای(سیستم عامل های پردازش دسته ای) - هدف انجام آن است حداکثر مقداروظایف محاسباتی در واحد زمان؛ در این حالت ، یک بسته از چندین کار تشکیل می شود که توسط سیستم پردازش می شود.
   • سیستم عامل های اشتراک زمانی – هدف این است که بتوانیم استفاده همزمانیک کامپیوتر توسط چندین کاربر؛ با ارائه متناوب به هر کاربر یک بازه زمانی پردازشگر پیاده سازی می شود.
   • سیستم عامل های بلادرنگ – هدف تکمیل هر کار در یک بازه زمانی کاملاً مشخص برای یک کار معین است.
2. بر اساس نوع هسته:
   • سیستم های با هسته یکپارچه (سیستم عامل های یکپارچه)؛
   • سیستم عامل های میکروکرنل؛
   • سیستم های با هسته هیبریدی (سیستم عامل های ترکیبی).
3. بر اساس تعداد کارهای حل شده به طور همزمان:
   • سیستم عامل های تک وظیفه ای؛
   • سیستم عامل های چند وظیفه ای
4. بر اساس تعداد کاربران همزمان:
   • سیستم عامل های تک کاربره؛
   • سیستم عامل های چند کاربره
5. بر اساس تعداد پردازنده های پشتیبانی شده:
   • سیستم عامل های تک پردازنده؛
   • سیستم عامل های چند پردازنده ای
6. برای پشتیبانی شبکه:
   • سیستم‌های عامل محلی – سیستم‌های مستقلی که برای کار در شبکه کامپیوتری در نظر گرفته نشده‌اند.
   • سیستم عامل های شبکه - سیستم هایی که دارای اجزایی هستند که به شما امکان می دهد با شبکه های کامپیوتری کار کنید.
7. بر اساس نقش در تعامل شبکه:
   • سیستم عامل سرور - سیستم عامل هایی که دسترسی به منابع شبکه را فراهم می کنند و زیرساخت شبکه را مدیریت می کنند.
   • سیستم عامل مشتری - سیستم عامل هایی که می توانند به منابع شبکه دسترسی داشته باشند.
8. بر اساس نوع مجوز:
   • سیستم‌عامل‌های منبع باز – سیستم‌عامل‌هایی با کد منبع باز در دسترس برای مطالعه و اصلاح؛
   • سیستم عامل های اختصاصی - سیستم عامل هایی که دارای حق چاپ خاص هستند. معمولا با کد منبع بسته ارائه می شود.
9. بر اساس حوزه کاربرد:
   • سیستم عامل های مرکزی – کامپیوترهای بزرگ(سیستم عامل های اصلی)؛
   • سیستم عامل سرور؛
   • سیستم عامل کامپیوترهای شخصی(سیستم عامل های کامپیوتر شخصی)؛
   • سیستم عامل دستگاه های تلفن همراه(سیستم عامل موبایل)؛
   • سیستم عامل های تعبیه شده؛
   • سیستم عامل روتر

سیستم عامل مورد نیاز

نیاز اصلی برای سیستم عامل های مدرن انجام عملکردهای ذکر شده در بالا در بند "توابع سیستم عامل ها" است. علاوه بر این نیاز آشکار، موارد دیگری نیز وجود دارد که اغلب مهم نیستند:

• توسعه پذیری - توانایی سیستم برای به دست آوردن عملکردهای جدید در فرآیند تکامل. اغلب با افزودن ماژول های جدید اجرا می شود.
• قابل حمل - توانایی انتقال سیستم عامل به پلت فرم سخت افزاری دیگر با حداقل تغییرات.
• سازگاری - توانایی همکاری; سازگاری ممکن است رخ دهد نسخه جدیدسیستم عامل با برنامه های کاربردی نوشته شده برای نسخه قدیمی، یا سازگاری سیستم عامل های مختلف به این معنا که برنامه های کاربردی برای یکی از این سیستم ها را می توان روی دیگری اجرا کرد و بالعکس.
• قابلیت اطمینان - احتمال عملکرد بدون خرابی سیستم؛
• عملکرد - توانایی ارائه زمان قابل قبول حل مسئله و زمان پاسخ سیستم.

