Комп’ютерна операційна система відповідає за координацію взаємодії між апаратним та програмним забезпеченням, а також виконує ряд інших важливих функцій, таких як керування обробкою процесів і розподілом пам’яті.
Кожен мобільний телефон, комп’ютер або аналогічний електронний пристрій має у своєму складі певне програмне забезпечення, яке можна ідентифікувати як операційну систему. Цей програмний механізм значно підвищує функціональність та зручність використання комп’ютерів і смартфонів.
Серед найбільш поширених операційних систем на ринку виділяються Windows, Linux, macOS, Android, iOS та Ubuntu. Але що можна сказати про інші варіанти?
Насправді, існує значна кількість операційних систем, про які більшість користувачів навіть не здогадується.
Незалежно від того, чи є ви приватною особою, представником малого бізнесу або великої корпорації, правильний вибір операційної системи має критичне значення для забезпечення ефективної роботи.
У цій статті ми детально розглянемо різні типи операційних систем, їхні функції, переваги та недоліки.
Тож почнемо!
Що таке операційна система?
Операційна система (ОС) — це програмне забезпечення, яке керує апаратними ресурсами комп’ютера та забезпечує необхідні сервіси для різноманітних програм.
ОС забезпечує управління фізичними компонентами комп’ютерної системи, включаючи корпус, клавіатуру, мишу, центральний процесор, материнську плату, графічну карту, пристрої зберігання даних, монітор, динаміки, жорсткий диск тощо.
Для управління апаратними функціями, такими як розподіл пам’яті, введення та виведення, ОС виступає посередником між апаратним забезпеченням і програмними додатками.
Аналогічно, ОС керує програмними ресурсами – системним і прикладним програмним забезпеченням, до яких відносяться веб-браузери, драйвери пристроїв, поштові клієнти, бухгалтерські програми, медіаплеєри тощо.
Операційна система відстежує та контролює виконання інших програм, таких як системне та прикладне програмне забезпечення, що функціонують на пристрої.
Основні завдання операційної системи:
- Спрощення використання комп’ютера, дозволяючи користувачам негайно розпочинати роботу без необхідності витрачати час на складне налаштування системи з самого початку.
- Забезпечення ефективного використання системних ресурсів. Операційна система сама виконує необхідні налаштування.
- Створення сприятливих умов для ефективної розробки, впровадження нових функцій і тестування, без необхідності прямого втручання у роботу системи.
- Забезпечення справедливого розподілу ресурсів між різними користувачами та процесами.
Функції операційних систем
- Керування ресурсами: ОС координує використання процесорного часу, пам’яті та інших ресурсів, розподіляючи їх між різними програмами, які одночасно працюють на комп’ютері.
- Керування процесами: ОС відповідає за управління, запуск, зупинку та відновлення програм і процесів. Також контролює час їхнього виконання.
- Керування пам’яттю: ОС керує оперативною пам’яттю комп’ютера, надаючи механізми для ефективнішого використання пам’яті.
- Облік роботи: ОС відстежує використання ресурсів і часу різними користувачами, які виконують свої завдання.
- Безпека: Операційна система створює захищене середовище для програм, даних і користувачів, застосовуючи різноманітні механізми та політики безпеки, такі як шифрування та контроль доступу.
- Керування пристроями: ОС керує пристроями введення та виведення, такими як клавіатури, миші, принтери та дисплеї. Вона також надає інтерфейси та драйвери, необхідні для взаємодії між комп’ютером і зовнішніми пристроями.
- Мережа: ОС забезпечує мережеві можливості, такі як управління мережевими з’єднаннями, обмін ресурсами, обробка мережевих протоколів та встановлення з’єднань між різними мережами.
- Керування файлами: ОС організовує файлову систему, дозволяючи створювати, редагувати та видаляти каталоги і файли.
- Резервне копіювання та відновлення: ОС надає інструменти для резервного копіювання важливих даних і їх відновлення у випадку збоїв, помилок або катастроф.
- Інтерфейс користувача: ОС надає інтерфейс для взаємодії користувачів з пристроєм. Це може бути інтерфейс командного рядка (CLI), графічний інтерфейс користувача (GUI), або комбінація обох.
