Почему на компьютерах с разным оборудованием может работать одно и то же программное обеспечение
Обновлено: 02.07.2024
У всех нас есть любимая операционная система — некоторые из нас выбирают только из дерева Apple, а другие предпочитают рабочее место Windows. Легко предположить, что компьютер без операционной системы так же полезен, как чашка кофе без чашки. Но что делает операционная система и может ли компьютер работать без нее?
Давайте ответим на первый вопрос, прежде чем мы углубимся в суть бессистемного компьютера. Операционная система в основном является генеральным подрядчиком компьютера. Пока программы заняты выполнением одной своей специализированной задачи — сантехникой, электрикой, плотничеством, — операционная система наблюдает за ними всеми, сообщая процессору то, что им нужно, и предоставляя общий язык, с которым все они могут работать, чтобы оставаться на одном уровне. страница.
Есть еще несколько вещей, которые делает ваша операционная система, о которых вы, вероятно, не думаете. Например, именно операционная система (а не только жесткий диск) будет решать, как управлять памятью. Операционная система должна делегировать, сколько памяти использует каждый процесс, и следить за тем, чтобы память не перекрывалась. Также имейте в виду, что ваш домашний компьютер, скорее всего, представляет собой однопользовательскую многозадачную операционную систему. Это означает, что у вас есть только один процессор, но он может запускать множество программ одновременно.
Но вот в чем проблема: на самом деле он не может этого сделать.
Когда вы загружаете файлы, работаете с электронными таблицами и слушаете музыку, кажется, что ваш компьютер делает все это одновременно. На самом деле компьютер переключается между процессами с чрезвычайно высокой скоростью — настолько высокой, что вы этого не замечаете. В то время как вы находитесь в иллюзии, что ваш процессор и операционная система приложили руку ко всем вещам, у ваших программ создается впечатление, что они полностью контролируют операционную систему в любой момент времени.
На самом деле, ваша операционная система предназначена для того, чтобы ЦП выполнял одну задачу за раз. Но поскольку это компьютер, а не измотанный секретарь, он может работать в многозадачном режиме так быстро, что пользователь даже не заметит.
Теперь, когда мы знаем несколько способов работы нашей операционной системы, давайте рассмотрим, как будет выглядеть компьютер без операционной системы.
Итак, как выглядит компьютер без ОС?
Если операционная система делает все то, что, как мы знаем, она делает, компьютер без нее просто не может существовать.
На самом деле на первых компьютерах не было операционных систем. они были огромными машинами, выполняющими одну программу за раз. По этой причине им не нужны были операционные системы. Фактически, самые ранние компьютеры требовали, чтобы пользователь физически подключал и отключал провода от разъемной платы для получения вычислений. Но если у вас нет операционной системы, можете ли вы заставить свой компьютер что-нибудь делать?
Да. Но у тебя много работы. Без операционной системы, использующей и обеспечивающей стандартный систематический подход к управлению компьютером, вы вынуждены писать код (или программы), которые должны точно указывать компьютеру, что делать. Поэтому, если вы хотите напечатать документ в программе обработки текстов, вам придется создать с нуля код, который сообщает вашему компьютеру реагировать на каждый символ, нажимаемый на клавиатуре. Затем вам нужно было бы написать код, сообщающий компьютеру, как эти ответы должны транслироваться на экран. Вы должны сказать своему компьютеру, как нарисовать персонажа, которого вы хотите! Подумайте о каждом отдельном параметре или возможности вашей программы обработки текста. Вам придется писать код для каждого из них прямо на жесткий диск.
Вернемся к аналогии с генеральным подрядчиком. Если мы строим дом, мы хотим, чтобы в нем были определенные функции, такие как сантехника, электромонтаж и окна. В компьютере нам также нужны такие функции, как программа для создания документов, программа для доступа в Интернет и программа для хранения наших фотографий. Без операционной системы ваш «плотник» не только не знает, где забить гвозди к балке, чтобы получить желаемую комнату, но и ковать молотки, и создавать гвозди. .