خلاصه

این سخنرانی تعریفی از سیستم عامل ارائه می دهد، انواع نرم افزارها را معرفی می کند و در مورد عملکردها و ساختار یک سیستم عامل بحث می کند. توجه ویژهبه مفهوم "هسته" اختصاص داده شده است. نیز داده شده است راه های مختلفطبقه بندی سیستم عامل ها و الزامات سیستم عامل های مدرن

در سخنرانی بعدی مروری بر سیستم عامل های مایکروسافت ویندوز ارائه خواهد شد.

کنترل سوالات

1. اصطلاح "سیستم عامل" را تعریف کنید.
2. نمونه هایی از نرم افزارهای کاربردی، ابزاری و سیستمی را نام ببرید.
3. مفاهیم "سیستم فراخوان"، "API"، "درایور"، "هسته" را تعریف کنید.
4. چه نوع هسته هایی را می شناسید؟ چه نوع هسته های سیستم عامل را می شناسید؟
5. هسته چه تفاوتی با یک سیستم عامل دارد؟
6. چندین راه برای طبقه بندی سیستم عامل ها ارائه دهید.
7. الزامات سیستم عامل های مدرن را نام ببرید و منظور آنها را توضیح دهید.

29. 10.2017

وبلاگ دیمیتری واسیارف.

یک سیستم عامل در رایانه چیست - به طور خلاصه در مورد سیستم عامل

سلام به همه.

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که سیستم عامل در رایانه چیست؟ اگر وجود نداشت اصلا نمی توانستیم از سخت افزار استفاده کنیم. پیشنهاد می کنم به این موضوع دقت کنید یک جزء مهمکامپیوتر.

در این مقاله نه تنها توضیحی در مورد سیستم عامل پیدا خواهید کرد، بلکه در مورد عملکردهای آن، تاریخچه آن (خیلی از آن وجود نخواهد داشت - خسته نخواهید شد) و همچنین در مورد انواع و اقسام آن آشنا خواهید شد. ویژگی های آنها

تحلیل مفهوم

سیستم عامل واسطه ای بین سخت افزار کامپیوتر از یک سو و نرم افزار از سوی دیگر است. به عبارت دیگر، یک ابزار کنترل کامپیوتری است. با کمک آن، او متوجه می شود که چه وظایفی برای او تعیین کرده اید و چگونه آنها را انجام دهد.

سیستم عامل در حافظه خارجی رایانه ذخیره می شود - روی هارد دیسک یا در . هنگامی که سخت افزار را راه اندازی می کنید، از حافظه هارد دیسک خوانده می شود و تا حدی در RAM قرار می گیرد.

ویژگی های مهم

معیارهای اصلی سیستم عامل های مدرن:

• آنها استفاده می کنند، یعنی یک مکانیسم جهانی برای دسترسی به اطلاعات دارند.
• آنها چند کاربره هستند - می توانید چندین پروفایل برای افراد مختلف در یک رایانه ایجاد کنید.
• چندوظیفه ای - می داند که چگونه زمان را برای تکمیل وظایفی که تعیین کرده اید تقسیم کند.

اجزای اصلی

به طوری که سیستم بتواند اختیارات و فرآیند را تفکیک کند تعداد زیادی ازوظایف، سلسله مراتب خاصی از امتیازات در میان اجزای اصلی آن ساخته شده است. نقش آنها عبارتند از:

• هسته مسئول اجرای فرآیندها، توزیع منابع سیستم برای آنها است.
• درایورهای دستگاه برنامه‌هایی هستند که به سیستم کمک می‌کنند دستگاه‌های نصب شده روی رایانه را شناسایی کرده و با آنها کار کند.
• زیر سیستم های شبکه و فایل.
• کتابخانه های سیستمی مجموعه ای از برنامه ها هستند که در انجام وظایف نیز مشارکت دارند.
• یک پوسته با ابزارهای کاربردی (که رابط گرافیکی نیز نامیده می شود) یک رابط با مجموعه خاصی از برنامه های داخلی است.

