Кожен екран, до якого ви торкаєтеся, залежить від невидимого боса.
Ваш телефон. Ноутбук. Ігрова консоль, що збирає пил на полиці. Усі вони мають одну непорушну вимогу: операційна система (ОС). Без неї вони перетворюються просто на дорогі підставки для паперів.
Протягом десятиліть ієрархія була простою. Windows Microsoft домінує на десктопах. MacOS від Apple керує балом у сфері професійної творчої праці. Chrome OS від Google зайняла свою нішу в освіті та бюджетному обладнанні. А якщо вам потрібний повний контроль? Linux. Це відкрите програмне забезпечення. Його можна налаштовувати до дурниці. Існує навіть ChromeOS Flex, здатна вдихнути нове життя у зношені старі машини.
Але ці системи це не просто красиві інтерфейси. Це генеральні підрядники обчислювальної техніки.
Подумайте про те, що відбувається, коли ви клацаєте по файлу. Ви не просто переміщаєте дані. Ви просите ОС координувати хаос. Поки текстовий процесор обробляє введення тексту, а музичний додаток відтворює трек, операційна система перекладає ці вимоги на мову, зрозумілу апаратному забезпеченню. Вона спілкується із процесором. Вона керує потоками даних. Вона підтримує лад.
Більшість домашніх комп’ютерів – це багатозадачні машини для одного користувача. Ви бачите одну людину. Один екран. Але що відбувається під капотом? Це справжній хаос активності.
Тут починається найцікавіше. Ваш комп’ютер насправді не є багатозадачним. По-справжньому.
Коли ви завантажуєте великий файл, редагуєте таблицю і одночасно слухаєте подкаст, здається, що все відбувається одночасно. Здається, все відбувається одночасно. Але це ілюзія. Центральний процесор (ЦП) – це розгублений секретар із папкою справ. Він перемикається між завданнями так швидко, що ваш мозок не встигає помітити паузи.
Ваші програми думають, що вони мають ексклюзивний доступ до процесора. ОС знає краще. Вона дає тимчасовий контроль, а потім забирає його назад. Вона вирішує хто їсть першим. Хтось чекає.
Із сучасними багатоядерними ЦП картина дещо змінюється. Тепер у нас є процесори з чотирма, шістьма або навіть великою кількістю ядер. Вони можуть по-справжньому обробляти кілька завдань паралельно. Але ОС все одно ухвалює рішення. Вона розставляє пріоритети. Вона вирішує, яке ядро візьме він основне навантаження, яке може «поспати».
То чому все це має значення?
Тому що, якщо прибрати ОС, ви забираєте логіку.
Апаратне забезпечення не знає, що таке папка. Воно не знає, що таке “браузер”. Воно знає лише електрику та логічні вентилі. Без операційної системи, що забезпечує структуру, керування пам’яттю та інструкції, кремній мовчить.
Як виглядає комп’ютер, коли генеральний підрядник іде з роботи?
Він виглядає як шум. Як потенціал. Як машина, яка чекає на душу.
Як працюють комп’ютери без операційної системи
Здається, що комп’ютер може існувати без операційної системи. Ми звикли до шарів програмного забезпечення, які керують нашими файлами, обробляють мережеві з’єднання та дозволяють нам перемикатися між програмами, не замислюючись про це. Але найперші машини не мали таких зручностей. Вони були потужними, спеціалізованими пристроями. Оператори не писали код у сучасному редакторі. Вони фізично підключали та відключали дроти на комутаційній панелі, щоб задати інструкції машині.
Якщо видалити операційну систему, ви не отримаєте зламаний комп’ютер. Ви отримаєте дуже складний у використанні.
Без операційної системи, яка використовує та забезпечує стандартний, систематичний підхід до роботи комп’ютера, ви залишаєтеся віч-на-віч із проблемою. Вам потрібно писати код, який точно вказує на апаратне забезпечення, що робити. Бажаєте створити документ? Вам потрібно написати код, який змушує комп’ютер реагувати на кожне натискання кнопки. Потім вам потрібен окремий код для перетворення цих введень на пікселі на екрані. Вам потрібно вказати системі як намалювати літеру «Q». Вам довелося б писати код для кожної можливої ситуації у текстовому процесорі безпосередньо на диск.