Операционная система предоставляет единый набор шурупов, пиломатериалов и любых других материалов, которые вам нужны. Он может перемещаться между комнатами так быстро, что вы даже не заметите, что он покинул ту, в которой вы находились.
И это действительно важно, потому что вот еще что: помните, мы говорили о том, что операционная система может концентрироваться только на чем-то одном? Ну, без него ваш компьютер мог бы запустить одну программу. Период. Вы можете создать документ. Вы могли бы спасти его. Вы могли бы распечатать его. Но вы не могли смотреть на этот документ и держать часы на рабочем столе. Если у вас нет операционной системы, вы вынуждены выполнять один — и только один — процесс за раз.
Начинать с нуля на компьютере не для любителей.Если вы серьезный инженер/разработчик, вполне возможно использовать компьютер без предустановленной операционной системы. Но для тех из нас, кто использует свой компьютер для выполнения таких жизненно важных задач, как ведение электронной таблицы своего рождественского списка или проверка последнего мема Райана Гослинга, это, вероятно, не так уж необходимо. И помните, компьютер без операционной системы хорош только для одной программы. Наверное, стоит потратиться на операционную систему.
"Программное обеспечение" — это общая категория кода, работающего на оборудовании. Если аппаратное обеспечение — это пианино, то программное обеспечение — это музыка. Обычный случай — это «программа», такая как Firefox — программное обеспечение, которое вы запускаете на своем компьютере для решения конкретной проблемы. Компьютер может запускать несколько программ одновременно и несет ответственность за разделение их памяти.
ЦП понимает низкоуровневый язык "машинного кода" (также известный как "собственный код"). Язык машинного кода встроен в конструкцию аппаратного обеспечения ЦП; это не то, что можно изменить по желанию. Каждое семейство совместимых ЦП (например, очень популярное семейство Intel x86) имеет свой собственный уникальный машинный код, несовместимый с машинным кодом других семейств ЦП.
Что такое программа/приложение?
- Что такое программа или приложение?
- напр. Фаерфокс - Firefox состоит из миллионов инструкций машинного кода.
- Запускается сверху вниз (прямо как Javascript!)
- Появляется окно Firefox (первые 1000 инструкций)
- Появляются его меню (следующие 1000)
- Курсор мигает в ожидании ввода - Инструкции, при запуске которых выполняются действия "Firefox".
- Firefox.exe — это файл в файловой системе размером 80 МБ
(«.exe» — это соглашение Windows для названия файла программы) - Файл Firefox.exe в основном состоит из инструкций машинного кода.
- Каждая инструкция имеет размер, скажем, 4 байта
- Firefox.exe размером 80 МБ содержит около 20 миллионов машинных инструкций.
Машинный код определяет набор отдельных инструкций. Каждая инструкция машинного кода чрезвычайно примитивна, например, сложение двух чисел или проверка того, равно ли число нулю. При сохранении каждая инструкция занимает всего несколько байтов. Когда мы говорили ранее, что ЦП может выполнять 2 миллиарда операций в секунду, мы имели в виду, что ЦП может выполнять 2 миллиарда строк машинного кода в секунду.
Программа, такая как Firefox, состоит из последовательности миллионов очень простых инструкций машинного кода. Немного сложно поверить, что что-то столь богатое и сложное, как Firefox, может быть построено из инструкций, которые просто складывают или сравнивают два числа, но именно так это и работает. Песчаная скульптура может быть богатой и сложной, если смотреть на нее с расстояния, даже если отдельные песчинки чрезвычайно просты.
Как работает программа?
- ЦП запускает «цикл выборки/выполнения»
-выбирает одну инструкцию в последовательности,
-выполняет (запускает) эту инструкцию, например выполнить сложение
-выбрать следующую инструкцию и т. д. - Запустить программу = запустить ЦП на его 1-й инструкции
он прогоняет весь машинный код, запуская программу
программа будет иметь такие инструкции, как «вернуться к шагу 3», чтобы сохранить ее работает - Сверхпростые инструкции машинного кода выполняются со скоростью 2 миллиарда операций в секунду.