کارکرد

هدف سیستم عامل به شرح زیر است:

• اجرای درخواست های نرم افزاری این شامل شروع و توقف آنها، ورود / خروجی دادهو غیره
• ارائه دسترسی طبق استاندارد معین به دستگاه های جانبی (صفحه کلید، ماوس، چاپگر و غیره).
• مدیریت حافظه؛
• سازماندهی دسترسی به اطلاعات بر اساس سیستم فایل نصب شده بر روی هارد دیسک ها، درایوهای نوری معمولی و درایوهای فلش.
• ارائه یک رابط، یعنی می‌توانید سخت‌افزار را کنترل کنید و تمام فرآیندهای پیچیده‌ای را که رخ می‌دهند، مشاهده نکنید.
• تخصیص منابع برای تکمیل وظایف؛
• با استفاده از فایروال داخلی از سیستم خود در برابر هک محافظت کنید.

طبیعتا اینطور نیست لیست کاملکارکرد. اما من فکر می کنم این برای درک اهمیت و پیچیدگی سیستم عامل کافی است.

انواع

حال به سراغ انواع آن می رویم که بیشترین محبوبیت را در بین کاربران دارند. بیایید هر کدام را جداگانه بررسی کنیم.

پنجره ها

مایکروسافت اولین سیستم را در اواسط دهه 1980 عرضه کرد. محصولات آن مانند XP (2001)، 7 (2009) و 10 (2015) بیشترین اعتبار را دریافت کردند.

برای بیش از دوازده ویندوز یک سالهبه شدت موقعیت پیشرو خود را اشغال می کند - توسط اکثریت قریب به اتفاق کاربران انتخاب می شود. محبوبیت با مزایای زیر توضیح داده می شود:

• پشتیبانی از طیف گسترده ای از دستگاه های موجود در سخت افزار کامپیوتر؛
• نصب، پیکربندی و عملیات آسان؛
• نرم افزارهای متنوع – اکثر برنامه ها برای این سیستم نوشته شده اند.

Mac OS X

اپل اولین شرکتی بود که سیستم عاملی با رابط گرافیکی ارائه کرد. در سال 1984 منتشر شد. قبلاً محاسبات روی رایانه ها فقط با استفاده از خط فرمان انجام می شد.

در حال حاضر سیستم عامل مک در حال محبوبیت است، اما هنوز به سطحی که ویندوز اشغال کرده است نرسیده است. واقعیت این است که اولین مورد فقط در محصولات "Apple" نصب شده است که ارزان نیستند. در حالی که مورد دوم آزادانه بر روی سخت افزار تولید کنندگان مختلف کار می کند.

با این حال، مک دارد نقاط قوت، به لطف آن او حلقه ای از خبره ها را در اطراف خود جمع کرد:

• قابلیت اطمینان عملیات؛
• محافظت قابل اعتماد در برابر ویروس ها؛
• رابط کاربری به سبک "هیچ چیز اضافی" است.

لینوکس

ظاهر شد این سیستمدر اوایل دهه 1990 به پیشنهاد دانشجوی دانشگاه هلسینکی لینوس توروالدز که به نام او نامگذاری شد. این سیستم بر اساس یونیکس، خانواده ای از سیستم های چند وظیفه ای و چند کاربره که منجر به توسعه سیستم عامل به طور کلی شد، توسعه یافت.

به هر حال، سیستم عامل مک را می توان یونیکس نیز نامید، اما هنوز شبیه لینوکس نیستند. ویژگی متمایزدومی کد منبع باز است، یعنی توسط هر کسی قابل تغییر و توزیع است.

