Виды операционных систем: чем отличаются открытая и закрытая операционные ОС

Понятие операционной системы

Операционная система (ОС) — это программное обеспечение, управляющее «железом» компьютера и предоставляющее сервисы для запуска приложений. Она играет роль посредника между аппаратным обеспечением компьютера и пользователем, обеспечивает бесперебойную работу процессора, памяти, дисков, клавиатуры, мыши, других периферийных устройств. 

Ключевая функция операционной системы — абстрагирование, то есть сокрытие сложности аппаратного обеспечения от пользователя. Благодаря этому пользователи могут взаимодействовать с компьютером на более высоком уровне, не углубляясь в технические детали. Например, вместо того, чтобы указывать процессору конкретные инструкции для записи данных на диск, человек просто запускает программу, которая взаимодействует с операционной системой, которая, в свою очередь, переводит эти действия в машинный код, понятный процессору.

Разные ОС (Windows, macOS, Linux, Android, iOS) отличаются функционалом, интерфейсом, применением. Выбор зависит от потребностей пользователя, а также от типа устройства.

Из чего состоит ОС

Чтобы понять, как работает операционная система, необходимо разобраться в ее структуре. В ней выделяется несколько основных частей.

Ядро (Kernel) — это «сердце» ОС, которое непосредственно взаимодействует с аппаратным обеспечением, управляя процессором, памятью, устройствами ввода-вывода. Ядро отвечает за базовые функции, такие как управление памятью, планирование задач, обработка прерываний, управление устройствами. Оно обычно работает в привилегированном режиме, имея полный доступ к ресурсам.

Оболочка (Shell) — это интерфейс, через который пользователь взаимодействует с ядром. Она предоставляет команды для управления файлами, запуска программ, настроек. Существуют разные типы оболочек: 

• текстовые (например, Bash в Linux); 
• графические (например, Windows Explorer).

Драйверы устройств (Device drivers) — это программные модули, которые предоставляют ядру возможность управлять конкретными устройствами, такими как принтеры, сканеры, видеокарты. Каждый драйвер содержит инструкции по взаимодействию с определенным устройством, позволяя системе «разговаривать» с ним на его языке. 

Системные утилиты (System utilities) — это набор программ, которые выполняют вспомогательные функции, такие как диагностика, резервное копирование, управление пользователями, группами, оптимизация. 

Библиотеки (Libraries) — это наборы функций, данных, которые используются приложениями для выполнения разных задач. Например, библиотеки могут содержать функции для работы с файлами, графикой, сетью, для обработки текста.

Сервисы (Services) — это программы, которые работают в фоновом режиме, выполняя определенные функции. Например, служба печати управляет печатью документов, а служба обновления — загрузкой и установкой обновлений.

Графический интерфейс пользователя (GUI) — это набор визуальных элементов (иконки, кнопки, окна), позволяющий пользователю запускать и настраивать программы, просматривать файлы.

Все перечисленные компоненты работают вместе, чтобы обеспечить бесперебойную работу операционной системы, а также ее взаимодействие с пользователем. 

Понимание структуры ОС помогает пользователю лучше понять ее работу, а также эффективнее использовать ее возможности.

Задачи и функции операционной системы

Любая операционная система выполняет множество важных задач. Их все можно разделить на несколько категорий.

1. Управление памятью.

• Распределение памяти: система определяет, как распределить доступную память между различными приложениями, работающими одновременно. Она стремится обеспечить достаточное количество памяти для каждого приложения, чтобы оно работало стабильно, без задержек.
• Предотвращение конфликтов: ОС следит за тем, чтобы приложения не конфликтовали друг с другом при доступе к памяти. Она использует различные механизмы, чтобы предотвратить ситуации, когда одно приложение может повредить данные другого.
• Виртуальная память: в некоторых случаях используется виртуальная память, которая позволяет запускать приложения, которые требуют больше памяти, чем доступно физически. Система имитирует дополнительную память, используя для этого жесткий диск.

2. Управление процессором.

• Планирование задач: ОС планирует порядок решения задач, определяя, какое приложение запускается в данный момент, в каком порядке. Она стремится обеспечить максимально эффективное использование процессорного времени, избегая простоя, обеспечивая быстродействие.
• Приоритизация задач: ОС может присваивать разным задачам разный приоритет. Это позволяет обеспечить быстрое выполнение важных задач, а некритичные задачи выполняются, когда доступны свободные ресурсы процессора.
• Переключение задач: ОС постоянно переключает процессор между различными задачами, чтобы обеспечить их плавное выполнение. Пользователь может не замечать этого переключения, так как это делается очень быстро.

3. Управление файлами.

• Организация хранения данных: система отвечает за хранение данных на диске, предоставляя пользователю структуру каталогов и файлов. Также она контролирует создание, удаление, копирование, перемещение файлов, защиту информации от несанкционированного доступа.
• Предоставление доступа: ОС управляет правами доступа к файлам, определяя, какие пользователи могут читать, записывать или удалять файлы.
• Поддержка различных файловых систем, таких как FAT, NTFS, EXT, которые отличаются своей структурой и функциями.