ЦП выполняет инструкции, используя цикл «выборка-выполнение»: ЦП получает первую инструкцию в последовательности, выполняет ее (добавляя два числа или что-то еще), затем выбирает следующую инструкцию и выполняет ее и так далее. Некоторые инструкции влияют на порядок, в котором ЦП выполняет последовательность инструкций. Например, инструкция может указать ЦП вернуться к более ранней точке в последовательности инструкций (циклы реализованы таким образом) или пропустить следующую инструкцию, если определенное условие истинно (условия if реализованы таким образом). .
< бр />
Как начинается программа?
- Файл Firefox.exe содержит свои инструкции (в файловой системе)
- Чтобы запустить Firefox.exe:
-Каждая программа получает свою собственную область ОЗУ,
-Область ОЗУ содержит код программы и данные, с которыми она манипулирует
- Байты инструкций копируются из хранения в ОЗУ
-ЦП получает указание начать работу с первой инструкции
-Теперь программа работает!
В файловой системе такой файл, как Firefox.exe, просто содержит байты инструкций машинного кода, из которых состоит программа («.exe» — это соглашение Windows, обозначающее файл как программу). Каждая инструкция машинного кода занимает примерно 4 байта, а вся программа представляет собой просто огромную последовательность инструкций.
Когда пользователь дважды щелкает файл программы, чтобы запустить его, по сути, блок байтов инструкций для программы копируется в ОЗУ, а затем ЦП получает указание начать работу с первой инструкции в этой области ОЗУ.
Что запускает Firefox? «Операционная система»
- Как запустить Firefox?
- "Операционная система"
-e.g. Windows, Linux, Android, iOS - Операционная система = управление
- Набор управляющих программ, которые управляют компьютером.
- Операционная система запускается при первом включении компьютера
- Управление запуском/остановкой программ
- Управление оперативной памятью
- Управление постоянным хранилищем
- Компьютеры могут запускать несколько программ одновременно
- Операционная система отслеживает информацию для каждой программы и распределяет ресурсы (например, ОЗУ) между программами.
"Операционная система" компьютера подобна первой управляющей программе, которая начинает работать при первом включении компьютера ("загружается"). Операционная система играет невидимую административную и бухгалтерскую роль за кулисами. Когда ноутбук или телефон запускается, операционная система обычно приводит все в порядок, а затем запускает программу «Проводник файлов», которая отображает доступные программы, меню и т. д., которые показывают пользователю, что доступно, позволяя пользователю перемещаться по программам и запускать их.< /p>
Операционная система поддерживает порядок в фоновом режиме, так что несколько программ могут работать одновременно, что называется "многозадачностью". Операционная система выделяет каждой программе собственную область памяти, поэтому каждая программа получает доступ только к своим собственным ресурсам... пытаясь ограничить возможности ошибочной или вредоносной программы. Хранение программ отдельно иногда называют «песочницей»... посредничество в доступе каждой программы, чтобы она работала независимо, не мешая другим программам или системе в целом. Точно так же каждая программа имеет некоторый доступ к экрану через окно, но эта область вывода отделена от вывода других программ.
Вспомните, что файл .exe или что-то еще — это, по сути, просто файл с инструкциями машинного кода. Когда вы дважды щелкаете программу, операционная система «запускает» программу, выполняя вспомогательные действия по выделению области памяти в ОЗУ для программы, загружая первый раздел машинного кода программы в эту память и, наконец, направляя CPU для запуска этого кода.
В этом ресурсе объясняется, как работают операционные системы, и отмечаются различия между операционными системами Microsoft Windows, Mac и Linux.
Что такое операционная система?
Операционная система – это программа, которая действует как интерфейс между пользователем компьютера и компьютерным оборудованием и управляет выполнением программ.