Роль BIOS в системі без операційної системи
Ваш ПК все одно завантажиться. Він використовує невеликий фрагмент мікропрограми, званий BIOS (Basic Input/Output System – система базового вводу-виводу). BIOS виконує мінімально необхідний мінімум: скидає годинник, регулює напругу та діагностує помилки. Його практичною функцією є вибір диска для завантаження. Він може обробляти текст. Він не може переглядати веб-сторінки. Він може управляти пам’яттю для кількох процесів.
Уявіть, що ви будуєте будинок. Вам потрібні водопровід, електрика, вікна. Комп’ютер потрібен текстовий процесор, інтернет-браузер, менеджер фотографій. Без операційної системи ви не просто наймаєте тесляр, який не знає, куди забивати цвяхи. Вам потрібно викувати молотки. Вам потрібно виплавити цвяхи.
Операційна система надає уніфікований набір матеріалів. Вона дозволяє процесору швидко перемикатися між завданнями так, що ви не помічаєте переходу. Вона керує «гвинтами та дошками», так що вам не потрібно винаходити велосипед для кожної програми.
Межі однопотокового виконання
Ось у чому проблема. Навіть із операційною системою ранні комп’ютери могли зосереджуватись лише на одній речі. Без операційної системи комп’ютер може запускати лише одну програму. Крапка.
Ви можете створити документ. Ви можете зберегти його. Ви можете надрукувати його. Але ви не можете переглядати цей документ, одночасно залишаючи робочий годинник на робочому столі. Апаратне забезпечення не має логіки перемикання контексту, необхідної для багатозадачності. Ви застрягли на виконанні одного і лише одного завдання за один раз. Кожна функція повинна бути заздалегідь записана в мікропрограму або єдину завантажену програму. Немає фонової служби для обробки вашої електронної пошти, поки ви пишете.
Історія домашніх комп’ютерів та MS-DOS
Перший життєздатний комп’ютер MITS Altair був випущений в 1975 році. Він не мав екрану. Не було клавіатури. Не було операційної системи. Білл Гейтс і Пол Аллен побачили прогалину на ринку і заснували Microsoft для створення програмного забезпечення для цієї платформи. Вони досягли реального успіху тільки після адаптації QDOS (Quick & Dirty Operating System – “швидка і брудна операційна система”) до IBM PC в 1981 році. Ця система, перейменована на MS-DOS, заклала основу для Windows.
Які основні компоненти операційної системи?
Основні компоненти – це керування файлами, керування процесами та керування пам’яттю. Ці три стовпи дозволяють системі відстежувати, де зберігаються дані, як довго працюють програми та скільки доступно оперативної пам’яті (RAM).
Навіщо комп’ютерам потрібна операційна система?
Це найважливіше програмне забезпечення на вашому комп’ютері. Воно забезпечує спільну мову для решти програм. Воно гарантує, що ваше апаратне та програмне забезпечення працюють разом ефективно. Без нього кожна програма зажадала б власного прямого драйвера для кожного компонента апаратного забезпечення.
Чи потрібна кожному комп’ютеру операційна система?
Історично – ні. Найперші мейнфрейми працювали без неї. Вони обробляли дані пакетами по одному. Однак сучасні комп’ютери повинні справлятися з багатьма завданнями одночасно. Ноутбук без операційної системи був би функціонально марним з погляду сучасних стандартів.
Які операційні системи є поширеними?
Історично Apple випустила серію версій OS X, які визначали досвід використання Mac протягом десятиліття. Серед них Lion (10.7), Mountain Lion (10.8), Mavericks (10.9), Yosemite (10.10) та El Capitan (10.11). Кожна версія вводила нові функції, перш ніж зрештою була замінена на macOS.
