2.1.

Поняття операційної системи

Ви вже знаєте, що програмне забезпечення поділяється на прикладне, системне та програмне. В рамках цього параграфа більш детально розглянемо системне програмне забезпечення. А саме, що таке операційні системи та їхні різновиди.

Операційна система — це набір програм, який забезпечує зв’язок між пристроями і прикладними програмами та керує пристроями, обчислювальними процесами і ресурсами.

На схемі вище видно, що операційна система взаємодіє з апаратним забезпеченням та прикладними програмами, які, у свою чергу, взаємодіють з користувачем. Отже, операційна система є ключовим компонентом комп’ютерної системи, який утворює прошарок між прикладними програмами та апаратним забезпеченням.

Операційна система виконує такі завдання: завантаження програм в оперативну пам’ять; виконання програм;

забезпечення доступу до пристроїв уведення-виведення; керування оперативною пам’яттю; керування доступом до даних на жорстких дисках; надає інтерфейс користувача.

Проте не всім обчислювальним пристроям потрібна операційна система. Наприклад, без неї працюють вбудовані комп’ютери, які застосовуються в побутових приладах, автомобілях, різноманітному устаткуванні. Ці пристрої постійно виконують лише одну програму, яка запускається на виконання, коли їх вмикають.

Необхідність в операційній системі виникає, коли обчислювальна система має виконувати багато завдань та коли користувачу потрібно надати можливість керувати виконанням окремих програм.

Сьогодні найпоширенішими операційними системами для настільних комп’ютерів і серверів є Windows, Linux та Mac OS різних версій. Для смартфонів та планшетів також розроблено спеціальні операційні системи, їх називають мобільними. Типовими представниками цих систем є Android та iOS.

Найчастіше операційні системи класифікують за такими ознаками:

за цільовим пристроєм — існують операційні системи для потужних комп’ютерів-серверів, для персональних комп’ютерів, мобільних пристроїв;

за кількістю програм, що виконуються одночасно, — розрізняють однозадачні та багатозадачні операційні системи; за типом інтерфейсу — з текстовим інтерфейсом і графічним; за кількістю розрядів даних, що обробляються одночасно — ця класифікація ґрунтується на розрядності процесорів. Найбільш поширеними є 32-розрядні та 64-розрядні. Скористатися перевагами більшої розрядності можна за умови, що операційна система та прикладні програми розроблені спеціально для процесора з такою розрядністю.

2.2.

Складові операційної системи

Операційна система має такі складові: ядро, що містить планувальник, який керує розподілом ресурсів; драйвери пристроїв, які допомагають керувати обладнанням; мережева підсистема; файлова система; системні бібліотеки;

оболонка з утилітами (інтерфейс користувача).

Одні з цих складових постійно перебувають в оперативній пам’яті комп’ютера, поки він працює, інші завантажуються і запускаються на виконання лише за потреби.

Зауважимо, що операційна система — дуже складний програмний продукт, який потребує обережного ставлення. Тому не видаляйте файлів, призначення яких вам невідоме, не порушуйте процес завантаження системи і не змінюйте налаштування, якщо не впевнені в результаті.

Дізнайтеся більше про процес завантаження комп'ютера.

2.3.

Драйвери

Важливою складовою системного програмного забезпечення є драйвери.

Драйвери — це спеціалізовані програми, з допомогою яких забезпечується доступ програм до апаратного забезпечення.

Драйвер потрібен для використання будь-якого пристрою комп’ютера (як зовнішнього, так і внутрішнього). Пояснюється це тим, що в операційній системі реалізовано принцип абстрагування від апаратного забезпечення й для керування пристроєм певного типу (наприклад, принтером) вона застосовує стандартний набір команд. Драйвер приймає ці команди, перетворює їх на команди, «зрозумілі» пристрою певної моделі, та надсилає йому. Неважко здогадатися, що цей підхід значно спрощує підключення до комп’ютера нових пристроїв, адже для цього виробникам достатньо створити відповідний драйвер, а користувачам — установити його у своїй системі.

Зараз завдяки технології Plug and Play («підключай і працюй») багато операційних систем самі розпізнають підключені до комп’ютера пристрої та встановлюють для них драйвери, а отже, користувачам не потрібно цього робити.

2.4.

Утиліти

До системного програмного забезпечення відносять також утиліти.

Утиліти — це спеціалізовані програми, призначені для обслуговування та оптимізації роботи операційної системи.

Вони виконують такі завдання, як захист від вірусів, догляд за жорстким диском, моніторинг роботи комп’ютера, точне настроювання його параметрів тощо.

2.5.