4. Управление периферийными устройствами.

• Обеспечение связи: ОС поддерживает связь приложений с разными устройствами, такими как принтеры, сканеры, веб-камеры, мышь, клавиатура. Она обеспечивает правильную работу каждого устройства, а также предоставляет интерфейсы для их использования.
• Установка драйверов: для работы с каждым устройством требуется собственный драйвер, который содержит инструкции по взаимодействию с этим устройством. Система устанавливает, обновляет драйверы, поддерживая корректную работу “периферии”.
• Регулирование доступа: доступ к устройствам может быть ограничен, например, чтобы предотвратить несанкционированное использование принтера или доступ к веб-камере.

5. Безопасность.

• Защита: система использует различные механизмы для защиты от несанкционированного доступа, такие как пароли, права доступа, шифрование данных, брандмауэры.
• Защита от вирусов и вредоносных программ: ОС предоставляет антивирусные программы, программы удаления вредоносных программ, обнаружения вторжений.
• Обновления безопасности устраняют уязвимости, позволяющие злоумышленникам получить доступ.

Классификация операционных систем

По разрядности

Разрядность операционной системы определяет размер данных, которые процессор может обрабатывать за один раз. Она измеряется в битах, указывая на количество двоичных разрядов, которые процессор использует для представления данных. Разрядность ОС влияет на ее производительность и возможности. 

Раньше были популярны 16-битные и 32-битные версии ОС. 16-битные могли обрабатывать данные размером до 65 536 байт, что ограничивало их возможности. 32-битные, появившиеся в 1990-х годах, могли работать с гораздо большими объемами данных, что сделало их более мощными. Они стали стандартом для стационарных компьютеров и ноутбуков на протяжении многих лет. 

Развитие технологий привело к появлению 64-битных процессоров. В связи с этим 64-битные ОС стали необходимы для полного использования возможностей современного аппаратного обеспечения. Они могут обращаться к большему объему оперативной памяти, что позволяет запускать более требовательные приложения. Они также обеспечивают более высокую скорость обработки данных, что делает работу с компьютером более плавной. 

Сейчас 64-битные операционные системы стали доминирующим стандартом, а 16-битные и 32-битные практически не используются. Все современные модели компьютеров оснащены 64-битными процессорами, а операционные системы разработаны с учетом их возможностей. В будущем, скорее всего, появятся ОС с еще большей разрядностью, но 64 бит — пока что достаточная мощность для большинства задач.

По типу лицензии

Операционные системы, как и любое программное обеспечение, требуют лицензионного соглашения, определяющего условия их использования. Существует несколько основных моделей лицензирования, которые различаются по способу распространения и стоимости лицензии.

• Проприетарные (закрытые). Эта модель лицензирования предполагает, что исходный код является собственностью разработчика и не доступен для свободного использования или модификации. Пользователи получают право использовать программное обеспечение только после оплаты лицензии. Примеры: Microsoft Windows, macOS, iOS. 
• Свободные (открытые): это операционные системы с открытым исходным кодом, который доступен для свободного использования, модификации, распространения. Пользователи могут свободно скачать, а затем установить их без оплаты лицензии. Самыми распространенными примерами здесь являются Linux и Android.
• Коммерческие бесплатные: некоторые виды коммерческих ОС доступны бесплатно, но их разработчики получают прибыль от других источников, например, от рекламы или продажи дополнительных услуг. Одна из версий Windows предоставляется бесплатно для некоммерческого использования.

По области применения

ОС приспособлены к разным типам устройств, областям применения. Существует их классификация по области применения, отражающая технические требования каждой области.

• Настольные: разработаны для персональных компьютеров, ноутбуков, предназначены для работы с приложениями, документами, интернетом. Примеры: Windows, macOS, Linux (в десктопных дистрибутивах).
• Мобильные: разработаны для смартфонов, планшетов. Отличаются более простым интерфейсом, низким потреблением энергии, оптимизированы для сенсорного управления. Примеры: Android, iOS. 
• Серверные: разработаны для серверов, облачных систем. Оптимизированы для высокой надежности, безопасности, многозадачности. Примеры: Windows Server, Linux (в серверных дистрибутивах).
• Встраиваемые: разработаны для устройств с ограниченными ресурсами и специфическими функциями, например, для автомобилей, телевизоров, банкоматов, бытовой техники, промышленных устройств.

Популярные операционные системы

Windows 

Windows — это самая популярная операционная система для компьютеров. Она была разработана компанией Microsoft и впервые выпущена в 1985 году. Windows быстро стала популярна благодаря своему интуитивно понятному графическому интерфейсу, большому ассортименту приложений. 

Windows предлагает широкий спектр функций, включая поддержку разнообразных приложений, удобный интерфейс, интеграцию с другими продуктами Microsoft, а также высокий уровень безопасности. Она также имеет широкую экосистему драйверов, программ, что делает ее удобным выбором для большинства пользователей.

Главные недостатки Windows — высокая стоимость, громоздкие обновления, уязвимость к вирусам и другим вредоносным программам.

