4 подписчика

Введение в ОС

21 июня 202421 июн 2024

13 мин

В повседневной жизни вы наверняка встречали операционные системы (ОС) Windows, macOS или Linux.

Определение
Операционная система (ОС) — это комплекс программного обеспечения, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, организацию работы с файлами и выполнение прикладных программ, а также осуществляющий взаимодействие пользователя с устройством. ОС выполняет следующие основные функции:

Управление аппаратными ресурсами: координирует работу центрального процессора, оперативной памяти, устройств ввода-вывода и других аппаратных компонентов.
Управление файлами: предоставляет средства для хранения, организации, поиска и доступа к данным на различных носителях информации.
Управление процессами: распределяет вычислительные ресурсы между выполняемыми программами, обеспечивает их многозадачность и синхронизацию.
Интерфейс пользователя: предоставляет графический или командный интерфейс для взаимодействия пользователя с системой.
Безопасность и защита данных: обеспечивает контроль доступа к ресурсам системы и защиту данных от несанкционированного доступа и сбоев.

Таким образом, операционная система играет ключевую роль в функционировании компьютера, выступая в роли посредника между аппаратной частью и пользовательскими приложениями.

Основные функции ОС

Исполнение запросов программ: обеспечение выполнения запросов и команд, поступающих от приложений, и управление их выполнением.
Загрузка программ в оперативную память и их выполнение: организация загрузки программ в оперативную память и их исполнение, а также управление процессами.
Стандартный доступ к периферийным устройствам: обеспечение стандартных методов взаимодействия с периферийными устройствами, такими как клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры и другие.
Управление оперативной памятью: эффективное распределение и управление оперативной памятью между выполняемыми процессами, а также обеспечение защиты памяти.
Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях: организация хранения и доступа к данным на жестких дисках, SSD, флеш-накопителях и других энергонезависимых носителях.
Обеспечение пользовательского интерфейса: предоставление графического (GUI) или командного (CLI) интерфейса для взаимодействия пользователя с системой.
Сохранение информации об ошибках системы: логирование и хранение информации о системных ошибках и сбоях для последующего анализа и устранения неисправностей.

История развития

Первая операционная система
В начале 1950-х годов была разработана GM-NAA I/O (General Motors and North American Aviation Input/Output System). Разработчик: General Motors Research Laboratories.

Введение в ОС

Цель: Разработана для управления работой компьютера IBM 701.
Особенности: Обеспечивала базовые функции управления задачами и вводом-выводом, была одной из первых попыток автоматизировать выполнение последовательности задач.

Первая широко признанная ОС
Самая первая операционная система, которая получила широкое признание, была OS/360, разработанная компанией IBM в середине 1960-х годов для компьютеров серии IBM System/360. OS/360 стала значительной вехой, так как предоставила возможности многозадачности и работы с несколькими пользователями, а также стандартизированный интерфейс для программирования и управления вычислительными ресурсами.

Разработчик: IBM.
Цель: Для компьютеров серии IBM System/360.
Особенности: Стала значительной вехой в истории операционных систем, так как предоставляла многозадачность и работу с несколькими пользователями, стандартизированный интерфейс для программирования и управления вычислительными ресурсами.

Переломный момент
В истории всегда будут присутствовать переломные моменты в сфере операционных систем, и одним из таких моментов являются 70-е и 80-е годы.

В 1969-1970 годах появилась операционная система UNIX. Несмотря на то что система имела открытый исходный код, она никогда не была бесплатной, однако для научных целей её можно было приобрести по весьма привлекательной цене. Именно так она попала в Калифорнийский университет в Беркли.

Университет полюбил операционную систему и начал активно разрабатывать свое программное обеспечение, совместимое с UNIX. Все программные обеспечения выпускались под лицензией Berkeley Software Distribution (BSD) и продавались по рекордно низким ценам для того времени.

Компания Bell Labs видела в этом упущенную выгоду и вступила в борьбу за возвращение прав на модификацию операционной системы. В итоге результатом этих судебных тяжб стала полная коммерциализация UNIX. Эти события хорошо объясняют факт рыночного влияния на развитие операционных систем, так как стоимость лицензии монополиста того времени достигала более 10 000 долларов, что в свою очередь могло превышать стоимость самого оборудования.

Разработчики: Кен Томпсон, Деннис Ритчи и другие сотрудники Bell Labs.
Цель: Создание многопользовательской, многозадачной операционной системы для научных и исследовательских нужд.
Особенности:

Многозадачность: UNIX поддерживает выполнение нескольких процессов одновременно.
Многопользовательская система: Несколько пользователей могут работать на одном компьютере одновременно, с отдельными учетными записями и правами доступа.
Файловая система: Иерархическая файловая система, которая стала стандартом для многих последующих ОС.
Простота и гибкость: UNIX был разработан как модульная и расширяемая система, что позволило легко адаптировать и улучшать её.
Язык программирования C: UNIX был переписан на языке C, что сделало его переносимым и независимым от аппаратного обеспечения.
Интерфейс командной строки: Предоставляет мощные инструменты для управления системой и написания скриптов

Начало конца монополии UNIX
В начале 1980-х годов монополия UNIX изменила культуру академической разработки. Университет Беркли перестал быть местом для открытого обмена идеями и программными инструментами. Свободное распространение программ не имело под собой легальной основы, а большая часть таких продуктов считалась публичным достоянием, что не мешало коммерциализировать их модифицированные версии. Более того, разработка проприетарных систем ограничивала распространение продукта и требовала от пользователя приобретения коммерческого программного обеспечения.