Файлова система

Звичайні користувачі безпосередньо не взаємодіють з такими компонентами операційної системи, як ядро або системні бібліотеки, натомість із файловою системою та інтерфейсом користувача стикаються повсякчас.

Ви, звичайно, знаєте, що файлом називають іменовану сукупність даних, яка зберігається на зовнішньому запам’ятовуючому пристрої і пересилається та обробляється як єдине ціле. Файл може містити програму, числові дані, текст, закодоване зображення тощо.

Порядок, що визначає спосіб організації, зберігання та іменування файлів на носіях даних, називають файловою системою.

Забезпечують такий порядок відповідні програми, які входять до складу операційної системи. Зазначимо, що поняття файлової системи застосовується не лише до комп’ютерів, а й до інших пристроїв, оснащених носіями даних (цифрових камер, мобільних телефонів, електронних книжок тощо).

Розглянемо функції файлової системи. Файлова система: організовує кластери у файли і каталоги; відслідковує, які кластери зайняті, вільні або пошкоджені; відслідковує призначення імен файлам; надає можливість упорядковувати файли за каталогами; надає засоби для керування файлами (видалення, копіювання тощо);

забезпечує шифрування файлів; надає можливості керувати доступом до файлів; надає програмам засоби для запису даних у файли.

Одне із завдань файлової системи — забезпечити ефективне використання фізичного простору носія. Це досягається завдяки тому, що фізично файли розташовуються на ньому не суцільними великими масивами, а невеликими блоками — кластерами. Такий підхід дозволяє уникнути ситуації, коли внаслідок видалення файла на диску утворюється порожній простір і його не можна заповнити, оскільки неможливо підібрати файл, що має такий самий обсяг. Під час зберігання файла на диску саме драйвери файлової системи забезпечують такий його запис.

Файлова система також визначає довжину імені файла, допустимі в іменах символи, максимально можливий обсяг файла, набір його атрибутів (властивостей).

Для впорядкування файлів на пристроях файлова система надає можливість створювати структури каталогів. У системі Windows їх називають папками (за аналогією з канцелярськими папками). Каталог — це іменований об’єкт файлової системи, який може містити файли та інші каталоги.

Загалом існує понад п’ятдесят файлових систем, які різняться підходами до іменування файлів, методами організації їх у каталоги та додатковими можливостями, такими, як шифрування файлів чи встановлення обмежень на доступ до них.

2.6.

Форматування носіїв даних

Файлова система перед першим використанням носія має відповідним чином його підготувати, зокрема визначити, в якій ділянці розміщуватиметься перелік файлів і каталогів та якими будуть кластери. З цією метою нові носії завжди піддають форматуванню.

Форматування — це розмітка пристроїв зберігання файловою системою.

Розмітка носіїв з лазерним способом запису виконується під час запису даних на них. Форматують також пристрої, на яких уже є дані. При цьому можливі такі варіанти:

повне форматування — передбачає повторну розмітку диска, а тому всі дані, що містяться на ньому, знищуються; швидке форматування — очищуються кореневий каталог і таблиці розміщення файлів, дані в кластерах залишаються, а отже, існує можливість їх відновлення.

Практично кожному користувачеві доводиться форматувати свою флешку, а тому розглянемо послідовність дій, які потрібно виконати для цього.

1. Вставити флешку в роз’єм порту USB.

2. Відкрити вікно Цей комп’ютер.

3. У контекстному меню флеш-накопичу-вача вибрати команду Форматувати... .

4. У вікні Формат задати параметри форматування.

5. Натиснути кнопку Почати. Потім натиснути кнопку Закрити.

ВПРАВА 2

Виконати в середовищі PowerPoint завдання, описані у примітках у файлі Вправа_2.pptx.

Контрольні запитання та завдання

1. Наведіть приклади системного програмного забезпечення.

2. Які існують види операційних систем? Назвіть приклади.

3. Які складові операційної системи? Яка роль кожної з них?

4. Що таке драйвери?

5. Які програми-утиліти ви знаєте?

6. Які завдання виконує файлова система?

7. Яке призначення має операція форматування носія даних?

Питання для роздумів

1*. Чому, на вашу думку, спостерігається поступове стирання відмінностей між настільними та мобільними ОС?

2**. Чому смартфони та планшетні ПК постачаються з установленою ОС?

Завдання для досліджень

1. З’ясуйте, яку ОС установлено на вашому мобільному пристрої. 2*. Знайдіть інформацію про операційну систему Linux. Які переваги та недоліки має ОС Linux порівняно з Windows?

 

 

Це матеріал з підручника Інформатика 9 клас Казанцева, Стеценко 2022