- Системні виклики: ОС надає системні виклики, які дозволяють програмам взаємодіяти з ОС для доступу до ресурсів. Ці виклики створюють стандартний інтерфейс між операційною системою та додатками, забезпечуючи сумісність та переносимість на різних програмних і апаратних платформах.
- Моніторинг продуктивності: ОС надає інструменти для моніторингу та оптимізації продуктивності системи, включаючи відстеження використання ресурсів, виявлення проблемних місць та аналіз системних показників і журналів.
- Віртуалізація: ОС має можливості віртуалізації, що дозволяють одночасно запускати декілька операційних систем і додатків на одній фізичній машині. Це забезпечує гнучкість при керуванні різними робочими навантаженнями та ефективне використання ресурсів.
- Поділ часу: ОС дозволяє багатьом користувачам одночасно використовувати одну комп’ютерну систему за допомогою механізмів розподілу часу, які забезпечують ефективний і справедливий розподіл ресурсів.
Типи операційних систем
#1. Однозадачна ОС
Однозадачна операційна система, яку також називають однокористувацькою, розроблена для використання на домашніх комп’ютерах. Вона дозволяє лише одному користувачеві виконувати одне завдання одночасно. Ці ОС зазвичай використовуються у бездротових телефонах та пристроях обміну повідомленнями.
Особливості:
- Підтримка завантаження зображень і відео
- Можливість друку документів
- Керування вводом/виводом
- Інтерпретація команд користувача
Переваги:
- Економне споживання пам’яті
- Низька вартість
Недоліки:
- Можливість виконання лише одного завдання одночасно
- Менш складна у порівнянні з іншими ОС
#2. Багатозадачна ОС
Багатозадачна операційна система дозволяє користувачеві одночасно працювати з кількома програмами. Це означає, що один користувач може виконувати кілька завдань одночасно. Такі ОС зазвичай встановлюються на ноутбуках і персональних комп’ютерах. Багатозадачні ОС бувають двох типів:
- Превентивні: ОС виділяє центральний процесорний час, розподіляючи його між різними програмами.
- Кооперативні: Кожен процес має можливість передавати керування центральним процесором іншим процесам у певному порядку, наприклад, клацання зображень під час створення відео.
Особливості:
- Підтримка завантаження зображень під час перегляду відео
- Розподіл ресурсів
- Керування процесами
- Керування файлами
Переваги:
- Економія часу
- Вища продуктивність за менший час
- Економія пам’яті
Недоліки:
- Більші вимоги до дискового простору
- Складніша структура
#3. Пакетна операційна система
Пакетна операційна система не взаємодіє безпосередньо з системою. Вона об’єднує завдання зі схожими вимогами в групи, які називаються пакетами. Оператор сортує завдання за схожістю вимог, наприклад, банківські виписки або системи нарахування заробітної плати.
Особливості:
- Групування завдань за схожістю
- Виконання завдань центральним процесором у встановленій оператором послідовності
Переваги:
- Процесор знає час виконання завдання на етапі його черги
- Менший час простою
- Легке управління великими завданнями
- Можливість використання системи багатьма користувачами
Недоліки:
- Складне налагодження
- Висока вартість
- Завдання, що чекають у черзі, не можуть виконуватися, поки поточне завдання не буде завершено.
#4. Багатокористувацька ОС
Багатокористувацька операційна система дозволяє кільком користувачам одночасно отримувати доступ до різних ресурсів. Цей доступ забезпечується через спільну мережу, що з’єднує різні персональні комп’ютери з єдиною комп’ютерною системою. Таким чином, багато користувачів можуть одночасно працювати з однією машиною.
Особливості:
- Обмін ресурсами
- Поділ часу
- Фоновий доступ
- Невидимість
Переваги:
- Можливість обміну даними між кількома користувачами
- Можливість спільного використання апаратних ресурсів, наприклад, принтерів
- Легкість обміну даними з іншими користувачами
- Систематичні та стабільні послуги
Недоліки:
- Висока вартість налаштування
- Проблеми конфіденційності через передачу даних
- Можливий вплив на загальну продуктивність через одночасну роботу багатьох користувачів
#5. ОС реального часу (RTOS)
Операційна система реального часу (RTOS) — це операційна система, яка гарантує виконання завдань в реальному часі протягом встановленого терміну. Ці системи призначені для використання в пристроях, таких як мікроконтролери та критичні системи.
