Введення в Операційні системи

Теорія

Як це можливо, що існують тисячі комп’ютерів, які відрізняються один від одного, але вони можуть запускати однакові програми? Ви коли-небудь замислювалися про те, як програми взаємодіють з обладнанням? Відповідь: у нас є операційні системи.

§1. Операційна система

Операційна система (ОС) – це набір програмного забезпечення, яке керує зв’язком між усіма іншими програмами та обладнанням. Вона перетворює комп’ютер на щось більше, ніж просто кілька металевих частин, а саме на складну систему, яка може ефективно виконувати різні завдання.

Існує багато операційних систем. Для персональних комп’ютерів найпопулярнішими є дистрибутиви Microsoft Windows, macOS та Linux. Дві найпопулярніші мобільні операційні системи – Android та iOS. Навіть розумні чайники та холодильники мають власну Операційну систему!

Звичайно, Операційні системи для таких пристроїв надзвичайно різноманітні. Спільним для них є засоби, які вони надають програмам і тим, хто їх використовує.

З одного боку, це лише ілюзія, що ваш улюблений браузер такий самий у Windows, як і в macOS. З іншого боку, ви можете запускати ту саму програму на різних комп’ютерах з однаковою ОС.

§2. Функції ОС

Операційна система контролює обмін даними між програмним і апаратним забезпеченням комп’ютера. ОС може надавати програмам обмежений доступ до процесорів, пам’яті, жорстких дисків, мережі, периферійних пристроїв та інших ресурсів.

Ви можете запустити браузер, медіаплеєр і десять інших програм, і ваша ОС виділяє всі ресурси, необхідні для належної роботи програм. У той же час ОС діє як справедливий арбітр і не дозволяє жодній програмі використовувати більше ресурсів, ніж їй насправді потрібно.

Як посередник між програмами та апаратним забезпеченням, ОС дозволяє нам спілкуватися з пристроєм, не вдаючись у подробиці його специфіки чи механізмів.

Будь-яка операційна система має кілька основних функцій. Ось список деяких із них:

• Захист даних і безпечний доступ;
• Управління ресурсами;
• Взаємодія між обладнанням і периферійними пристроями;
• Керування файлами;
• Запуск інших програм.

Можна виділити більше функцій сучасних операційних систем, але для початку достатньо перелічених вище.

§3. Компоненти ОС

Ядро є обов’язковою та основною частиною всіх операційних систем. Зазвичай це одна з перших програм, яка завантажується під час увімкнення комп’ютера. Він надає всі необхідні засоби для запуску потрібних вам програм.

Під час запуску ОС ви часто бачите графічний інтерфейс користувача (Graphical User Interface - GUI). Це інтерфейс, який дозволяє користувачам взаємодіяти з пристроєм за допомогою графічних піктограм і звукових індикаторів. Іншим способом взаємодії з ОС є використання команд у текстовому терміналі, відомому як інтерфейс командного рядка (Command-Line Interface - CLI).

Є два типи ядер: монолітні та мікроядра. Монолітне ядро — це велика програма, яка виконує більшість функцій ОС. Водночас мікроядро виконує лише невелику частину функцій операційної системи, але ми можемо розширити його за допомогою додаткових модулів, відомих як драйвери.

Існують інші важливі частини операційної системи, крім ядра та графічного інтерфейсу користувача. Наразі використовуйте наступне зображення, щоб оновити все, що ми розглянули досі:

§4. Висновок

Операційна система ефективно розподіляє ресурси комп’ютера у спосіб, який ми описали вище. Важливо розуміти, що без операційної системи було б неможливо користуватися комп’ютером.

Тепер ви знаєте основні функції операційних систем та їх важливі елементи. Давайте перевіримо, чого ви навчилися!

Ви також можете переглянути Урок на hyperskill.org.

Практичні завдання та відповіді

Подаються завдання та варіанти відповідей. Правильний варіант виділено синім кольором.

№1. Ядра

Питання: Знайдіть правильні визначення.

