Операционна система

Ubuntu

Операционната система е специален вид софтуер, който се грижи за управлението на всички устройства, софтуерни и хардуерни компоненти в една компютърна система, както и за взаимодействието по между им. Тя се грижи за разпределяне на ресурсите в системата, и за управление на достъпа до тях на отделните програми.

Графичният интерфейс

Операционните системи водят своето съществуване от 60-те–70-те години на 20 век. Първоначално те са били 8-битови и трудни за употреба. Първите операционни системи са били само с команден ред. Такива са ДОС, UNIX. Впоследствие се появяват и 16-битови операционни системи. Ключов момент в историята е, когато IBM назначават „Майкрософт“ да създадат своя ДОС, която те да използват в новите си персонални компютри. „Майкрософт“ купуват системата QDOS от фирма за софтуер в Сиатъл и я преработват, наричайки я MS-DOS. По-късно основателят на „Епъл“ Стив Джобс започва да работи върху графичен интерфейс. Той взема от компанията „Ксерокс“ тяхната разработка на графичен потребителски интерфейс, която тогава от „Ксерокс“ смятат за безперспективна и започва да я внедрява в първите 16-битови компютри на „Епъл“. Първата операционна система с графичен интерфейс е инсталирана на компютрите Lisa на „Епъл“, а първият компютър с мишка е Macintosh, отново на „Епъл“. Тази система първоначално се нарича просто System, но впоследствие е решено да се нарича Macintosh Operating System (за по-кратко MacOS) по името на компютрите, в които се използва. По това време компанията на Бил Гейтс успява да внедри подобен ГПИ(Графичен Потребителски Интерфейс) в MS-DOS и се появява Windows, който първоначално представлява система от програми, създаващи ГПИ в ДОС. Оттогава започва развитието на операционните системи в други насоки.

Многопотребителски операционни системи

Първите операционни системи и на „Майкрософт“ и на „Епъл“ са били еднопотребителски, т.е. само един потребител е можел да ползва даден компютър. И Бил Гейтс, и Стив Джобс разбират, че трябва да премахнат това ограничение и разработват нови технологии в Windows 95 и новите версии на Mac OS. За съжаление в операционната система на „Майкрософт“ по-скоро е реализиран псевдо-многопотребителски режим, т.е. всички потребители споделят едни и същи ресурси. Въпреки че Windows 95 е рекламирана като 32-битова многопотребителска многозадачна операционна система, самият факт, че се базира на DOS, която е 16-битова, предопределя факта, че Windows 95 всъщност представлява хибридна 16-битова/32-битова система. Историята на многопотребителските и многозадачните ОС обаче започва много преди появата на DOS и Mac OS. В края на 1960 г. Кен Томпсън се включва в изследователския екип на Bell Laboratories, които са развойното подразделение на американската корпорация АТТ. Той и неговите колеги в сътрудничество с MIT и GE работят по проект за създаване на многопотребителска/многозадачна ОС под работното наименование MULTICS. За съжаление, крайният продукт се оказва твърде бавен и прекалено голям, поради което Bell Lab's оставя екипа без необходимите средства. След като се появява PDP-7 компютърът, Томпсън пренаписва програмата за симулиране на планетарното движение, преди това реализирана върху GE. В същото време, той експериментира с много от концепциите, залегнали в MULTICS. Написва голям брой поддържащи програми, както и програмата за централно управление на ресурсите — ядрото (англ. kernel). Идеята за йерархичното разпределение на файловете за пръв път е реализирана от него. Готовата система нарича UNIX, защото е еднопотребителска — като антипод на MULTICS. Операционната система на Томпсън намира разпространение сред колегите му от научния департамент на Bell lab's, защото прави разработката на софтуер по-лесна отвсякога. Постепенно са добавени нови приложения, което позволило на групата да си осигури PDP-11 — по-нова и мощна система. 16-битовата PDP-11 става де факто втората хардуерна платформа за UNIX реализацията. Благодарение на хардуерното управление на паметта са добавени многопотребителски приложения. С това UNIX става първата многопотребителска операционна система в света.