Особливості:
- Невеликий розмір та легкість у порівнянні зі звичайною ОС
- Висока швидкість реакції
- Планування на основі пріоритетів
- Інформація про часові обмеження
Переваги:
- Максимальний коефіцієнт використання систем та пристроїв
- Мінімальний час, потрібний для переміщення завдань
- Фокус на виконанні програм
- Невеликий розмір, що дозволяє легко вбудовувати в системи
Недоліки:
- Обмежена кількість виконуваних завдань
- Використання складного алгоритму
- Мінімальне перемикання завдань
#6. Мережева операційна система
Мережева операційна система — це система, що об’єднує кілька комп’ютерів і пристроїв у мережу та дозволяє їм обмінюватися ресурсами. Вона створює та керує обліковими записами користувачів, контролює доступ до ресурсів, забезпечує зв’язок між пристроями та моніторинг мережі.
Особливості:
- Спільне використання баз даних і файлової системи
- Створення резервних копій
- Мережевий зв’язок
- Обмін програмами та принтерами в одній мережі
- Функції безпеки, такі як контроль доступу та автентифікація
Переваги:
- Можливість віддаленого доступу до серверів з різних місць
- Високий рівень безпеки
- Стабільність
Недоліки:
- Висока вартість
- Необхідність регулярного обслуговування
- Залежність від центрального розташування
#7. Розподілена ОС
Розподілена ОС — це об’єднання кількох автономних комп’ютерів, фізично відокремлених, але об’єднаних централізованою мережею. Ці системи можуть обмінюватися даними, отримувати доступ до файлів та ресурсів, а також виконувати різні завдання.
Особливості:
- Обмін ресурсами
- Паралелізм
- Масштабованість
- Відмовостійкість
- Неоднорідність
- Прозорість
- Відкритість
Переваги:
- Краще співвідношення ціни та якості
- Гнучкість
- Вища доступність та надійність
- Розширюваність
Недоліки:
- Перевантаження мережі, якщо кілька вузлів одночасно намагаються передати дані
- Недостатність відповідного програмного забезпечення
- Можливі проблеми з безпекою через легкість доступу
#8. Мобільна ОС
Мобільна операційна система — це система, яка дозволяє планшетам, смартфонам та іншим подібним пристроям легко запускати різні програми та додатки. Вона створює інтерфейс між програмними функціями та апаратними компонентами. При ввімкненні вона представляє плитки, іконки, інформацію, доступ до програм тощо.
Особливості:
- Управління пристроєм
- Планування або керування процесором
- Управління пам’яттю
- Забезпечення безпеки (паролі, сканування відбитків пальців тощо)
- Керування файлами
- Виявлення помилок
- Відстеження продуктивності системи
Переваги:
- Зручність для користувача
- Легкість
- Можливість налаштування пристрою під потреби користувача
- Часті оновлення
Недоліки:
- Більшість мобільних ОС розроблено для конкретного обладнання, наприклад, Apple iOS
- Вразливість до порушень безпеки
- Обмежений час роботи акумулятора
- Необхідність ручного оновлення апаратного забезпечення при виході нової версії
#9. Вбудована ОС
Вбудована операційна система призначена для виконання завдань на певному пристрої, але не на комп’ютері. Її основна мета — виконання коду, що забезпечує функціонування пристрою. Ця система робить апаратне забезпечення доступним для програмного забезпечення.
Особливості:
- Робота в реальному часі
- Низька вартість виробництва
- Суворі обмеження розробки
- Механізми захисту
Переваги:
- Портативність
- Менші вимоги до апаратного забезпечення
- Висока швидкість у порівнянні з іншими ОС
- Передбачуваність
Недоліки:
- Необхідність значної модифікації
- Кастомізація займає більше часу
- Менше можливостей оптимізації
#10. ОС віртуалізації
ОС віртуалізації використовує програмне забезпечення, що імітує функціональність апаратного забезпечення у віртуальній системі. Це дозволяє ІТ-організаціям керувати кількома операційними системами та дозволяє апаратному забезпеченню виконувати кілька ОС одночасно.