هر نسخه از این خانواده از سیستم عامل ها رابط کاربری خاص خود را دارد. رایج ترین آنها اوبونتو، مینت و فدورا هستند. از میان سه‌گانه‌ای که به آن اشاره کردم، لینوکس کمترین محبوبیت را دارد، اما همچنان کاربران «خود» را پیدا می‌کند. به موجب آن؟

• سیستم رایگان است؛
• همه برنامه ها در یک مکان قرار دارند.
• ویروس های بسیار کمی برای این سیستم عامل طراحی شده اند.

به هر حال، در سال 2017، هموطنان ما سیستم عامل خود را به نام "Axis" ارائه کردند که با آن می خواهند ویندوز خوب قدیمی را در رایانه های مؤسسات دولتی جایگزین کنند. بر روی هسته لینوکس ایجاد شده است، اما در بسته نرم افزاری آن با این سیستم متفاوت است.

فقط تصور کنید، روسیه سیستم عامل رسمی خود را خواهد داشت :)

ما می توانیم برای مدت طولانی در مورد سیستم عامل ها صحبت کنیم، اما من دیگر جرات ندارم وقت شما را بگیرم.

دوباره بیا اینجا

سیستم عامل: هدف و عملکردهای اصلی

مفهوم سیستم عامل

سیستم عامل (OS) مجموعه ای از برنامه هاست که تعامل تمامی بخش های سخت افزاری و نرم افزاری کامپیوتر با یکدیگر و تعامل بین کاربر و کامپیوتر را تضمین می کند.

این سیستم عامل عملکرد جامع تمام اجزای رایانه را تضمین می کند و همچنین دسترسی کاربر را به قابلیت های سخت افزاری رایانه فراهم می کند. سیستم عامل جزء اساسی و ضروری نرم افزارهای کامپیوتری است که بدون آن، کامپیوتر اصولا نمی تواند کار کند.

ترکیب سیستم عامل

ساختار سیستم عامل از ماژول های زیر تشکیل شده است:

ماژول پایه (هسته سیستم عامل)- مدیریت عملکرد برنامه ها و سیستم فایل، دسترسی به آن و تبادل فایل ها بین دستگاه های جانبی را فراهم می کند.

تی.e. دستورات یک زبان برنامه را به یک زبان "کد ماشین" ترجمه می کند که کامپیوتر می تواند آن را بفهمد

پردازنده فرمان- دستورات کاربر را که عمدتاً از طریق صفحه کلید دریافت می شود رمزگشایی و اجرا می کند.

تی.e. از کاربر دستوراتی را می خواهد و آنها را اجرا می کند. کاربر می تواند به عنوان مثال دستوری برای انجام برخی عملیات روی فایل ها (کپی، حذف، تغییر نام)، دستور چاپ یک سند و غیره بدهد.

درایورهای جانبی- نرم افزار سازگاری بین عملکرد این دستگاه ها و پردازنده را تضمین می کند (هر دستگاه جانبی اطلاعات را متفاوت و با سرعت متفاوتی پردازش می کند).

تی.e. برنامه های ویژه ای که کنترل عملکرد دستگاه ها و هماهنگی تبادل اطلاعات با سایر دستگاه ها را فراهم می کند. هر دستگاه درایور مخصوص به خود را دارد.

برنامه های خدمات اضافی(ابزارها) - فرآیند ارتباط بین کاربر و رایانه را راحت و همه کاره می کند

آن هاچنین برنامه هایی به شما امکان می دهد دیسک ها را نگهداری کنید، عملیات با فایل ها را انجام دهید، در شبکه های کامپیوتری کار کنید و غیره.

هدف سیستم عامل

سیستم عامل برای حل وظایف زیر طراحی شده است:

تعمیر و نگهداری سخت افزار کامپیوتر؛

ایجاد یک محیط کاری و رابط کاربری؛

اجرای دستورات کاربر و دستورالعمل های برنامه؛

سازماندهی ورودی/خروجی، ذخیره سازی اطلاعات و

مدیریت فایل و داده

طبق تعریف، تمام وظایف حل شده توسط سیستم عامل را می توان به دو گروه تقسیم کرد:

در اختیار کاربر یا برنامه نویس، به جای سخت افزار کامپیوتر واقعی، یک ماشین مجازی توسعه یافته (یعنی واقعاً موجود نیست) که کار با آن راحت تر و برنامه ریزی آسان تر است.