Ричард Столлман работал программистом в лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института

Massachusetts Institute of Technology(MIT)

Linux
Все ранее упомянутые изменения произошли на глазах Ричарда Столлмана, что, скорее всего, и повлекло за собой его отказ от планов получения дальнейшего научного образования. Однако он остался в MIT вплоть до января 1984 года, после чего оставил работу, чтобы посвятить себя проекту GNU, который он основал с группой энтузиастов в сентябре 1983 года.

Целью проекта стало разработать достаточно свободного программного обеспечения, чтобы обойтись без программного обеспечения, которое не является свободным. В 1985 году был написан Манифест GNU, в котором программистам было предложено поучаствовать в любом аспекте проекта, который их интересовал. Люди могли жертвовать средства, компьютерные компоненты или даже своё время для написания кода.

Проект GNU разрабатывал совместимые с UNIX утилиты и библиотеки с открытым исходным кодом под лицензией General Public License (GPL), которая не предполагала коммерческого использования. Но чтобы стать полностью независимыми от UNIX, проекту требовалось собственное ядро. Это ядро было выпущено финским студентом Хельсинкского университета Линусом Торвальдсом 17 сентября 1991 года и получило название Linux.

Разработчик: Линус Торвальдс.
Цель: Создание свободной и открытой операционной системы, которая предоставляла бы функциональность UNIX на персональных компьютерах.
Особенности:

Открытый исходный код: Linux распространяется под лицензией GPL (General Public License), что позволяет пользователям изучать, изменять и распространять код.
Многозадачность: Поддержка выполнения нескольких процессов одновременно.
Многопользовательская система: Несколько пользователей могут одновременно работать на одном компьютере с отдельными учетными записями и правами доступа.
Модульность: Ядро Linux и его компоненты могут быть легко изменены и расширены, что делает систему гибкой и настраиваемой.
Широкая поддержка оборудования: Поддержка множества различных аппаратных платформ, от персональных компьютеров до суперкомпьютеров и встраиваемых систем.
Сообщество и поддержка: Активное сообщество разработчиков и пользователей, которое способствует быстрому развитию и улучшению системы.
Дистрибутивы: Различные версии Linux, известные как дистрибутивы (например, Debian, Ubuntu, Red Hat), которые предоставляют готовые решения для разных потребностей и задач.
Совместимость с UNIX: Большинство программ и инструментов, написанных для UNIX, могут работать на Linux, что делает его привлекательным для разработчиков и системных администраторов.

На данном этапе мы узнали о самой поздней, но важной в развитии операционной системе. Давайте вернемся обратно в 1970-е годы.

macOS
В конце 1970-х годов Стив Джобс и его друг Стив Возняк разработали один из первых персональных компьютеров, обладавший большим коммерческим потенциалом. Компьютер Apple II стал первым массовым продуктом компании Apple, созданной по инициативе Стива Джобса. Позже Джобс увидел коммерческий потенциал графического интерфейса, управляемого мышью, что привело к появлению компьютеров Apple Lisa и, год спустя, Macintosh (Mac).

Здесь мы знакомимся с первой операционной системой от Apple, которая была выпущена в 1984 году под названием Macintosh System Software (также известная как System 1).

На следующий год, проиграв борьбу за власть с советом директоров, Стив покинул Apple и основал компанию NeXT, разрабатывавшую компьютерную платформу для вузов и бизнеса. В 1986 году он приобрёл подразделение компьютерной графики кинокомпании Lucasfilm, превратив его в студию Pixar.

Следующее событие, связанное с операционной системой, переносит нас на 10 лет вперёд, в 1996 год. К этому времени компания Apple находилась в критическом состоянии, близком к банкротству, по ряду причин.

Трудности с разработкой новой операционной системы для Mac привели к покупке NeXT компанией Apple в 1996 году для использования ОС NeXTSTEP в качестве основы для Mac OS X. В рамках сделки Джобс получил должность советника Apple. К 1997 году Джобс вернул контроль над Apple, возглавив корпорацию. Под его руководством компания была спасена от банкротства и через год стала приносить прибыль. В течение следующего десятилетия Джобс руководил разработкой iMac, iTunes, iPod, iPhone и iPad, а также развитием Apple Store, iTunes Store, App Store и iBookstore. Успех этих продуктов и услуг, обеспечивший несколько лет стабильной финансовой прибыли, позволил Apple стать в 2011 году самой дорогой публичной компанией в мире.

Mac OS была важным этапом в развитии операционных систем, и она продолжила развиваться до современного macOS, сохраняя основные принципы удобства использования, стабильности и интеграции с экосистемой Apple.

