 |
|
What Kinds Are There?
Operating Systems
If you have a computer, then you have heard about operating systems. Any desktop or laptop PC that you buy normally comes pre-loaded with Windows XP. Macintosh computers come pre-loaded with OS X. Many corporate servers use the Linux or UNIX operating systems. The operating system (OS) is the first thing loaded onto the computer -- without the operating system, a computer is useless.
More recently, operating systems have started to pop up in smaller computers as well. If you like to tinker with electronic devices, you are probably pleased that operating systems can now be found on many of the devices we use every day, from cell phones to wireless access points. The computers used in these little devices have gotten so powerful that they can now actually run an operating system and applications. The computer in a typical modern cell phone is now more powerful than a desktop computer from 20 years ago, so this progression makes sense and is a natural development. In any device that has an operating system, there's usually a way to make changes to how the device works. This is far from a happy accident; one of the reasons operating systems are made out of portable code rather than permanent physical circuits is so that they can be changed or modified without having to scrap the whole device.
For a desktop computer user, this means you can add a new security update, system patch, new application or often even a new operating system entirely rather than junk your computer and start again with a new one when you need to make a change. As long as you understand how an operating system works and know how to get at it, you can in many cases change some of the ways it behaves. And, it's as true of your cell phone as it is of your computer.
The purpose of an operating system is to organize and control hardware and software so that the device it lives in behaves in a flexible but predictable way. In this article, we'll tell you what a piece of software must do to be called an operating system, show you how the operating system in your desktop computer works and give you some examples of how to take control of the other operating systems around you.
The Bare Bones
Not all computers have operating systems. The computer that controls the microwave oven in your kitchen, for example, doesn't need an operating system. It has one set of tasks to perform, very straightforward input to expect (a numbered keypad and a few pre-set buttons) and simple, never-changing hardware to control. For a computer like this, an operating system would be unnecessary baggage, driving up the development and manufacturing costs significantly and adding complexity where none is required. Instead, the computer in a microwave oven simply runs a single hard-wired program all the time.
For other devices, an operating system creates the ability to:
serve a variety of purposes
interact with users in more complicated ways
keep up with needs that change over time
All desktop computers have operating systems. The most common are the Windows family of operating systems developed by Microsoft, the Macintosh operating systems developed by Apple and the UNIX family of operating systems (which have been developed by a whole history of individuals, corporations and collaborators). There are hundreds of other operating systems available for special-purpose applications, including specializations for mainframes, robotics, manufacturing, real-time control systems and so on.
What Does It Do?
At the simplest level, an operating system does two things:
It manages the hardware and software resources of the system. In a desktop computer, these resources include such things as the processor, memory, disk space, etc. (On a cell phone, they include the keypad, the screen, the address book, the phone dialer, the battery and the network connection.)
It provides a stable, consistent way for applications to deal with the hardware without having to know all the details of the hardware.
The first task, managing the hardware and software resources, is very important, as various programs and input methods compete for the attention of the central processing unit (CPU) and demand memory, storage and input/output (I/O) bandwidth for their own purposes. In this capacity, the operating system plays the role of the good parent, making sure that each application gets the necessary resources while playing nicely with all the other applications, as well as husbanding the limited capacity of the system to the greatest good of all the users and applications.
The second task, providing a consistent application interface, is especially important if there is to be more than one of a particular type of computer using the operating system, or if the hardware making up the computer is ever open to change. A consistent application program interface (API) allows a software developer to write an application on one computer and have ahigh level of confidence that it will run on another computer of the same type, even if the amount of memory or the quantity of storage is different on the two machines.
Even if a particular computer is unique, an operating system can ensure that applications continue to run when hardware upgrades and updates occur. This is because the operating system and not the application is charged with managing the hardware and the distribution of its resources. One of the challenges facing developers is keeping their operating systems flexible enough to run hardware from the thousands of vendors manufacturing computer equipment. Today's systems can accommodate thousands of different printers, disk drives and special peripherals in any possible combination.
What Kinds Are There?
Within the broad family of operating systems, there are generally four types, categorized based on the types of computers they control and the sort of applications they support. The broad categories are:
Real-time operating system (RTOS) - Real-time operating systems are used to control machinery, scientific instruments and industrial systems. An RTOS typically has very little user-interface capability, and no end-user utilities, since the system will be a "sealed box" when delivered for use. A very important part of an RTOS is managing the resources of the computer so that a particular operation executes in precisely the same amount of time every time it occurs. In a complex machine, having a part move more quickly just because system resources are available may be just as catastrophic as having it not move at all because the system is busy.