افزایش کارایی استفاده از رایانه با مدیریت منطقی منابع آن بر اساس معیارهایی.

ویژگی های سیستم عامل

توابع اصلی:

انجام آن دسته از اقدامات نسبتاً ابتدایی (سطح پایین) که در اکثر برنامه‌ها مشترک است و اغلب در همه برنامه‌ها یافت می‌شود، به درخواست برنامه‌ها (ورودی و خروجی داده، شروع و توقف برنامه‌های دیگر، تخصیص و آزادسازی حافظه اضافی و غیره) .).

دسترسی استاندارد به دستگاه های جانبی(دستگاه های ورودی/خروجی).

مدیریت RAM (توزیع بین فرآیندها، سازماندهی حافظه مجازی).

کنترل دسترسی به داده ها در رسانه های غیر فرار (مانند HDD، دیسک های نوری و غیره)، در یک سیستم فایل سازماندهی شده اند.

ارائه رابط کاربری.

عملیات شبکه، پشتیبانی از پشته پروتکل شبکه.

توابع اضافی:

اجرای موازی یا شبه موازی وظایف (چند وظیفه ای).

توزیع کارآمد منابع سیستم محاسباتی بین فرآیندها.

تمایز دسترسی فرآیندهای مختلف به منابع.

سازماندهی محاسبات قابل اعتماد (عدم امکان یک فرآیند محاسباتیبه طور عمدی یا اشتباه محاسبات را در فرآیند دیگری تحت تأثیر قرار می دهد) بر اساس محدودیت دسترسی به منابع است.

تعامل بین فرآیندها: تبادل داده ها، همگام سازی متقابل.

محافظت از خود سیستم و همچنین داده‌ها و برنامه‌های کاربر در برابر اقدامات کاربران (مخاطب یا ناآگاهانه) یا برنامه‌های کاربردی.

حالت عملکرد چند کاربره و تمایز حقوق دسترسی.

تکامل سیستم عامل ها و ایده های اساسی

سلف سیستم عامل را باید برنامه های کاربردی (بوت لودرها و مانیتورها) و همچنین کتابخانه هایی از روتین های پرکاربرد در نظر گرفت که با ظهور رایانه های جهانی شروع به توسعه کردند. نسل 1(اواخر دهه 1940). ابزارهای کمکی دستکاری فیزیکی اپراتور در تجهیزات را به حداقل رساندند و کتابخانه ها امکان جلوگیری از برنامه ریزی مکرر اقدامات مشابه (اجرای عملیات ورودی-خروجی، محاسبات) را فراهم کردند. توابع ریاضیو غیره.).

در دهه‌های 1950 و 60، ایده‌های اصلی که عملکرد سیستم‌عامل را تعیین می‌کرد، شکل گرفت و اجرا شد: حالت دسته‌ای، اشتراک‌گذاری زمان و چند وظیفه‌ای، جداسازی قدرت‌ها، زمان واقعی، ساختار فایل و سیستم‌های فایل.

سیستم عاملDOS

DOS اولین سیستم عامل برای رایانه های شخصی است که فراگیر شد و اصلی ترین آن بود کامپیوترهای IBMرایانه شخصی از سال 1981 تا 1995. با گذشت زمان، عملاً با سیستم عامل های جدید و مدرن ویندوز و لینوکس جایگزین شد، اما در تعدادی از موارد DOS راحت و تنها راه برای کار بر روی رایانه باقی می ماند (به عنوان مثال، در مواردی که کاربر با تکنولوژی منسوخ یا نرم افزار نوشته شده برای مدت طولانی و غیره کار می کند.)

