Операционная система и оборудование, как они работают вместе на ПК?

Неважно, используете ли вы Windows, Linux, macOS или любой другой вариант операционной системы. Все они выполняют одну и ту же функцию: связь программного обеспечения с оборудованием, управление подпрограммами и процессами и многие другие задачи. Какова роль операционной системы в вашей системе и как она связана с оборудованием?

Каждый ПК - это не что иное, как интегрированная аппаратная и программная система, в которой операционная система - это то, что мы можем назвать самой важной программой, служа мостом между программами и самим оборудованием. Без операционной системы программы не могли бы взаимодействовать с оборудованием, поскольку мы говорим о двух разных мирах: первом, который в основном нематериален и является миром программ или программного обеспечения, и вторым, который является миром процессоров. и воспоминания.

Операционная система и оборудование, как они работают вместе на ПК

В действительности, когда кто-либо из нас использует приложение на компьютере, мы не только используем это приложение, но и приложение использует операционную систему, которая, в свою очередь, использует оборудование. Итак, если, например, вы сейчас пишете e-mail или читая эту статью, вы должны знать, что то, что вы видите на экране, является продуктом взаимоотношений между программным обеспечением, операционной системой и оборудованием.

Первые операционные системы были простыми, но по мере того, как мощность оборудования увеличивалась, они могли делать все больше и больше вещей, в то время как операционная система должна была управлять ими. Мы также не можем забыть об огромном разнообразии оборудования, которое существует сегодня для ПК. Большинство из них являются универсальными продуктами, но для правильного функционирования другим требуется конкретная коммуникация.

Операционная система решает, что, где и когда запускать

Procesos Sistema Operativo

Программы - это не что иное, как серия последовательных инструкций, которые CPU / ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР должен выполняться, это правда, что программа имеет скачки и циклы, если мы строги, программа - это не что иное, как это. В каждой программе может быть несколько подпрограмм, которые выполняются параллельно или последовательно. Как бы то ни было, они должны выполняться на ЦП, и существуют десятки подпрограмм и процессов, которыми операционная система должна постоянно управлять.

Программы не решают, какие процесс или рутина выполняется в каждый момент, ни где, ни тем более когда. Это работа ядра операционной системы, которое управляет различными процессами. Наверняка вы хоть раз давали диспетчер задач, конкретно вкладку фоновых процессов.

Что ж, все это то, чем должна управлять операционная система, и она должна делать это таким образом, чтобы каждая из программ получала время обработки от центрального процессора, которое ей требуется. Когда программа или ПК работают медленно, это происходит из-за того, что у операционной системы недостаточно энергии (или оптимизации, если необходимо) от ЦП для выполнения своих повседневных задач.

VIP-клиент на RAM и процессор

Sistema Operativo Procesos Memoria

Операционная система работает так же, как и остальные программы в Оперативная память, но чтобы предотвратить вмешательство остальных программ в его работу и даже изменение данных и инструкций, обрабатываемых операционной системой, необходимо зарезервировать место в ОЗУ. исключительно для операционной системы к которому никакая другая программа не может ни при каких обстоятельствах при нормальных условиях.

Поскольку именно операционная система общается с оборудованием, он имеет иерархию, которая находится над остальными программами, поскольку при управлении выполнением подпрограмм операционная система также имеет доступ в ОЗУ программ . Другими словами, операционная система подобна домработнице, у которой есть доступ ко всем комнатам в особняке, которые являются памятью, в то время как программы имеют ограниченный доступ. В случае, если мы запускаем виртуализированную операционную систему, тогда гипервизор операционной системы - это тот, который имеет прямой доступ к оборудованию.

Однако нет ничего идеального, и бывают случаи, когда могут быть созданы бреши в безопасности, которые используются определенными программами для выполнения кода в пространстве операционной системы. Например, компьютерные вирусы называются так потому, что им удается заразить часть памяти, назначенную операционной системе, своим кодом, что позволяет им выйти из-под ее контроля.

Связь между операционной системой и оборудованием

система оперативного драйвера

В ПК доступ к оборудованию осуществляется с помощью определенные адреса памяти , которые при отправке им данных не вызывают такого же эффекта чтения или записи в ОЗУ, но в конечном итоге создают определенное действие на оборудовании, связанном с этим адресом памяти. Либо автоматически, либо в противном случае данные служат методом ввода для указанной функции. Сегодня из-за огромного количества выполняемых подпрограмм и процессов драйверы используются для связи программ с оборудованием.

Поэтому, когда ОС требует доступа к определенным аппаратным функциям, она делает драйверы работают. Водитель - это не более чем абстракция о том, как работает оборудование. В вычислениях мы называем абстракцией программу, которая максимально эмулирует элемент. В конкретном случае с драйвером он не эмулирует аппаратное обеспечение полностью, а эмулирует его интерфейс связи . Тогда сам драйвер преобразует это в инструкции, понятные аппаратному обеспечению, чтобы операционная система могла взаимодействовать с различными компонентами и устройствами на ПК.

Несмотря на то, что в архитектуре x86 адресация памяти и ввода-вывода унифицирована на практическом уровне, и сегодня она разделена, поскольку доступ в целом, хотя и осуществляется через MMU , это IOMMU отвечает за связь с периферией, которая подчиняется первому.

Короче говоря, оборудование и операционная система имеют важное значение среди них, они ни в коем случае не работают по отдельности, и им нужен третий субъект, такой как драйверы, что еще больше усложняет всю структуру во всех ее функциях.