Single-user, single task - As the name implies, this operating system is designed to manage the computer so that one user can effectively do one thing at a time. The Palm OS for Palm handheld computers is a good example of a modern single-user, single-task operating system.
Single-user, multi-tasking - This is the type of operating system most people use on their desktop and laptop computers today. Microsoft's Windows and Apple's MacOS platforms are both examples of operating systems that will let a single user have several programs in operation at the same time. For example, it's entirely possible for a Windows user to be writing a note in a word processor while downloading a file from the Internet while printing the text of an e-mail message.
Multi-user - A multi-user operating system allows many different users to take advantage of the computer's resources simultaneously. The operating system must make sure that the requirements of the various users are balanced, and that each of the programs they are using has sufficient and separate resources so that a problem with one user doesn't affect the entire community of users. Unix, VMS and mainframe operating systems, such as MVS, are examples of multi-user operating systems.
It's important to differentiate here between multi-user operating systems and single-user operating systems that support networking. Windows 2000 and Novell Netware can each support hundreds or thousands of networked users, but the operating systems themselves aren't true multi-user operating systems. The system administrator is the only "user" for Windows 2000 or Netware. The network support and all of the remote user logins the network enables are, in the overall plan of the operating system, a program being run by the administrative user.
With the different types of operating systems in mind, it's time to look at the basic functions provided by an operating system.
Wake-Up Call
When you turn on the power to a computer, the first program that runs is usually a set of instructions kept in the computer's read-only memory (ROM). This code examines the system hardware to make sure everything is functioning properly. This power-on self test (POST) checks the CPU, memory, and basic input-output systems (BIOS) for errors and stores the result in a special memory location. Once the POST has successfully completed, the software loaded in ROM (sometimes called the BIOS or firmware) will begin to activate the computer's disk drives. In most modern computers, when the computer activates the hard disk drive, it finds the first piece of the operating system: the bootstrap loader.
The bootstrap loader is a small program that has a single function: It loads the operating system into memory and allows it to begin operation. In the most basic form, the bootstrap loader sets up the small driver programs that interface with and control the various hardware subsystems of the computer. It sets up the divisions of memory that hold the operating system, user information and applications. It establishes the data structures that will hold the myriad signals, flags and semaphores that are used to communicate within and between the subsystems and applications of the computer. Then it turns control of the computer over to the operating system.
The operating system's tasks, in the most general sense, fall into six categories:
- Processor management
- Memory management
- Device management
- Storage management
- Application interface
- User interface
While there are some who argue that an operating system should do more than these six tasks, and some operating-system vendors do build many more utility programs and auxiliary functions into their operating systems, these six tasks define the core of nearly all operating systems. Let's look at the tools the operating system uses to perform each of these functions.
Операционные системы
Если у вас есть компьютер, то вы слышали о операционных системах. Любой настольный или портативный компьютер, который вы покупаете, обычно поставляется с предварительно загруженным с Windows XP. Компьютеры Macintosh поставляются с предварительно загруженным с OS X. Многие корпоративные серверы используют операционные системы Linux или UNIX. Операционная система (ОС) это первое, что загружается на компьютер - без операционной системы, компьютер бесполезен.
Совсем недавно, операционные системы начали появляться в небольших компьютеров, а также. Если вам нравится возиться с электронными устройствами, вы, вероятно, рады, что операционные системы теперь можно найти на многих устройствах, которые мы используем каждый день, от сотовых телефонов до беспроводных точек доступа. Компьютеры, используемые в этих маленьких устройств получили настолько мощным, что они могут в настоящее время фактически запустить операционную систему и приложения. Компьютер в типичном современном мобильный телефон стал более мощным, чем настольный компьютер с 20 лет тому назад, так что это прогрессия имеет смысл и является естественным развитием. В любом устройстве, которое имеет операционную систему, то, как правило способ внести изменения в том, как работает устройство. Это далеко от счастливого случая; Одной из причин операционные системы, изготовленные из портативного кода, а не постоянных физических цепей, так что они могут быть изменены или модифицированы без лома всего устройства.