کاربران با سیستم عامل DOS با استفاده از خط فرمان کار می کنند؛ این سیستم رابط گرافیکی خود را ندارد. سیستم عامل DOS امکان کار موفقیت آمیز با رایانه شخصی را به مدت 15 سال فراهم کرده است، با این حال، این کار را نمی توان راحت نامید. DOS به عنوان یک "واسط" بین کاربر و رایانه عمل می کرد و به تبدیل دستورات پیچیده برای دسترسی به دیسک ها به دستورات ساده تر و قابل فهم تر کمک می کرد، اما همانطور که توسعه یافت، خود با انبوهی از دستورات "بیش از حد رشد کرد" و شروع به جلوگیری از کار با آن کرد. کامپیوتر رایانه. اینگونه بود که نیاز به یک واسطه جدید بوجود آمد - اینگونه بود که برنامه های پوسته ظاهر شدند.

پوسته برنامه ای است که تحت سیستم عامل اجرا می شود و به کاربر کمک می کند تا با سیستم عامل کار کند. برنامه پوسته به وضوح کل ساختار فایل کامپیوتر را نشان می دهد: دیسک ها، دایرکتوری ها، فایل ها. فایل ها را می توان جستجو، کپی، انتقال، حذف، مرتب سازی، اصلاح و راه اندازی تنها با چند کلید انجام داد. یکی از رایج ترین آنها نورتون فرمانده (NC) است. پوسته های گرافیکی ویندوز 3.1 و ویندوز 3.11 از مفهوم به اصطلاح "پنجره" استفاده می کنند که می تواند باز شود، در اطراف صفحه حرکت کند و بسته شود. این پنجره ها متعلق به برنامه های مختلف هستند و کار آنها را منعکس می کنند.

در DOS استفاده می شود سیستم فایلچربی. یکی از معایب آن محدودیت در نام فایل و دایرکتوری است. نام نمی تواند بیش از 8 کاراکتر داشته باشد. علاوه بر این، DOS بین حروف کوچک و بزرگ همنام تمایز قائل نمی شود.

از آنجایی که DOS مدت ها پیش ایجاد شد، نیازهای سیستم عامل های مدرن امروزی را برآورده نمی کند. نمی تواند به طور مستقیم از مقدار زیادی حافظه نصب شده در رایانه های مدرن استفاده کند.

سیستم عامل MICROSOFT WINDOWS

پوسته های گرافیکی Widows 1.0، Widows 2.0، Widows 3.0، Widows 3.1 و Widows 3.11 تحت MS DOS اجرا می شدند، یعنی سیستم عامل های مستقلی نبودند. اما از آنجایی که ظهور ویندوز امکانات جدیدی را ایجاد کرد، ویندوز را نه پوسته، بلکه یک محیط می نامند.

محیط ویندوز با ویژگی های زیر مشخص می شود که آن را از سایر برنامه های پوسته متمایز می کند:

چند وظیفه ای؛

رابط نرم افزاری یکپارچه؛

رابط کاربری یکپارچه؛

رابط کاربر گرافیکی؛

رابط یکپارچه سخت افزار-نرم افزار.

سیستم عامل DOS با پوسته های گرافیکی Windows 3.1 و Windows 3.11 با سیستم عامل های کامل خانواده MS Windows (ابتدا ویندوز 95، سپس ویندوز 98، ویندوز 2000، ویندوز XP) جایگزین شد. بر خلاف ویندوز 3.1 و ویندوز 3.11، پس از روشن کردن رایانه به طور خودکار شروع به کار می کنند.

در MS Windows، از اصلاح فایل FAT-VFAT برای ذخیره فایل ها استفاده می شود. در آن، طول نام فایل و دایرکتوری می تواند به 256 کاراکتر برسد.

در سیستم عامل ویندوز، ماوس هنگام کار با ویندوز و برنامه ها به طور گسترده ای استفاده می شود؛ در MS DOS فقط از صفحه کلید استفاده می شود.

MSWindows همچنین دارای نوار وظیفه است. این مکانیسم چندوظیفه ای را واضح تر می کند و روند جابجایی بین برنامه ها را تا حد زیادی سرعت می بخشد.

دسکتاپ ویندوز به گونه ای طراحی شده است که این کار را تا حد امکان برای کاربر مبتدی آسان کند و در عین حال حداکثر سفارشی سازی را متناسب با نیازهای خاص کاربران پیشرفته ارائه دهد.

