Операционная система

Современные компьютеры состоят из трёх связанных слоёв:
микроархитектура ↔ ISA ↔ операционная система.

Про архитектуру, она же железо, и ISA мы уже написали пятнадцать статей.
Без понимания связи железа и ISA будет трудно понять работу ОС.

Статья про архитектуру и тракт данных.
Обобщающая статья про ISA.

Для программистов ОС — поток команд ISA и команд ОС, они интерпретируются микропрограммой в ПЗУ.

Микропрограмма определяет тип команды и выполняет. Она находится в ПЗУ вместе с BIOS. ОС запускается после успешной проверки BIOS.

О микросхеме ПЗУ и BIOS мы писали в статье о материнской плате.

Для пользователя ОС — видимый и невидимый интерфейс для работы за компьютером. Иконки, курсоры, анимации, шрифты и скрытые за ними механизмы — пользовательский интерфейс.
Пользовательскую часть называют UI — User Interface.

ОС состоит из команд ISA и системных вызовов.
Системные вызовы — вызовы функций ядра ОС. Они занимаются операциями ввода-вывода в файлы и из файлов, чтением и записью данных на устройства ввода-вывода и управлением процессами в ОС.

Системные вызовы складываются в набор команд.
Такой набор называется API — Application Programming Interface.
Пока мы работаем со статьей в текстовом редакторе, он использует API операционной системы для работы с текстом в файле.

Команды ISA выполняются напрямую микропрограммой.
Системные вызовы обрабатывает ядро ОС с помощью команд ISA.

Операционки настраиваются под конкретные задачи, но основа любой ОС состоит из пяти пунктов.

1. Ядро. Запускает все действия, организует работу других программ и работу устройств и контролирует обращения программ к устройствам компьютера.
2. Командный модуль. Принимает запросы от пользователя и исполняет их.
3. Набор драйверов. Они помогают ОС работать с внутренними и внешними устройствами ПК.
4. Сервисные утилиты. Утилиты проверяют устройства и состояние ПК, или работают как дополнение к основному софту.
   Встроенный антивирус — сервисная утилита.
5. Оболочка — графический интерфейс или shell.
   Графический интерфейс — иконки, окна, анимации и шрифты.
   Shell — интерпретатор текстовых команд в команды ОС, все действия прописываются в терминал.

Для конкретных задач существуют конкретные ОС с особенным функционалом, но ниже написаны девять основных функций любой ОС.

1. Выполняет команды программ c помощью системных вызовов.
2. Загружает программы в оперативную память и запускает по желанию пользователя.
3. Поддерживает графический интерфейс.
4. Разграничивает доступ программ к ресурсам компьютера.
5. Даёт нескольким пользователям работать на одном компьютере.
6. Организует работу нескольких программ одновременно.
7. Управляет основной и внешней памятью.
8. Управляет процессами программ.
9. Управляет внешними устройствами.

Следующая статья про страничную организацию памяти.