Для настольного компьютера пользователя, это означает, что вы можете добавить новое обновление безопасности, системы патч, новое приложение или часто даже новую операционную систему полностью, а не фаст компьютер и начать снова с новой, когда вам нужно внести изменения. Пока, как вы понимаете, как работает операционная система и знать, как добраться до него, вы можете во многих случаях изменить некоторые из способов он ведет себя. И это так же верно, вашего мобильного телефона, как это от вашего компьютера.
Цель операционной системы является организация и управление аппаратное и программное обеспечение, так что устройство он живет в ведет себя гибко, но предсказуемым образом. В этой статье мы расскажем вам, что кусок программного обеспечения, должны сделать, чтобы назвать операционная система, показать вам, как операционная система вашего настольного компьютера работ и дать вам некоторые примеры того, как взять под контроль других операционных систем вокруг вы.
Голые кости
Не все компьютеры имеют операционные системы. Компьютер, который управляет микроволновую печь в кухне, например, не нужна операционная система. Он имеет один набор задач, выполнение, очень проста входной ожидать (пронумерованный клавиатуры и несколько предварительно заданных кнопок) и простой, никогда не изменяя аппаратное обеспечение для управления. Для компьютера, как это, операционная система будет ненужным багажа, значительно поднимая затраты на разработку и производство и усложнения, где не требуется ни. Вместо этого, компьютер в микроволновой печи просто работает один жесткий проводной программу все время.
Для других устройств, операционная система создает возможность:
служить для различных целей
взаимодействовать с пользователями в более сложных способов
идти в ногу с потребностями, которые меняются со временем
Все настольные компьютеры операционных систем. Наиболее распространенными являются семья Окна операционных систем, разработанных Microsoft, операционные системы Macintosh, разработанные Apple, и семьи UNIX операционных систем (которые были разработаны с помощью всей истории отдельных лиц, корпораций и сотрудниками). Есть сотни других операционных систем, доступных для специальных приложений, в том числе для мэйнфреймов специализаций, робототехники, производства, системы управления в реальном времени и так далее.
Что это делает?
На простейшем уровне, операционная система делает две вещи:
Он управляет аппаратными и программными ресурсами системы. В настольном компьютере, эти ресурсы включают в себя такие вещи, как процессор, память, дисковое пространство и т.д. (по мобильному телефону, они включают в себя клавиатуру, экран, адресную книгу, телефон дозвона, аккумулятор и сетевое подключение. )
Это обеспечивает стабильную, последовательный способ для приложения, чтобы иметь дело с оборудованием без необходимости знать все детали оборудования.
Первая задача, управляющий аппаратные и программные ресурсы, очень важно, так как различные программы и методы ввода конкурировать за внимание центрального процессора (CPU) и памяти спроса, хранения и ввода / вывода (I / O) пропускной способности для их собственных целей. В этом качестве операционной системы играет роль хорошего родителя, убедившись, что каждое приложение получает необходимые ресурсы, играя красиво со всеми другими приложениями, а также сберегая ограниченные возможности системы в наибольшей пользы все пользователей и приложений.
Второй задачей, обеспечивая последовательный интерфейс приложения, что особенно важно, если есть более чем один из определенного типа компьютера, используя операционную систему, или если аппаратное составляющих компьютер когда-либо открыт, чтобы изменить. Последовательное применение интерфейс программы (API) позволяет разработчику программного обеспечения, чтобы написать заявление на одном компьютере и имеют высокий уровень уверенности, что он будет работать на другом компьютере в той же типа, даже если объем памяти или количество хранения отличается от двух машин.
Даже если конкретный компьютер является уникальным, операционная система может гарантировать, что приложения продолжают работать, когда аппаратные обновления и обновления происходят. Это потому, что операционная система, а не приложения взимается с управлением оборудования и распределение его ресурсов. Один из вызовов, стоящих перед разработчиками держит свои операционные системы достаточно гибкими, чтобы запустить оборудование из тысяч поставщиков производству компьютерного оборудования. Современные системы может вместить тысячи различных принтеры, дисководы и специальных периферийных устройств в любой возможной комбинации.
Какие виды Там?