سیستم عامل LINUX

لینوکس یک سیستم عامل برای کامپیوترهای شخصی و ایستگاه های کاری سازگار با آی بی ام است. این یک سیستم عامل چند کاربره با یک پنجره گرافیکی شبکه ای به نام X Window System است. سیستم عامل لینوکس از استانداردهای سیستم های باز و پروتکل های اینترنتی پشتیبانی می کند و با سیستم های یونیکس، داس و MS ویندوز سازگار است.

به عنوان یک سیستم عامل سنتی، لینوکس بسیاری از عملکردهای مشابه DOS و Windows را انجام می دهد، اما سیستم عامل به ویژه قدرتمند و انعطاف پذیر است. لینوکس سرعت، کارایی و انعطاف یونیکس را برای کاربر رایانه شخصی به ارمغان می آورد و در عین حال از تمام مزایای یک رایانه شخصی بهره می برد. هنگام کار با ماوس، از هر سه دکمه به طور فعال استفاده می شود، به ویژه، دکمه وسطبرای درج قطعات متن استفاده می شود.

با استفاده از سیستم های لینوکسشما می توانید هر ماشین شخصی را به یک ایستگاه کاری تبدیل کنید. در ما زمان لینوکسیک سیستم عامل برای برنامه نویسی تجاری، آموزشی و شخصی است.

سیستم عاملUNIایکس

یونیکس مجموعه ای از سیستم عامل های قابل حمل، چند وظیفه ای و چند کاربره است.

اولین سیستم یونیکس در سال 1969 توسط بخش Bell Labs AT&T توسعه یافت. از آن زمان، تعداد زیادی از سیستم های مختلف یونیکس ایجاد شده است.

برخی از ویژگی های متمایز سیستم های یونیکس عبارتند از:

استفاده از ساده فایل های متنیبرای پیکربندی و مدیریت سیستم؛

استفاده گسترده از ابزارهای راه اندازی شده در خط فرمان؛

تعامل با کاربر از طریق یک دستگاه مجازی - یک ترمینال؛

ارائه فیزیکی و دستگاه های مجازیو برخی از ابزارهای ارتباطی بین فرآیندی به عنوان فایل.

با استفاده از خطوط لوله از چندین برنامه که هر کدام یک وظیفه را انجام می دهند.

سیستم‌های یونیکس از اهمیت تاریخی بالایی برخوردار هستند زیرا برخی از مفاهیم و رویکردهای رایج سیستم‌عامل امروزی را گسترش می‌دهند و برخی از مفاهیم و رویکردهای رایج سیستم‌عامل و نرم‌افزار امروزی را گسترش می‌دهند. همچنین در طول توسعه سیستم های یونیکس، زبان C ایجاد شد.

سیستم‌عامل مجموعه‌ای از برنامه‌های مرتبط با یکدیگر است که برای بهبود کارایی سخت‌افزار رایانه با مدیریت منطقی منابع آن و همچنین فراهم کردن راحتی برای کاربر با ارائه یک ماشین مجازی گسترده طراحی شده‌اند.

منابع اصلی مدیریت شده توسط سیستم عامل شامل فرآیندها، حافظه اصلی، تایمرها، مجموعه داده ها، دیسک ها، درایوهای نوار، چاپگرها، دستگاه های شبکه و برخی دیگر است. برای حل مشکلات مدیریت منابع، سیستم عامل های مختلف از الگوریتم های مختلفی استفاده می کنند که ویژگی های آنها در نهایت ظاهر سیستم عامل را تعیین می کند.

بنابراین، الزامات سیستم عامل های شبکه امروزه عبارتند از: کامل بودن عملکرد و مدیریت کارآمد منابع، ماژولار بودن و توسعه پذیری، قابلیت حمل و چند پلتفرم، سازگاری در سطح برنامه و رابط های کاربری، قابلیت اطمینان، تحمل خطا، امنیت و عملکرد.