Работа операционной системы
Операционная система (ОС) управляет всем программным и аппаратным обеспечением компьютера. Он выполняет основные задачи, такие как управление файлами, памятью и процессами, обработка ввода и вывода, а также управление периферийными устройствами, такими как дисководы и принтеры.
В большинстве случаев одновременно работает несколько разных компьютерных программ, и всем им требуется доступ к центральному процессору (ЦП), памяти и хранилищу вашего компьютера. Операционная система координирует все это, чтобы убедиться, что каждая программа получает то, что ей нужно.
На изображении выше пользователь взаимодействует с системным и прикладным программным обеспечением. Системное и прикладное программное обеспечение взаимодействует с операционной системой. Операционная система взаимодействует с оборудованием. Каждый из этих интерфейсов представляет собой двустороннюю транзакцию с отправкой и получением данных.
Типы операционных систем
Операционные системы обычно предустановлены на любом компьютере, который вы покупаете. Большинство людей используют операционную систему, которая уже установлена на их компьютере, однако можно обновить или изменить исходную операционную систему в соответствии со своими предпочтениями.
Разные операционные системы будут работать по-разному. Они могут выглядеть по-разному, иметь разные термины для общих функций и организовывать программы по-разному. Не пугайтесь, если в университете вы обнаружите, что пользуетесь компьютером, с которым незнакомы — немного практики, и у вас все получится!
Существует множество доступных операционных систем, однако три наиболее распространенные операционные системы — это Microsoft Windows, Apple macOS и Linux. В таблице ниже мы опишем несколько ключевых различий между каждой системой.
Предварительно загруженные устройства
Microsoft Windows предварительно загружена на все компьютеры, кроме продуктов Apple.
Mac OS – это предустановленная ОС на всех компьютерах Apple Mac.
Linux не предустанавливается на многие компьютеры, но его можно загрузить бесплатно.
Настраиваемость
Широко настраиваемый, так как это открытый исходный код.
Огромное совместное сообщество, создающее ряд приложений.
Значок
Значок Windows.
Это меню «Пуск», расположенное в левом нижнем углу экрана. Оно позволяет получить доступ к «панели управления», «компьютеру», программам, папкам и многому другому.
Вы также можете выключить компьютер с помощью этого меню.
Значок Apple.
Он расположен в верхнем левом углу экрана, и именно здесь вы можете получить доступ к своим «Системным настройкам», «Обновлению программного обеспечения», «Об этом Mac» и многому другому.
Вы также можете выключить компьютер с помощью этого меню.
Различные значки в зависимости от того, какой программный интерфейс вы используете, например. Redhat имеет красный символ. Ubuntu имеет символ Круга друзей.
Эти символы расположены в верхнем левом углу экрана, и именно здесь вы можете получить доступ ко всем своим компьютерным приложениям.
Инструмент поиска
Увеличительное стекло в меню "Пуск".
Увеличительное стекло в правом верхнем углу.
Если вы используете Ubuntu, щелкните значок «Круг друзей».
Панель задач
Расположен в нижней части экрана.
Он содержит ярлыки приложений, дату и время и многое другое.
Расположен в нижней части экрана.
Он содержит ярлыки для приложений, файлов и папок. Называется «док».
Расположен в левой части экрана, приложения работают вертикально.
поиск меню
Урок 8. Общие сведения об операционных системах
Что такое операционная система?
Операционная система — это самое важное программное обеспечение, работающее на компьютере. Он управляет памятью и процессами компьютера, а также всем его программным и аппаратным обеспечением. Это также позволяет вам общаться с компьютером, не зная, как говорить на языке компьютера. Без операционной системы компьютер бесполезен.
Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше об операционных системах.
Ищете старую версию этого видео? Вы все еще можете просмотреть его здесь.
Работа операционной системы
Операционная система (ОС) вашего компьютера управляет всем программным и аппаратным обеспечением компьютера. В большинстве случаев одновременно работает несколько различных компьютерных программ, и всем им требуется доступ к центральному процессору (ЦП), памяти и хранилищу вашего компьютера. Операционная система координирует все это, чтобы убедиться, что каждая программа получает то, что ей нужно.