Разработчик: Apple Inc.
Цель: Предоставление графического интерфейса и простоты использования для персональных компьютеров Macintosh.
Особенности:

Графический интерфейс: Mac OS была одной из первых операционных систем, которая предлагала полностью графический пользовательский интерфейс, известный как GUI (Graphical User Interface).
Иконки и окна: Окна, меню и иконки делали работу с компьютером более интуитивно понятной для пользователей.
Мультитаскинг: Поддержка выполнения нескольких приложений одновременно через механизмы, предоставленные системой.
Приложения: Включение встроенных приложений, таких как текстовый процессор и рисовальная программа, которые стали стандартным набором для пользователей Macintosh.
Расширяемость и совместимость: Возможность установки дополнительных приложений и аппаратных устройств, что расширяло функциональность компьютеров Macintosh.
Обновления и развитие: Последующие версии Mac OS, такие как System 6, System 7 и далее, вносили улучшения в интерфейс, производительность и функциональность системы.

Windows
История разработки операционной системы Windows от компании Microsoft является одной из самых значимых и продолжительных в мире программного обеспечения. Компания начала свою историю в 1975 году, когда друзья-студенты Гарварда Билл Гейтс и Пол Аллен, прочитав опубликованную 1 января 1975 года в журнале Popular Electronics статью о новом персональном компьютере Altair 8800, разработали для него интерпретатор языка Basic. Через месяц, 1 февраля, было подписано лицензионное соглашение с компанией Micro Instrumentation and Telemetry Systems (MITS), производителем этого ПК, об использовании Basic в составе ПО для Altair. В начале 1980-х годов пути двух основателей компании разошлись.

В 1981 году компания выпустила MS-DOS, которая являлась переименованной версией 86-DOS, написанной Тимом Патерсоном из Seattle Computer Products. Разработка 86-DOS заняла всего шесть недель и представляла собой клон CP/M от Digital Research, портированный для использования на процессоре 8086 и содержащий всего два отличия от оригинала:

улучшенную логику буферизации дисковых секторов;
новую файловую систему FAT12.

Первая версия 86-DOS вышла в августе 1980 года. Согласно подписанному в ноябре 1980 года договору с IBM, Microsoft требовалось предоставить операционную систему для нового компьютера IBM PC, основанного на процессоре Intel 8086. Для этого Microsoft в мае 1981 года наняла Тима Патерсона для завершения адаптации 86-DOS к прототипу IBM PC, а затем в июле того же года полностью выкупила права на 86-DOS 1.10 за 75 тыс. долларов. Microsoft сохранила нумерацию версий, но переименовала ОС в MS-DOS. В августе 1981 года лицензированная корпорацией IBM MS-DOS 1.10/1.14 под наименованием PC DOS 1.0 начала поставляться с новыми персональными компьютерами IBM PC.

В 1984 году Microsoft разработала программное обеспечение (интерпретатор Basic, Word, электронные таблицы Multiplan) для нового компьютера Apple Macintosh, благодаря чему выручка за этот год достигла 100 млн долларов. Однако главной инновацией Macintosh был графический интерфейс пользователя, который значительно упрощал работу на компьютере.

Гейтс решил позаимствовать эту идею для своей MS-DOS. Под влиянием успеха графического интерфейса Macintosh Microsoft также начала разработку своей графической оболочки Windows 1.0, которая вышла 20 ноября 1985 года. На её разработку ушло 110 тыс. часов работы программистов. Хотя операционная система получилась менее функциональной, чем GUI Apple, она заложила основу для дальнейшего развития и улучшений.

В том же году была выпущена программа Excel, улучшенная модификация электронных таблиц Multiplan.

Windows 2.0 (1987):
Вторая версия Windows внедрила улучшенный интерфейс с поддержкой наложения окон, новые приложения и расширенные графические возможности. Эта версия также ввела горячие клавиши и улучшенную поддержку памяти.

Windows 3.0 (1990) и Windows 3.1 (1992):
Windows 3.0 стала первой популярной версией, привнесшей массовую доступность и признание пользователей. Она предложила значительные улучшения в интерфейсе пользователя, включая поддержку TrueType шрифтов, встроенные игры и мультимедийные возможности. Windows 3.1 добавила дополнительные функции и стабильность.

Революция ОС
Ох уж эти лихие 90-е! Первая версия Linux была выпущена 17 сентября 1991 года, а Советский Союз прекратил своё существование 26 декабря 1991 года. С появлением Linux проект GNU приобрёл собственное ядро и стал первой в мире свободной операционной системой. Лицензия GPL предоставляла равные возможности для всех разработчиков, так как больше не нужно было приобретать дорогостоящую лицензию. GNU переживал подъём.

И тут я не просто так упомянул про СССР. Дело в том, что для людей постсоветского Союза после его распада были важны другие ценности, нежели развитие информационных технологий. В свою очередь, это породило большее пристрастие к пиратству, а ценности проекта GNU были спрятаны в глубокий ящик.

В заключение
Давайте будем честны и вспомним, какая операционная система у нас стояла до 2010 года и на каких правах.

Ниже перечислен список фильмов, основанных на реальных событиях по текущей теме: