Det spelar ingen roll om du använder Windows, Linux, macOS eller någon annan smak av operativsystem. Alla har samma funktion som att kommunicera programvaran med hårdvaran, att hantera rutiner och processer och många andra uppgifter. Vilken roll har operativsystemet i ditt system och hur är det relaterat till hårdvaran?
Varje dator är inget annat än ett integrerat maskin- och mjukvarusystem där operativsystemet är det vi kan kalla det viktigaste programmet genom att fungera som en bro mellan programmen och själva hårdvaran. Utan operativsystemet kunde inte programmen interagera med hårdvaran, eftersom vi talar om två olika världar: den första, som i grunden är immateriell och som är den för program eller programvara, och den andra, som är processornas. och minnena.
I verkligheten, när någon av oss använder ett program på datorn, använder vi inte bara det programmet, programmet använder operativsystemet, som i sin tur använder hårdvaran. Så om du till exempel skriver en e-mail eller om du läser den här artikeln måste du veta att det du ser på skärmen är en produkt av detta förhållande mellan programvaran, operativsystemet och hårdvaran.
De första operativsystemen var enkla, men när kraften i hårdvaran ökade blev det möjligt för dem att göra fler och fler saker, samtidigt som operativsystemet var tvungen att hantera dem. Vi kan inte heller glömma det stora utbudet av hårdvara som finns för PC idag. De flesta är generiska produkter, men andra kräver specifik kommunikation för att fungera korrekt.
Operativsystemet bestämmer vad, var och när saker körs
Program är inget annat än en serie sekventiella instruktioner som CPU måste köra, är det sant att ett program har hopp och slingor, om vi är strikta är ett program inget mer än det. Inom varje program kan det finnas flera delprogram som körs parallellt eller i serie. Hur som helst måste dessa köras på CPU: n och det finns dussintals rutiner och processer som operativsystemet måste hantera hela tiden.
Programmen avgör inte vilket process eller rutin utförs i varje ögonblick, varken var och mycket mindre när. Detta är arbetet med kärnan i operativsystemet som hanterar de olika processerna. Visst har du någonsin gett uppgiftshanteraren, specifikt till fliken bakgrundsprocesser.
Tja, allt detta är vad operativsystemet måste hantera och det måste göra det på ett sådant sätt att vart och ett av programmen får behandlingstiden från CPU: n som det kräver. När ett program eller datorn är långsam beror detta på att operativsystemet inte har tillräckligt med ström (eller optimering om det behövs) från CPU: n för att utföra sina dagliga uppgifter.
VIP -klient på RAM och processor
Operativsystemet körs som resten av programmen i RAM, men för att förhindra att resten av programmen stör funktionen och till och med modifierar data och instruktioner som hanteras av operativsystemet, är det som görs att reservera ett RAM -utrymme exklusivt för operativsystemet som inget annat program under några omständigheter kan under normala förhållanden.
Eftersom operativsystemet är det som kommunicerar med hårdvaran, den har en hierarki som ligger över resten av programmen, eftersom operativsystemet också har åtkomst vid hantering av utförandet av rutinerna till programmets RAM -utrymme . Med andra ord är operativsystemet som en hushållerska som har tillgång till alla rum i herrgården som skulle vara minne, medan programmen skulle ha begränsad åtkomst. Om vi kör ett virtualiserat operativsystem är hypervisoren för operativsystemet den som har direkt åtkomst till hårdvaran.
Inget är dock perfekt och det finns tillfällen då säkerhetshål kan skapas som utnyttjas av vissa program för att köra kod i operativsystemets utrymme. Till exempel kallas datavirus för att de lyckas infektera den del av minnet som tilldelats operativsystemet med sin kod, så att de kan slippa dess kontroll.
Kommunikation mellan operativsystem och hårdvara
I datorn utförs åtkomst till hårdvaran genom att använda vissa minnesadresser , som vid sändning av data till dem inte orsakar en läs- eller skriveffekt av densamma i RAM -minnet, men slutar generera en specifik åtgärd på hårdvaran som är associerad med den minnesadressen. Antingen automatiskt eller om det inte fungerar, fungerar data som en inmatningsmetod för nämnda funktion. Idag, på grund av den enorma mängden rutiner och processer som körs, används drivrutiner för att kommunicera programmen med hårdvaran.
Därför, när operativsystemet kräver åtkomst till vissa hårdvarufunktioner, gör det förarna fungerar. En förare är inget annat än en abstraktion hur hårdvaran fungerar. Inom datorer kallar vi abstraktion ett program som emulerar ett element så mycket som möjligt. I förarens specifika fall emulerar den inte hårdvaran i sin helhet, men vad den gör är att efterlikna dess kommunikationsgränssnitt . Själva drivrutinen är då den som omvandlar detta till instruktioner som hårdvaran verkligen förstår så att operativsystemet kan kommunicera med de olika komponenterna och enheterna på datorn.
Trots det faktum att i x86 -arkitekturen är adressering av minne och I / O enad på praktiska nivåer och idag är det åtskilt, eftersom åtkomst i allmänhet även om det sker via MMU , det är IOMMU som ansvarar för kommunikationen med kringutrustning, som är underordnad den första.
Kort sagt, hårdvara och operativsystem är väsentliga bland dem, de fungerar inte ensamma i alla fall och de behöver en tredje aktör som drivrutiner, vilket komplicerar hela ramverket ännu mer i alla dess funktioner.