*Многозадачни операционни системи

Първата операционна система, в която е реализирана многозадачност е UNIX. Това ще рече, че операционната система разделя ресурсите на компютъра между няколко едновременно изпълняващи се задачи. Такива операционни системи са UNIX, GNU/LINUX, Windows NT и нагоре, Mac OS, OS/2. Това са и реално първите 32 битови операционни системи.

Различават се две форми на многозадачност:

• „разпределена“
• „кооперативна“

Разпределената многозадачност се контролира от Операционната Система (ОС). ОС дава определено време на процеса (програмата) да приключи със задачата си. Ако програмата не успее да приключи за това време, ОС форсира програмата да създаде управлението върху процесора и го дава на следващата програма, която се нуждае от него. Кооперативната многозадачност се реализира, когато на приложението стартирано от ОС се дават пълни привилегии да използва 100% от процесора. В този случай, ако друга програма изиска процесорно време, то няма да ѝ бъде предоставено. Това от своя страна ще доведе до нарушаване на функциите на това приложение и/или до терминирането му. (забележка: което на практика означава, че не е многозадачна!?!)

На практика най-използваният тип многозадачност е разпределената. Всички съвременни ОС я поддържат, като се спазва и приоритет на използването на системните ресурси. По този начин, програми с по-висок приоритет могат по-често да използват процесорно време от програми с по-нисък такъв.

Многозадачни операционни системи (MultiTasking)

Да бъде една операционна система многозадачна означава да раздели изпълнението на даден програмен код (програма) на няколко „едновременно“ изпълняващи се задачи. По този начин се ускорява още работата на програмите. Такива са UNIX, GNU/Linux, Windows, Mac OS

Структура на операционната система

Една операционна система се състои от две части:

• ядро
• обвивка

Ядрото се грижи за абсолютно всички процеси, които се изпълняват както и за комуникацията със наличните устройства. То осигурява работата на обвивката и на приложните програми.
Обвивката служи за връзка между потребителя и ядрото. Тя може да бъде както графична така и команден ред. Операционната система използва и друг вид системен софтуер, който обаче не е част от самата операционна система — драйверите. Те служат за връзка между ядрото на операционната система и съответните физически устройства. Самата операционна система има вградени драйвери за определени устройства като процесор, временна памет, твърд диск и др. които осигуряват нейната работа..

Принцип на работа на операционните системи

Веднага след включване на компютъра и зареждане на BIOS, се зарежда и операционната система. Един компютър без операционна система е безполезен. Когато потребителят или дадена програма подаде команда към обвивката на операционната система, тя се предава на ядрото, което я обработва във вид, разбираем за компютъра или ако не може да я обработи, подава командата на драйвера на съответното устройство, който я превежда на машинен език.

Видове операционни системи

Съществуват много разновидности на операционните системи, които са тясно специализирани. Такива например са мрежовите операционни системи като UNIX, Solaris, NetWare и други или операционните системи за суперкомпютрите, които обикновено са собствени разработки или са доработени съществуващи операционни системи, като Solaris, HP-UX. За разлика от тях Windows, Mac OS, GNU/Linux, BSD (NetBSD, OpenBSD, FreeBSD, PC-BSD, PicoBSD) могат да изпълняват широк кръг от задачи. Те се наричат още потребителски операционни системи. В последните години, с нарастването на опитите на Microsoft да получи монополно положение на пазара на софтуерни продукти, бе наблюдавана тенденция за излизане на LINUX от кръга на специализираните ОС. Опитите на стотици хиляди програмисти от цял свят да направят LINUX заместител на Windows в настолните операционни системи се увенчаха с успех. С помощта на големите в бранша — „Hewlett Packard“, „Oracle“, IBM, „Sun Microsystems“, пословичната стабилност на LINUX бе пренесена върху домашният компютър на потребителя. Големи софтуерни проекти, като OpenOffice.org, KDE и GNOME допринесоха за популяризирането на GNU/Linux, като приятна, стабилна, сигурна и чиста от вируси среда.

Бъдещето на операционните системи

В момента най-разпространите операционни системи са 32 битови, като с навлизането на новите 64 битови процесори започнаха да се разработват и съответните 64 битови потребителски операционни системи за тях.