Основная задача любой операционной системы – предоставить пользовательским приложениям, т. е. программам, предназначенным для выполнения тех или иных действий, стандартные функции для работы, которые не зависели бы от конфигурации компьютера. Иначе для каждого нового компьютера пришлось бы писать свое программное обеспечение.
Что же это за функции? Перечислим основные из них.
— Управление процессором компьютера. ОС переводит стандартизированные команды приложений в код, выполняемый той или иной моделью процессора. Благодаря этому одни и те же программы могут работать на разных процессорах.
— Управление оперативной памятью компьютера. Операционная система загружает приложения с носителя (жесткого диска, лазерного диска и т. д.) в оперативную память компьютера и обеспечивает их выполнение, а по завершении программы – очистку памяти и сохранение всех требуемых данных обратно на носитель.
— Распределение ресурсов компьютера между приложениями и процессами. Старые версии операционных систем (например, DOS)
Проведем аналогию: представьте, что подружка просит вас отвезти ее домой на такси. Подружка в данном случае является пользователем, вы – программой, выполняющей пользовательский запрос, а такси – устройством с операционной системой, позволяющей программе (т. е. вам) выполнить определенную задачу, поставленную пользователем. Ядром операционной системы здесь будет вовсе не сама машина, а бензин в ее бензобаке – именно он «оживит» все механизмы и устройства, без него вы никуда поехать не сможете, а такси останется мертвым куском железа. Сам же автомобиль выступает в роли компьютера. Существует множество марок автомобилей, и у каждого из них разное железо – но вам, как программе, это совершенно неважно! Вам не нужно уметь напрямую управлять этим «железом», ведь у вас есть драйвер, то бишь водитель (в буквальном переводе), обеспечивающий ваше – программы – абстрагирование от оборудования.
Вы формулируете ему стандартный запрос: куда ехать и сколько денег в наличии. Он анализирует возможности системы: ресурсы – хватит ли топлива, загруженность – есть ли у него время и настроение путешествовать на другой конец города, наконец, приоритет и важность задачи, после чего принимает («Ладно, поехали») или отклоняет («Извините, нет времени») запрос. Приняв запрос, он соответствующим образом обрабатывает его (прикидывает, как лучше проехать с учетом пробок, времени суток, постов ДПС и т. д.) и переводит на «язык железа» – крутит руль, давит педали, в общем, выполняет задачу. Пока драйвер «общается» с «железом», программа (вы) и пользователь (подружка) простаиваете, точнее, «просиживаете» на заднем сиденье. В процессе выполнения запроса драйвер может обратиться к программе, если возникнут какие-то проблемы («Слушай, бензина маловато. Заедем на заправку по дороге») или потребуется уточнить запрос: «Вот ваши Сокольники. Здесь куда?». По завершении задачи драйвер и программа обмениваются служебными данными («Приехали» – «Держите сто рублей» – «Ну все, счастливо» – «Хорошей дороги»), после чего программа привлекает внимание пользователя (вы будите задремавшую подружку) и сообщает ей о выполнении первой части задачи.
Для окончательного выполнения задания программе придется еще взаимодействовать с другим «железом» (домофон, лифт, замок на входной двери), но, к счастью, интерфейс этого «железа» стандартизирован и не требует драйверов-водителей – правда, от пользователя потребует ввод пароля доступа (код домофона) и предъявление ключа. Наконец, выполнение задания завершено, о чем программа (вы) и сообщает пользователю (подружке). ему методы и интерфейс для работы с компьютером. Это тоже программа, причем специальная: она позволяет работать остальным программам, дает удобный доступ к файлам, хранящимся на жестких дисках системы, выполняет служебные задачи (подключение к локальной сети и Интернету, планирование и запуск задач и т. д.). Если опять прибегнуть к аналогии с такси, можно сказать, что оболочка – это внутреннее убранство салона машины: кресла, подлокотники, ремни безопасности, стеклоподъемники и др. Каждый из этих элементов – самостоятельная мини-программа, но все вместе они и образуют оболочку – среду, удобную для программ и пользователей.