В широком семейства операционных систем, как правило, есть четыре типа, классифицируются на основе типов компьютеров, которыми они управляют, и то приложений они поддерживают. Широкие категории:
В режиме реального времени операционная система (ОСРВ) - операционные системы реального времени используются для управления станками, научные приборы и промышленных систем. ОСРВ, как правило, имеет очень мало возможностей пользовательского интерфейса, и никаких утилит для конечных пользователей, так как система будет "закрытый ящик", когда передаются для использования. Очень важной частью ОСРВ является управление ресурсами компьютера так, чтобы конкретная операция выполняется в точно такое же количество времени каждый раз это происходит. В сложной машины, имеющие часть ход быстрее просто потому, что системные ресурсы доступны, может быть как катастрофическое как имеющие не двигаться вообще, потому что система занята.
Однопользовательский, одна задача - как следует из названия, эта операционная система предназначена для управления компьютером, так что один пользователь может эффективно сделать одну вещь за один раз. ОС Палм для карманных компьютеров Palm, является хорошим примером современного однопользовательском, одного задач операционной системы.
Однопользовательский, многозадачность - это тип операционной системы большинство людей используют их настольных и портативных компьютеров сегодня. Microsoft, Windows, MacOS и платформы от Apple являются примерами операционных систем, которые позволят один пользователь имеет несколько программ в работе, в то же время. Например, вполне возможно, для пользователя для Windows, что пишет записку в текстовом процессоре во время загрузки файла из Интернета во время печати текста сообщения электронной почты.
Многопользовательская - операционной многопользовательская система позволяет многим различным пользователям воспользоваться ресурсами компьютера одновременно. Операционная система должна убедиться, что требования различных пользователей сбалансированы, и что каждый из программ, которые они используют имеет достаточные ресурсы и отдельные, так что проблема с одним пользователем не влияет на всю общину пользователей. Unix, VMS и мэйнфреймы операционные системы, такие как MVS, примеры операционных систем многопользовательских.
Важно различать здесь между многопользовательских операционных систем и однопользовательских операционных систем, которые поддерживают сети. Windows 2000 и Novell Netware могут друг поддерживать сотни или тысячи сетевых пользователей, но сами операционные системы не являются истинными операционные системы многопользовательские. Системный администратор является единственным "пользователь" для Windows 2000 или Netware. Поддержка сети и все удаленному пользователю логины сети позволяет которые, в общем плане операционной системы, программы, выполняемой в административной пользователя.
С различными типами операционных систем в виду, что это время, чтобы посмотреть на основных функций, предусмотренных в операционной системе.
Вызов
Когда вы включите питание к компьютеру, первая программа, которая работает, как правило, набор инструкций, хранящихся в ПЗУ компьютера (ПЗУ). Этот код проверяет аппаратное обеспечение системы, чтобы убедиться, что все работает нормально. Эта власть-на самопроверки (POST) проверяет процессор, память, и основные системы ввода-вывода (BIOS) для ошибок и сохраняет результат в специальном месте памяти. После того, как сообщение успешно завершены, программное обеспечение загружается в ПЗУ (иногда называется BIOS или прошивку) начнет активировать дисков компьютера. В большинстве современных компьютеров, когда компьютер включается жесткий диск, он находит первую часть операционной системы: загрузчик.
Начальный загрузчик это небольшая программа, которая имеет одну функцию: он загружает операционную систему в память и позволяет начать работу. В наиболее общем виде, то загрузчик устанавливает небольшие программы драйвера, которые взаимодействуют с и контролировать различные аппаратные подсистемы компьютера. Он устанавливает подразделения памяти, которые держат операционную систему, приложения и информацию о пользователе. Он устанавливает структур данных, который будет содержать мириады сигналов, флаги и семафоры, используемые для связи внутри и между подсистемами и приложений компьютера. Тогда получается управление компьютером к операционной системе.
Задачи операционной системы, в самом общем смысле, попадают в шести категориях:
- Управление Процессор
- Управление памятью
- Управление устройствами
- Управление хранения
- Интерфейс программы
- Пользовательский интерфейс
В то время как есть некоторые, кто утверждают, что операционная система должна делать больше, чем эти шесть задач, и некоторые производители операционной системы сделать построить много программ более коммунальные и вспомогательные функции в своих операционных систем, эти шесть задачи определяют ядро почти всех операционных систем. Давайте посмотрим на инструменты операционная система использует для выполнения каждой из этих функций.