Особливості:
- Розподіл ресурсів
- Легкість
- Масштабованість
- Просте управління
- Портативність
- Безпека
Переваги:
- Підвищення ефективності використання ресурсів
- Значне зниження собівартості
- Швидке розгортання
Недоліки:
- Ризики безпеки через спільне використання хост-ОС контейнерами
- Обмежена ізоляція
- Складність налаштування та управління, необхідність додаткових знань і навичок
- Обмежений доступ до обладнання
#11. Хмарна ОС
Хмарна ОС розроблена для роботи у віртуалізованих та хмарних середовищах. Вона керує роботою кількох віртуальних машин. Її функції можуть змінюватися залежно від використовуваних хмарних сервісів і віртуального середовища.
Хмарна ОС керує роботою, виконанням та обробкою різних віртуальних інфраструктур, віртуальних машин і серверів.
Особливості:
- Легке масштабування відповідно до вимог
- Інтеграція функцій безпеки, таких як двофакторна автентифікація
- Інтеграція сучасних рішень
- Функції резервного копіювання та відновлення
Переваги:
- Більша гнучкість, використання будь-де та будь-коли
- Прискорення процесу розробки завдяки швидкому розгортанню
- Економічність (оплата за використані ресурси)
- Простіший доступ з будь-якого пристрою
Недоліки:
- Складність інтеграції з існуючими системами
- Непередбачені витрати
- Ризики безпеки, такі як онлайн-загрози та конфіденційність даних
- Можливі простої у разі стихійних лих
Популярні операційні системи
Ось деякі з найбільш популярних операційних систем у світі:
ОС Windows
Операційна система Windows — це графічна операційна система розроблена компанією Microsoft. Вона дозволяє користувачам легко працювати з комп’ютерними системами, зчитувати та зберігати дані, підключатися до Інтернету, грати в ігри, переглядати відео та запускати різноманітні програми. Windows доступна як для професійного, так і для персонального використання.
Згідно з даними StatCounter, Windows є найпоширенішою ОС у світі для персональних комп’ютерів з часткою ринку 69,51% станом на липень 2023 року.
macOS
macOS — це Unix-подібна операційна система, розроблена компанією Apple Inc. Вона використовується на комп’ютерах Apple Mac. Завдяки оптимізації ОС під конкретне обладнання, macOS швидко реагує на запити.
Крім того, це друга найпоширеніша ОС у світі в категорії персональних комп’ютерів з часткою ринку 20,44%.
Linux
Linux — це операційна система з відкритим вихідним кодом, яка безпосередньо керує системними ресурсами та обладнанням, таким як пам’ять, сховище та ЦП.
Linux розташовується між апаратним забезпеченням та програмами, дозволяючи фізичним ресурсам та програмному забезпеченню виконувати роботу. За популярністю вона займає третє місце після Windows і macOS у світовому використанні ОС на персональних комп’ютерах з часткою ринку 3,24%.
Ubuntu
Це операційна система на базі Linux (Debian), яка в основному складається з відкритого та безкоштовного програмного забезпечення. Ubuntu випускається у версіях для настільних комп’ютерів, ядра та серверів для пристроїв і роботів IoT. Це популярна ОС для хмарних обчислень.
Android
Android — це мобільна ОС на базі Linux, яка працює на планшетах та смартфонах. Платформа використовує ядро Linux, веб-браузер, програми кінцевого користувача та графічний інтерфейс користувача. Вона використовує мову Java для написання коду, а також інші мови.
Основна мета Android – забезпечити якісний досвід для кінцевих користувачів, що робить її дуже ефективною. Це також найпопулярніша ОС у світі в категорії мобільних ОС з часткою ринку 70,9%, за даними StatCounter.
iOS
Apple iOS — це мобільна операційна система, розроблена та продана компанією Apple Inc. Вона працює на мобільних пристроях Apple і є другою за популярністю мобільною ОС після Android з часткою ринку 28,36%, згідно з даними StatCounter. iOS забезпечує стільниковий зв’язок, підтримку Bluetooth, Wi-Fi та VPN.
Висновок
На ринку представлено багато різноманітних операційних систем, кожна з яких має свій набір функцій і можливостей, а також свої переваги та недоліки.
При виборі операційної системи для ваших потреб, ретельно проаналізуйте ваші вимоги та бюджет. Оптимальна ОС повинна ефективно керувати пам’яттю і сховищем даних, захищати вашу конфіденційність, забезпечувати безпеку даних і відповідати вашим фінансовим можливостям.
Також ви можете розглянути використання безкоштовних операційних систем для тестування на проникнення та проведення цифрових розслідувань.