меньше минуты чтения
Операционная система (ОС)(англ. operating system, OS) — это базовое программное обеспечение, которое управляет ресурсами компьютера и обеспечивает взаимодействие пользователя с устройством. Она выступает посредником между аппаратной частью (процессором, памятью, дисками) и прикладными программами.
Если бы операционной системы не существовало, разработчикам пришлось бы каждый раз писать собственные механизмы работы с «железом» для каждой новой программы. Это сделало бы разработку чрезвычайно сложной, дорогой и длительной. Именно ОС значительно снижает порог входа в программирование и позволяет создавать сложные приложения быстрее и безопаснее.
Основные функции операционной системы
Операционная система выполняет несколько ключевых задач:
- Загрузка программ в оперативную память и их выполнение
- Управление аппаратными ресурсами (процессором, памятью, устройствами ввода и вывода)
- Работа с файловой системой (файлы, папки, структура хранения данных)
- Обеспечение безопасности — контроль доступа к ресурсам и защита данных от несанкционированного вмешательства
После этого общего понимания можно перейти к рассмотрению процесса загрузки ОС.
Процесс загрузки операционной системы
После включения компьютера сначала запускается BIOS или UEFI. Далее происходит несколько важных этапов:
- Определение загрузочного устройства. Система выбирает, с какого носителя будет загружена ОС: жесткого диска, SSD, флешки или сети.
- Поиск загрузчика (bootloader). Он размещается в специальном секторе носителя.
- Передача управления загрузчику. После этого именно он отвечает за дальнейший процесс.
- Поиск и загрузка ядра. Загрузчик находит файл ядра, считывает его параметры и копирует в оперативную память.
- Активация ядра. После этого начинается работа операционной системы.
Виды операционных систем
Операционные системы можно классифицировать по-разному: по тому, для чего они созданы, как работают с задачами, какую архитектуру имеют, где используются и как взаимодействуют с пользователем. Ниже — самые распространенные виды (классы) ОС с объяснениями и примерами.
1. По назначению (сфере использования)
- Настольные (Desktop OS) — для ПК и ноутбуков; ориентированы на повседневную работу, удобный интерфейс и запуск прикладных программ. Примеры: Windows, macOS, Ubuntu, Fedora.
- Серверные (Server OS) — оптимизированы для непрерывной работы 24/7, сетевых сервисов, высокой нагрузки, управления многими пользователями и ресурсами. Примеры: Windows Server, Debian, Ubuntu Server, Red Hat Enterprise Linux.
- Мобильные (Mobile OS) — для смартфонов и планшетов; важна экономия энергии, сенсорное управление и работа с мобильными приложениями. Примеры: Android, iOS.
- Встроенные (Embedded OS) — для устройств с конкретным назначением: роутеров, «умной» техники, промышленных контроллеров, автоэлектроники. Примеры: Embedded Linux, FreeRTOS, Zephyr.
- ОС реального времени (RTOS) — системы, где критически важно гарантированное реагирование за заданное время (детерминированные задержки). Такие ОС используются в робототехнике, медицине, авиации, промышленности. Примеры: QNX, VxWorks, FreeRTOS, RTEMS.
2. По количеству задач
- Однозадачные — в определенный момент времени выполняют только одну задачу. Такие ОС были характерны для ранних компьютеров или простых специализированных устройств.
- Многозадачные — позволяют одновременную работу многих программ благодаря планированию, кванту времени и переключению контекста. Примеры: современные Windows, Linux, macOS, Android.
3. По способу организации многозадачности
- Кооперативная многозадачность — программа сама «отдает» управление ОС; если она зависает или не передает управление, может пострадать вся система.
- Вытесняющая (preemptive) многозадачность — ОС сама управляет процессорным временем, принудительно переключая задачи по квантам времени. Это надежнее и стабильнее для современных систем. Примеры: Linux, macOS, Windows NT-семейство.
4. По количеству пользователей
- Однопользовательские — ориентированы на работу одного пользователя (хотя могут иметь учетные записи и разграничение доступа).
- Многопользовательские — поддерживают одновременную работу многих пользователей с разными правами доступа и изоляцией ресурсов. Типичные примеры: Unix/Linux-системы на серверах.
5. По интерфейсу взаимодействия
- CLI (Command Line Interface) — управление через командную строку; требует знания команд, но дает максимальную гибкость и контроль. Примеры: bash/zsh, PowerShell.
- GUI (Graphical User Interface) — графический интерфейс с окнами, меню, кнопками; наиболее удобный для большинства пользователей. Примеры: Windows, macOS, GNOME/KDE в Linux.
6. По архитектуре ядра
- Монолитные — большинство подсистем (драйверы, файловые системы, сеть) работает внутри ядра: это часто быстро, но сбой в компоненте может повлиять на всю систему. Пример: Linux (монолитное ядро с модульностью).
- Микроядерные — ядро минимальное, а многие сервисы работают в пользовательском пространстве; это повышает изоляцию и надежность, но может добавлять накладные расходы на взаимодействие. Примеры: QNX, Minix.
- Гибридные — сочетают идеи монолитных и микроядерных систем, пытаясь сбалансировать производительность и модульность. Примеры: Windows NT (часто описывают как гибридную), macOS (XNU).
7. По режиму обработки задач
- Пакетные (Batch OS) — задачи выполняются «пакетами» без активного взаимодействия с пользователем во время обработки; подход исторически характерен для крупных вычислительных систем.
- Системы распределения времени (Time-sharing) — процессорное время делится между многими задачами и/или пользователями, создавая эффект параллельной работы.
- Распределенные (Distributed) — группа компьютеров работает как единая система или как максимально согласованная среда (практически часто реализуется через кластеры и распределенные платформы).
8. По лицензии (доступности кода)
- Проприетарные (закрытые) — исходный код недоступен, использование регулируется лицензией. Примеры: Windows, iOS (и многие компоненты macOS).
- Открытые (Open Source) — код открыт, его можно просматривать и модифицировать (в пределах лицензии). Примеры: Linux, FreeBSD, Android (AOSP как основа).
Операционная система является ключевым элементом любого цифрового устройства. Она обеспечивает управление ресурсами, работу программ, безопасность данных и удобство использования. Понимание принципов работы, функций и видов операционных систем помогает более эффективно использовать современные технологии и выбирать подходящие устройства для своих нужд.
Читайте также: Что такое Google AI Studio и как с ним работать?
