Разбирање на оперативни системи во компјутерски науки
Во основата на функционалноста на секој компјутер лежи Оперативниот систем (ОС). Тоа е главниот софтвер кој го контролира хардверот, управува со системските ресурси и ја олеснува интеракцијата помеѓу корисникот, апликациите и машината. Ајде да истражуваме во основите на оперативните системи, разбирајќи ги нивните компоненти, типови и функции во сферата на компјутерската наука.
Што е оперативен систем?
Оперативен систем (ОС) е моќен и суштински софтвер кој управува со компјутерскиот хардвер и софтверски ресурси, обезбедувајќи заеднички услуги за компјутерски програми. Секој компјутер мора да има барем еден ОС за да работи други програми. ОС делува како посредник помеѓу корисниците и компјутерскиот хардвер. Примери на популарни оперативни системи вклучуваат Microsoft Windows, macOS, Linux и Android.
Основни функции на оперативниот систем
Оперативниот систем има широк спектар на функции, клучни за функционирањето на компјутерскиот систем. Некои од неговите основни функции вклучуваат:
- Управување со процеси: Се справува со креирање, закажување и завршување на процесите. Процесот е програма во извршување, а ОС управува со овие процеси ефикасно за да обезбеди непречено функционирање на системот.
- Управување со меморијата: ОС управува со меморијата на системот, која вклучува распределба и распоредување на меморијата на процесите кога тоа го бараат и ослободување кога не го бараат.
- Управување со датотечен систем: Се занимава со складирање, пронаоѓање, именување, споделување и заштита на датотеки. ОС одржува хиерархии на датотеки и ги следи информациите, како што се локацијата, големината и типот на датотеката.
- Управување со уреди: ОС управува со комуникацијата на уредот преку нивните соодветни двигатели. Врши задачи како што се испраќање команди за печатење до печатачот, читање податоци од тастатура и управување со операциите на процесорот.
- Безбедност и контрола на пристап: ОС гарантира дека неовластени корисници нема пристап до системот и штити од малициозни закани. Управува со кориснички сметки, лозинки и разни дозволи за заштита на податоците.
Видови оперативни системи
Оперативните системи може да се категоризираат врз основа на нивните функционалности и услугите што ги обезбедуваат. Најчестите типови вклучуваат:
- Сериски оперативни системи: овие ОС не комуницираат директно со компјутерот. Овде, работните места се собираат, се групираат и обработуваат едно по едно без интервенција на корисникот.
- Оперативни системи со повеќе задачи/споделување на време: Тие овозможуваат повеќе програми да работат истовремено со споделување на временските делови од процесорот. Примерите вклучуваат Linux и Windows.
- Оперативни системи во реално време (RTOS): RTOS се користат во средини каде временските ограничувања се строги, како на пример во вградените системи. Тие ги обработуваат податоците како што доаѓаат, без одложувања на баферот.
- Мрежни оперативни системи: Тие работат на сервери и обезбедуваат можност за опслужување на повеќе клиенти, управување со податоци, корисници, групи, безбедност и апликации низ мрежата.
- Дистрибуирани оперативни системи: Тие управуваат со група независни компјутери и ги прават да изгледаат како еден компјутер на корисникот. Обработката се дистрибуира низ повеќе физички машини.
Управување со меморијата
Управувањето со меморијата вклучува распределба и прераспределба на специфични мемориски блокови на поединечни процеси од страна на ОС на системот. Еден клучен аспект на управувањето со меморијата е разликата помеѓу физичката и виртуелната меморија.
- Физичка меморија: Ова е вистинската RAM (меморија за случаен пристап) достапна на системот.
- Виртуелна меморија: Тоа е простор на тврдиот диск што се користи за симулација на дополнителна RAM меморија. Овозможува извршување на големи апликации или повеќе апликации истовремено, надвор од способноста само за физичка меморија.
Наједноставната техника за управување со меморијата е контигуната алокација , каде што секој процес е содржан во еден соседен дел од меморијата. Сепак, овој метод има неуспеси, како што е фрагментацијата. За да се надмине ова, современите ОС користат страничење и сегментација .
Распоред на процеси
Распоредот на процесите е методот со кој ОС одлучува кој процес во редот на подготвеност треба да го изврши процесорот. Примарната цел е да се максимизира искористеноста на процесорот. Алгоритмите за распоред вклучуваат:
- Прв дојден, прв услужен (FCFS): Процесите се следат по редоследот по кој пристигнуваат.
- Најкратката работа Следно (SJN): Овој алгоритам го избира процесот со најкратко време за извршување следно. Ова може да доведе до подобри перформанси, но бара претходно знаење за времето на извршување.
- Round Robin (RR): На секој процес му е доделен фиксен временски простор и се извршува кривина по ред. Овој метод обезбедува правичност меѓу процесите.
- Распоред на приоритети: на секој процес му се доделува приоритет, а извршувањето се заснова на редоследот на приоритетите. Процесите со повисок приоритет се извршуваат пред оние со помал приоритет.
Датотечни системи
Датотечниот систем е организиран метод што ОС го користи за складирање, организирање и управување со датотеки на диск. Обезбедува начин апликациите да читаат и пишуваат на складирање на дискот. Вообичаените типови на датотечни системи вклучуваат FAT32, NTFS за Windows и Ext3, Ext4 за Linux. Датотечниот систем управува со метаподатоци за датотеките, вклучувајќи го името на датотеката, големината, датумите на создавање и измена.
Заклучок
Оперативниот систем е составен дел на функцијата на компјутерите и компјутерските уреди. Обезбедува суштински интерфејс помеѓу корисникот и хардверот, ефикасно управува со ресурсите и ја обезбедува севкупната безбедност и ефикасност на системот. Разбирањето на функционалноста, видовите и компонентите на оперативните системи е фундаментално во областа на компјутерската наука.
