18.1. Основные виды операционных систем

Определения и обозначения

Операционная система — комплекс программ, который управляет работой компьютера и обеспечивает взаимодействие пользователя с устройством. Она помогает запускать программы и использовать устройства, например клавиатуру и накопитель. Благодаря ей пользователю не нужно самостоятельно управлять каждой технической операцией компьютера.

Однопользовательская операционная система — система, рассчитанная на работу одного пользователя в данный момент времени. Это не означает, что у компьютера вообще не может быть других пользователей: речь о том, кому система предоставляет доступ одновременно. Такое понятие помогает описать режим работы компьютера.

Многопользовательская операционная система — система, позволяющая нескольким пользователям одновременно работать с компьютером и его ресурсами. Например, пользователи могут обращаться к файлам или программам на сервере. Это определение нужно, чтобы говорить о совместном доступе, а не о количестве программ.

Многозадачная операционная система — система, способная организовывать выполнение нескольких программ одновременно или поочерёдно. Она распределяет между программами ресурсы компьютера и переключает процессор с одной задачи на другую. Поэтому можно работать с несколькими приложениями, не запуская каждое отдельно после полного завершения предыдущего.

Как это устроено

Операционная система управляет устройствами компьютера, распределяет ресурсы и помогает программам взаимодействовать с аппаратной частью. Программы не должны самостоятельно разбираться, как устроены все конкретные устройства: нужные действия координирует система. Она также распределяет доступные ресурсы, например процессорное время и память, чтобы программы могли работать согласованно. Поэтому операционная система выступает посредником между программами и устройствами.

Различие между однопользовательскими и многопользовательскими системами определяется числом пользователей, которым система предоставляет доступ одновременно. Эта классификация важна, потому что при совместной работе нужно учитывать действия и данные разных людей. Система должна организовать доступ так, чтобы пользователи могли работать с ресурсами компьютера. Если доступ предоставлен одному человеку в данный момент, систему относят к однопользовательским; если нескольким — к многопользовательским.

Однозадачная система выполняет одну программу в данный момент, тогда как многозадачная распределяет время процессора между несколькими программами. Такое распределение позволяет системе обслуживать больше одной задачи, не дожидаясь полного завершения каждой предыдущей. Например, можно продолжать работу с документом, пока загружается файл. Переключение между программами помогает использовать компьютер удобнее, хотя доступных ресурсов всё равно не становится больше.

Число пользователей и число выполняемых задач — независимые признаки: система может быть многопользовательской и многозадачной одновременно. Первый признак отвечает на вопрос, сколько людей работают с компьютером, а второй — сколько задач система организует. Поэтому нельзя по числу пользователей автоматически определить число задач. Чтобы охарактеризовать систему точнее, нужно проверить каждый признак отдельно.

Виды операционных систем выбирают с учётом назначения компьютера: домашнего, учебного, серверного или встроенного в устройство. Разным компьютерам требуются разные способы управления ресурсами и предоставления доступа. Например, серверу может понадобиться обслуживание нескольких пользователей, а устройству со специальной функцией — подходящая для этой функции система. Однако место установки само по себе не определяет классификацию: важны реальные возможности операционной системы.

Виды операционных систем по числу пользователей и задач

Сначала выберите признак, который нужно определить: число пользователей или число программ. Затем сравните ситуацию с соответствующим столбцом; соседние столбцы относятся уже к другому признаку. Для полной характеристики системы можно одновременно указать её вид по числу пользователей и по числу задач.

Разбор задач

Один пользователь запускает одну программу

Определите вид системы, если за компьютером работает один пользователь и запускает одну программу. Здесь нужно рассмотреть два признака отдельно, а не пытаться выбрать одно общее название. Первый признак — число пользователей, второй — число программ, выполняемых в данный момент.

1. Считаем пользователей: за компьютером работает один человек, значит, по этому признаку система однопользовательская.
2. Считаем выполняемые программы: запущена одна программа, значит, по числу задач система однозадачная в описанной ситуации.
3. Соединяем две характеристики, не смешивая их: одна относится к пользователям, другая — к задачам.