Типы операционных систем
Операционные системы обычно предустановлены на любом компьютере, который вы покупаете. Большинство людей используют операционную систему, которая поставляется с их компьютером, но можно обновить или даже изменить операционную систему. Тремя наиболее распространенными операционными системами для персональных компьютеров являются Microsoft Windows, macOS и Linux.
Современные операционные системы используют графический пользовательский интерфейс, или GUI (произносится как липкий). Графический пользовательский интерфейс позволяет использовать мышь для нажатия значков, кнопок и меню, и все четко отображается на экране с использованием комбинации графики и текста.
< /p>
Графический интерфейс каждой операционной системы имеет свой внешний вид, поэтому, если вы переключитесь на другую операционную систему, поначалу он может показаться вам незнакомым. Однако современные операционные системы разработаны таким образом, чтобы ими было легко пользоваться, и большинство основных принципов остались прежними.
Майкрософт Windows
Microsoft создала операционную систему Windows в середине 1980-х годов. Было много разных версий Windows, но самыми последними из них являются Windows 10 (выпущена в 2015 г.), Windows 8 (2012 г.), Windows 7 (2009 г.) и Windows Vista (2007 г.).Windows предустановлена на большинстве новых ПК, что делает ее самой популярной операционной системой в мире.
Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими руководствами по основам Windows и конкретным версиям Windows.
macOS
macOS (ранее называвшаяся OS X) – это линейка операционных систем, созданных Apple. Он предварительно загружен на все компьютеры Macintosh или Mac. Некоторые из конкретных версий включают Mojave (выпущена в 2018 г.), High Sierra (2017 г.) и Sierra (2016 г.).
Согласно глобальной статистике StatCounter, на пользователей macOS приходится менее 10 % глобальных операционных систем, что намного меньше, чем процент пользователей Windows (более 80 %). Одна из причин этого заключается в том, что компьютеры Apple, как правило, дороже. Однако многие люди предпочитают внешний вид macOS Windows.
Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим руководством по основам macOS.
Линукс
Linux (произносится как LINN-ux) — это семейство операционных систем с открытым исходным кодом, что означает, что их может модифицировать и распространять кто угодно по всему миру. Это отличается от проприетарного программного обеспечения, такого как Windows, которое может быть изменено только компанией, которой оно принадлежит. Преимущества Linux в том, что он бесплатный и существует множество различных дистрибутивов или версий, из которых вы можете выбирать.
Согласно глобальной статистике StatCounter, на пользователей Linux приходится менее 2% глобальных операционных систем. Однако большинство серверов работают под управлением Linux, поскольку его относительно легко настроить.
Чтобы узнать больше о различных дистрибутивах Linux, посетите веб-сайты Ubuntu, Linux Mint и Fedora или обратитесь к нашим ресурсам Linux. Более полный список можно найти в списке лучших дистрибутивов Linux от MakeUseOf.
Операционные системы для мобильных устройств
Операционные системы, о которых мы говорили до сих пор, были разработаны для работы на настольных и портативных компьютерах. Мобильные устройства, такие как телефоны, планшетные компьютеры и MP3-плееры, отличаются от настольных и портативных компьютеров, поэтому на них работают операционные системы, разработанные специально для мобильных устройств. Примеры мобильных операционных систем включают Apple iOS и Google Android. На снимке экрана ниже вы видите iOS, работающую на iPad.
Операционные системы для мобильных устройств, как правило, не так полнофункциональны, как системы для настольных компьютеров и ноутбуков, и они не могут запускать одно и то же программное обеспечение. Тем не менее, вы по-прежнему можете делать с ними множество вещей, например смотреть фильмы, просматривать веб-страницы, управлять своим календарем и играть в игры.
Чтобы узнать больше о мобильных операционных системах, ознакомьтесь с нашими руководствами по мобильным устройствам.
Читайте также: