С древних времен эпическое соперничество было частью человеческой истории. Ранние цивилизации боролись за господство над огромными империями. В эпоху географических открытий народы отправляли смелых людей открывать далекие земли и претендовать на них. Холодная война между Соединенными Штатами и Советским Союзом породила космическую гонку и выдающееся достижение - высадку людей на Луну. А еще есть битва между операционными системами.
Все мы знаем, что операционная система (ОС) компьютера важна. Некоторые люди становятся верными сторонниками одной операционной системы над всеми остальными. Некоторые могут пойти еще дальше и войти в сферу фанатов - любой, кто думает, что операционная система фаната явно не лучше всех остальных, должен быть идиотом.
Большинство людей знакомы с основными операционными системами, представленными на рынке. Microsoft Windows и Mac OS от Apple имеют статус знаменитостей. Различные разновидности операционной системы Linux менее известны, но это не мешает поклонникам Linux страстно защищать свой любимый дистрибутив. Кроме того, на рынке представлено множество мобильных операционных систем, включая iOS от Apple, Windows Phone от Microsoft и операционную систему Android от Google.
Но как только вы выходите за рамки конкретики, все операционные системы имеют много общих черт. Они могут выполнять функции способом, специфичным для этой ОС, но, в конце концов, каждая система должна быть в состоянии выполнять основные задачи. Большинство из этих задач вы даже не заметите, если только что-то не пойдет не так.
5: Связь с оборудованием
Одна из самых важных задач, которую должна выполнять операционная система, - это выступать в качестве посредника между аппаратным и программным обеспечением вашего компьютера. Если бы вы взломали свой компьютер, вы бы нашли различные схемы, микросхемы, провода и другие компоненты. Этот физический аппаратный уровень - это то, что фактически работает, когда вы запускаете программу. Но программа должна иметь доступ к этим физическим компонентам для запуска.
Операционное программное обеспечение действует как платформа для программ. ОС гарантирует, что процессы, запущенные на компьютере, имеют доступ к соответствующим ресурсам. ОС также позволяет оборудованию и программному обеспечению взаимодействовать друг с другом. Сюда входят устройства ввода/вывода (I/O).
Это большая работа - существуют сотни различных устройств ввода-вывода, которые вы потенциально можете подключить к компьютеру. Возьмем компьютерную мышь - существуют десятки производителей, выпускающих различные модели мышей. Для разработчика программного обеспечения было бы невозможно создать встроенную поддержку для каждого типа мыши на рынке. Вместо этого операционная система обрабатывает различия между различными частями оборудования с помощью специального программного обеспечения, называемого драйверами. Нам кажется, что любая компьютерная мышь просто работает.
4: Выравнивание игрового поля
Похожим образом операционные системы обеспечивают основу для программ, чтобы они могли работать на различных типах оборудования. Это важно, потому что два компьютера с одной и той же операционной системой могут иметь разные компоненты. Это верно даже для компьютеров Apple, которые, как правило, менее модульны, чем другие персональные компьютеры. Macintosh, выпущенный несколько лет назад, может иметь другие процессоры и другое оборудование, чем новый Mac, но обе модели могут работать под управлением одной и той же операционной системы.
Операционная система создает абстрактную среду для программ. В некотором смысле программа сообщает ОС, что ей нужно для правильной работы. Затем операционная система может позаботиться о требованиях, распределяя физические ресурсы, доступные на компьютере. Неважно, какое аппаратное обеспечение установлено на компьютере - с деталями справится ОС.
Без этой функции разработчикам программного обеспечения пришлось бы делать нелегкий выбор. Им пришлось бы писать программы для определенных наборов компонентов. Если аппаратное обеспечение вашего компьютера не соответствовало тому набору, который выбрали программисты, программа может вообще не работать на вашем компьютере. Операционная система обеспечивает бесперебойную работу на различных аппаратных конфигурациях, позволяя разработчикам программного обеспечения сосредоточиться на создании наилучшей программы, которую они могут написать.
3: Файл под управлением
Для выполнения работы программам требуются не только физические ресурсы. Компьютеры полагаются на наборы данных, называемые файлами. Эти файлы должны соответствовать определенному набору правил, чтобы компьютер мог их использовать. Эти правила регулируют методы именования и хранения файлов. Мы называем общий набор правил системой управления файлами или просто файловым менеджером.
Разные операционные системы имеют разные подходы к управлению файлами. Вы также можете установить дополнительное программное обеспечение для управления файлами на большинстве компьютеров. Но в глубине души операционная система должна отслеживать, где находятся файлы, чтобы программное обеспечение могло работать на вашем компьютере. Таким образом, когда программа запрашивает файл, операционная система точно знает, куда обращаться за информацией.
Без управления файлами цифровая информация внутри вашего компьютера была бы бесполезной мешаниной данных. Это похоже на то, как если бы вы собрали все, что у вас есть, в одной комнате - у вас есть все, что вам нужно, но нет простого способа заполучить какой-либо конкретный предмет в данный момент времени. Поскольку операционная система следует правилам, нам не нужно беспокоиться о ручном выделении места в определенных разделах памяти для наших файлов, и нам не нужно копаться в огромном беспорядке, чтобы найти то, что мы ищем.
2: Управление памятью
Как заставить компьютер работать быстрее? Вы можете подумать, что более мощный процессор справится с этой задачей. Но иногда все, что вам нужно, это немного больше памяти, чтобы ускорить процесс.
Память - это место, где ваш компьютер хранит информацию, которая понадобится ему, когда процессор будет выполнять вычисления. Думайте об этом как о временном хранилище. Когда вы выполняете программы, операционная система вашего компьютера выделяет определенный объем памяти для каждой задачи. Данные, хранящиеся в памяти вашего компьютера, могут быстро передаваться в ЦП и обратно. Если центральному процессору нужны данные, которых нет в памяти вашего компьютера, он должен искать информацию в других местах, например на жестком диске. Это занимает больше времени, чем извлечение данных из памяти, и замедляет работу.
Операционная система управляет распределением памяти, чтобы свести к минимуму задержки компьютера. В любой момент времени доступен только ограниченный объем памяти. В зависимости от того, сколько программ вы запускаете одновременно, это может быть требовательной и динамичной работой. Операционная система должна взвешивать требования каждого процесса и вносить коррективы по мере их изменения. В идеале все идет настолько гладко, что кажется, что все идет без сучка и задоринки.
1: Подумай об этом
Центральный процессор компьютера (ЦП) - это то, что делает все. На самом базовом уровне компьютерная программа представляет собой сложную серию математических задач. ЦП - это то, что выполняет вычисления, которые решают эти проблемы и дают вам ожидаемые результаты. Эти результаты могут быть любыми: от прыжка персонажа видеоигры через горящую бочку до запуска алгоритма проверки орфографии в текстовом процессоре.
Каждая программа, которую вы запускаете, требует некоторой вычислительной мощности процессора. Каждая дополнительная программа, которую вы запускаете одновременно, означает, что ЦП должен работать ближе к полной мощности. Операционные системы координируют свои действия с ЦП, чтобы обеспечить бесперебойную работу. ОС может переключать внимание ЦП с одной программы на другую, когда вы переключаете активные сеансы на своем компьютере. ОС действует как диспетчер ресурсов, и если она работает хорошо, вы даже не заметите, как процессор переключается между заданиями с невероятной скоростью.
Вы можете не заметить, что операционная система работает нормально. В том-то и дело, что ОС справляется со сложными задачами так, что вам не о чем беспокоиться. Только когда что-то идет не так, вы понимаете, насколько важна ОС вашего компьютера для выполнения задач.
Легко заметить косметические различия между различными операционными системами. Если вы не программист, вы можете не заметить, как эти различия распространяются ниже уровня пользовательского интерфейса ОС. В конечном счете, если копнуть достаточно глубоко, каждая ОС должна справляться с задачами, о которых мы говорили, чтобы компьютеры, мобильные гаджеты, игровые приставки и другие вычислительные устройства работали так, как мы ожидаем.
Примечание автора: 5 важных операций, которые ваша операционная система выполняет без вашего ведома
Я полагаю, что разработка операционной системы - это очень тяжелая работа. Вам нужно не только создать программное обеспечение, которое может взаимодействовать с многочисленными компонентами и устройствами, но также вы должны разработать привлекательный и понятный интерфейс. Вдобавок ко всему, вы должны быть новаторскими в своем подходе, чтобы не копировать то, что уже сделано кем-то другим. И это только для создания фреймворка, позволяющего устанавливать и запускать программы на компьютере!