Ответ: система однопользовательская по числу пользователей и однозадачная по числу выполняемых программ. Мы описали ситуацию, которая дана в условии, а не все возможные возможности этой системы. Если запустить другие программы, оценку по числу задач нужно будет проверить заново.

Один пользователь выполняет несколько дел

На компьютере один пользователь слушает музыку, редактирует документ и загружает файл. Нужно объяснить, какой признак операционной системы показывает эта ситуация. Считать следует не людей, а разные задачи и программы, которые работают в одно время или по очереди.

1. Устанавливаем число пользователей: за компьютером находится один человек, поэтому ситуация не доказывает многопользовательский режим.
2. Перечисляем задачи: воспроизведение музыки, редактирование документа и загрузка файла.
3. Делаем вывод о признаке задач: система организует работу нескольких программ, значит, проявляется многозадачность.

Ответ: пример показывает многозадачность операционной системы. Она может быстро переключать процессор между программами, поэтому пользователь воспринимает их работу как одновременную. Число пользователей при этом остаётся равным одному.

Несколько человек работают с сервером

Сервером одновременно пользуются несколько человек, каждый запускает свои программы. Охарактеризуйте систему по числу пользователей и по числу задач. Эти сведения относятся к разным вопросам, поэтому для ответа понадобятся два отдельных вывода.

1. Проверяем число пользователей: к серверу одновременно обращаются несколько человек, значит, система многопользовательская.
2. Проверяем число задач: пользователи запускают свои программы, то есть система организует работу нескольких программ.
3. Объединяем результаты: первый вывод описывает доступ людей, а второй — выполнение задач.

Ответ: по числу пользователей система многопользовательская, а по числу задач — многозадачная. Один вывод не следует из другого автоматически: число пользователей и число выполняемых программ оцениваются независимо. В условии прямо указано, что каждый запускает свои программы, поэтому есть основание назвать систему многозадачной.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что многозадачность означает работу нескольких пользователей. Так путают два похожих по звучанию названия и не замечают, что одно относится к людям, а другое — к программам. Для проверки задайте себе два вопроса: сколько пользователей и сколько задач? Отвечайте на них отдельно.

Ошибка — называть систему многозадачной только потому, что на ней установлено много программ. Установленные приложения могут вообще не работать одновременно, поэтому количество программ в компьютере не показывает возможностей системы. Проверьте, сколько задач система способна выполнять или организовывать в данный момент. Если известно только число установленных программ, данных для вывода недостаточно.

Ошибка — полагать, что процессор всегда исполняет все программы строго в один и тот же момент. Такое представление возникает, потому что пользователь видит несколько работающих приложений на экране. На деле система может быстро переключать процессор между задачами, и работа кажется одновременной. Проверяйте не буквальную одновременность каждого действия, а способность системы организовать несколько задач.

Ошибка — определять вид операционной системы только по тому, где она установлена. Назначение компьютера подсказывает, какие возможности могут быть полезны, но не описывает их напрямую. Серверное или домашнее устройство само по себе не доказывает, сколько пользователей или задач поддерживает система. Для проверки выясните её возможности по каждому признаку.

Связь с другими темами

Чтобы понять роль операционной системы, нужно знать, что компьютер состоит из аппаратных устройств и программ, а система управляет их взаимодействием. Различение пользователей и задач пригодится при изучении компьютерных сетей, серверов и организации доступа к файлам. Там важно понимать, кто обращается к ресурсам и какие программы выполняются. Эта тема также связана с интерфейсом операционной системы, запуском приложений и переключением между ними.

Что запомнить

• Операционная система управляет работой компьютера и его программ.
• Однопользовательская система рассчитана на одного пользователя в данный момент.
• Многопользовательская система предоставляет доступ нескольким пользователям.
• Однозадачная система выполняет одну задачу в данный момент.
• Многозадачная система организует выполнение нескольких задач.
• Число пользователей и число задач — разные признаки операционной системы.