Источник
Operating system
Роль операционных систем, ключевые функции и виды ОС.
Операционная система — это интерфейс между приложениями и компьютерным железом. Она управляет всей машинерией: процессами, памятью, файлами, устройствами, сетью и безопасностью.
Ключевые обязанности ОС
- Планирование процессов и потоков (CPU scheduling).
- Управление памятью и адресными пространствами.
- Файловые системы, доступ к данным и буферизация.
- Управление устройствами через драйверы.
- Сетевой стек и базовая безопасность (права, изоляция, учетные записи).
User space и kernel space
User space изолирует приложения, а kernel space содержит ядро и драйверы. Переход между ними происходит через системные вызовы.
User space vs kernel space
Выберите шаг, чтобы увидеть, где выполняется работа и как ОС взаимодействует с железом.
User space
Kernel space
Device drivers
Драйверы устройств переводят запросы ОС в команды железа.
Hardware
CPU, RAM, диски, сеть, периферия.
Активный шаг
Нажмите «Старт», чтобы пройти путь выполнения программы.
Как выполняются пользовательские программы
Жизненный цикл процесса
- Загрузка исполняемого файла и создание процесса.
- Выделение виртуального адресного пространства и страниц памяти.
- Планировщик ядра выдаёт квант CPU и переключает контекст.
- Системные вызовы переводят выполнение в kernel space для I/O.
- Прерывания возвращают результат и управление в user space.
Роль драйверов
- Драйвер получает запрос от ядра (например, запись файла или отправка пакета).
- Переводит универсальный запрос ОС в команды контроллера устройства.
- Обрабатывает прерывания и сообщает ядру о завершении операции.
Распространённые операционные системы
Android
Смартфоны и мобильные устройства.
- Мобильная ОС на базе Linux
- Широко распространена на смартфонах
Windows
Настольные ПК, корпоративные рабочие станции, игры.
- Широкая совместимость с ПО и драйверами
- Стандарт в офисной среде
iOS / iPadOS
Мобильные устройства Apple и планшеты.
- Жесткая модель безопасности
- Глубокая аппаратная оптимизация
macOS
Компьютеры Apple, разработка, креативные индустрии.
- UNIX-подобная база
- Тесная интеграция с экосистемой Apple
Linux
Серверы, облака, контейнеры, десктопы.
- Открытый исходный код и множество дистрибутивов
- Доминирует в серверной и суперкомпьютерной среде
Embedded / Real-time OS
Встроенные системы, промышленность, автомобилестроение.
- Детерминированные задержки
- Примеры: QNX, VxWorks, RIOT, TinyOS
Практический вывод
Понимание того, как ОС управляет ресурсами, помогает проектировать приложения под реальные ограничения железа: планирование CPU, границы памяти, особенности хранения и стоимость I/O.