На протяжении многих лет Windows доминировала на рынке операционных систем, но в последнее время она сталкивается с конкуренцией со стороны macOS и Linux. Windows остается самой распространенной ОС для стационарных компьютеров, ноутбуков, также она используется в серверных решениях, встраиваемых системах.

MacOS

MacOS — ОС, созданная компанией Apple для своих компьютеров. Известна интуитивно понятным дизайном, быстрым интерфейсом, а также высоким уровнем интеграции с другими устройствами Apple. 

MacOS часто используется для работы с графикой, музыкой, видео. Она поддерживает множество профессиональных приложений, включая Final Cut Pro X, Logic Pro X, Adobe Creative Cloud. Кроме того, macOS известна своей безопасностью. Она имеет встроенные функции безопасности, которые защищают от вирусов, злоумышленников, других угроз. Она также интегрирована с другими устройствами Apple, что делает ее удобной в использовании для владельцев iPhone, iPad, Apple Watch.

Главный недостаток macOS — то, что она работает только на компьютерах Mac. Также она имеет меньший выбор приложений по сравнению с Windows.

Linux

Linux — семейство открытых ОС, известное своей гибкостью, настраиваемостью, широкими возможностями для разработчиков. Она используется в разных областях: от настольных компьютеров и серверов до встраиваемых решений и суперкомпьютеров. 

Основная особенность Linux — открытый исходный код. Это привело к созданию широкого сообщества разработчиков, которые создают и поддерживают разнообразные дистрибутивы в разных странах. Некоторые из них получили международное признание, например, Ubuntu, а некоторые только набирают популярность — например Linux OS Server от Sbertech.

Благодаря открытому исходному коду Linux отличается высокой стабильностью, безопасностью, надежностью, гибкостью, возможностью настройки под конкретные потребности пользователя. Linux поддерживает множество программ с открытым исходным кодом, также есть возможность использования программ для Windows с помощью эмуляции.

Linux может быть сложнее в использовании для новичков, чем Windows, но для тех, кто хочет иметь полный контроль над своим компьютером, использовать его по-своему, эта ОС часто оказывается удобнее всего.

Android

Android — мобильная ОС, разработанная компанией Google. Она основана на ядре Linux, является открытой. Android быстро стал популярен благодаря гибкости, широкому выбору приложений, поддержке на разных устройствах. Он используется на миллионах смартфонов, планшетов, игровых приставок, наручных часов, фитнес-браслетов, произведенных разными компаниями, такими как Samsung, Xiaomi, Huawei, LG и многими другими.

Android предлагает широкий спектр функций, включая удобный интерфейс, поддержку многих языков, доступ к Google Play Store, другим альтернативным магазинам приложений, интеграцию с сервисами Google, такими как Gmail, Google Maps, YouTube. Его можно персонализировать, что позволяет пользователям изменять темы, виджеты, другие элементы интерфейса.

Эта система считается менее безопасной, чем iOS, а также бывает склонна к замедлению работы с течением времени. Тем не менее, Android остается одной из двух самых популярных и успешных мобильных ОС.

iOS

iOS — мобильная ОС от Apple, работающая на iPhone, iPad, iPod touch. Она предлагает удобный интерфейс, доступ к AppStore с миллионами приложений, интеграцию с сервисами Apple: iCloud, Apple Music. Она отличается стабильностью, повышенной безопасностью, но работает только на устройствах Apple. iOS — более закрытая система, чем Android, устройства Apple дороже. Она остается популярной благодаря своему удобству в сочетании с интеграцией с экосистемой Apple.

Как выбрать операционную систему

Сначала определите свои потребности. Что вы планируете делать на компьютере или мобильном устройстве? Вам нужен мощный инструмент для работы с графикой, видео, музыкой? Или же вам нужна простая надежная система для работы с документами, интернетом, повседневными задачами? 

Проанализируйте доступные варианты: 

• Windows — популярная ОС с большим выбором приложений, но она может быть дороже и менее стабильной; 
• macOS — элегантная, интуитивно понятная ОС, подходящая для работы с изображением, видео, звуком, но доступная только на компьютерах Apple; 
• Linux — гибкая настраиваемая операционная система с открытым исходным кодом, но может быть сложнее в использовании для новичков;
• iOS — стабильная безопасная ОС с удобным интерфейсом, но работает только на устройствах Apple;
• Android — популярная мобильная ОС с большим выбором приложений, но она может быть менее безопасной, чем iOS. 

Учитывайте факторы, которые важны для вас. Стоимость, безопасность, стабильность, интеграция с другими устройствами, доступность приложений, настраиваемость, удобство использования — все эти факторы могут влиять на ваш выбор. 

Изучите отзывы и сравнения. Почитайте отзывы других пользователей, сравнения разных ОС, чтобы получить более полное представление об их преимуществах и недостатках. 

Если у вас есть возможность, попробуйте использовать демоверсии, чтобы определить, какая из систем вам больше подходит. 

Окончательный выбор ОС во многом зависит от потребностей конкретного пользователя. Не бойтесь экспериментировать и сочетать разные варианты, пока не найдете самый удобный для вас!