Установіть відповідність між елементами лівого та правого стовпців:

• Монолітне ядро - це програма, яка виконує більшість функцій ОС;
• Мікроядро - виконує менший набір функцій ОС, може бути розширено додатковими модулями - драйверами;
• Kernel - це обов’язкова частина будь-якої ОС, це ядро.

№2. GUI

Питання: Що означає GUI?

Виберіть один варіант зі списку:

• Графічний інтерфейс користувача ✔
• Загальний інтерфейс користувача
• Отримати оновлену інформацію
• Графічна інструкція користувача

№3. Умови

Питання: Установіть відповідність між термінами та їх визначеннями:

Установіть відповідність між елементами лівого та правого стовпців:

• ОС – керує апаратним забезпеченням комп’ютера та ресурсами програмного забезпечення та надає загальні служби для комп’ютерних програм;
• Ядро – основна частина будь-якої операційної системи, яка забезпечує узгоджений доступ програм до ресурсів комп’ютера;
• CLI – текстовий інтерфейс, у якому людина взаємодіє з комп’ютером за допомогою команд;
• Графічний інтерфейс користувача – інтерфейс користувача, який дозволяє користувачам взаємодіяти з пристроєм за допомогою графічних значків.

№4. Основна функція

Питання: Яка основна функція ОС?

Виберіть один варіант зі списку:

• Захищає доступ до даних користувача за допомогою логінів і паролів
• Він виконує всі арифметичні та логічні операції
• Контролює зв’язок між усім комп’ютерним програмним і апаратним забезпеченням ✔
• Забезпечує живленням усі компоненти комп’ютера

№5. Зіставте поняття

Питання: Спробуйте вгадати та знайти правильні збіги між поняттями ліворуч і тим, що відповідає поняттям праворуч на основі теорії.

Установіть відповідність між елементами лівого та правого стовпців:

• Простір користувача – програми та бібліотеки;
• Апаратне забезпечення – керування процесором, пам’яттю та пристроєм;
• Операційна система - процесор, пам’ять, пристрої;

№6. OS

Питання: Виберіть усі операційні системи:

Виберіть один або кілька варіантів зі списку

• iOS ✔
• macOS ✔
• Android ✔
• GUI
• Microsoft Windows ✔
• Kernel
• CLI

№7. CLI

Питання: Що означає CLI?

Виберіть один варіант зі списку

• Інтерпретатор командної мови
• Інтерпретатор командного рядка
• Загальний інтерфейс Linux
• Інтерфейс командного рядка ✔
• Інтерфейс рівня виклику

№8. Загадка про Сфінкса

Питання: Тепер, спираючись на теорію, спробуйте відповісти на загадку знаменитого Сфінкса:

"Існує річ, яка має два типи:
Велика з них і багато чого може зробити,
Маленька друга і зробіть кілька,
Важливо те й інше з будь-якої точки зору.
Коли ви вмикаєте комп’ютер
Він завантажується рано, одним із перших".

Виберіть один варіант зі списку:

• kernel ✔
• operating system
• BIOS
• driver

Пояснення: Kernel - це основна частина будь-якої операційної системи, яка забезпечує програмам координований доступ до ресурсів комп’ютера. Він виконує меншу підмножину функцій операційної системи та може бути розширений додатковими модулями - драйверами.

№9. Взаємодія

Питання: Які інтерфейси дозволяють користувачам взаємодіяти з пристроєм?

Виберіть один або кілька варіантів зі списку:

• Інтерфейс простору користувача
• Графічний інтерфейс користувача ✔
• Інтерфейс командного рядка ✔
• Керування процесом ОС

№10. Особливості ОС

Питання: Виберіть функції, які безпосередньо стосуються операційної системи:

Виберіть один або кілька варіантів зі списку:

• Керування файлами ✔
• Відтворення аудіо- та відеофайлів
• Зв’язок між обладнанням і периферійними пристроями ✔
• Керування ресурсами ✔
• Отримання та відображення вмісту вебсайтів
• Захист даних і безпечний доступ ✔