Что из себя представляет ОС, и как она устроена?

Я сегодня поинтересовался, как устроена операционная система, каким образом она работает, как можно её создать, и является ли она приложением. Объясните, пожалуйста, что и как.

0

Сообщение от Hyppoprogramm Объясните, пожалуйста, что и как

Ты полагаешь, что это можно объяснить в рамках форума? Слишком много букв.

0

GOOGLE > Что из себя представляет ОС, и как она устроена?
ты не поверишь!!!!

1

Сообщение от Hyppoprogramm является ли она приложением

Нет. Приложениями по определению являются программы, которые работают поверх ОСи и без которых ОСь вполне полноценно работоспособна.
То бишь, все компоненты, входящие непосредственно в ОСь и являющиеся её неотъемлемой частью называются СИСТЕМНЫМИ, а те компоненты, которыми, обычно, пользуется юзер - являются ПРИЛОЖЕНИЯМИ. Приложения используют встроенные системные компоненты, системные компоненты, обычно, не нуждаются в приложениях, но могут использовать в некоторых случаях, встроенные системные приложения. Например, для настройки какой-нибудь системной компоненты может быть использовано (встроенное/стороннее) приложение. Но компонента вполне работает и без него.
Системные компоненты - демоны (службы), драйвера железок, серверы GUI и приложений, звука, сетевой стек, и т.п., без чего компьютер не будет являться полноценным универсальным устройством. Хотя, для того, чтобы компьютер выполнял какую-нибудь узкоспециализированную задачу, некоторые системные компоненты ему могут быть не нужны. К примеру, промышленному компьютеру, управляющему производственной линией, совсем не нужен медиасервер. Многие компьютеры обходятся вообще без графического процессора и, соответственно, без всех обращающихся к GPU программных компонент - без драйвера видео, без сервера GUI, без всяких там видеоприложений и без всех входящих в эту требуху программок, типа шрифтов и полупрозрачностей.
Но в любой ОСи есть компонента, собирающая все драйвера железа в один аппаратный слой и строящая на этом аппаратном слое уровень виртуализации, поверх которого и строится уровень сервера приложений. И уже всякие приложения обращаются к этому серверу за правами доступа (данные запросы сервер приложений перенаправляет к серверу аутентификации или к серверу доступа), за выделением адресов в памяти, за выделением пространства в файловой системе, за выделением пространства на HDD и прочими другими необходимыми приложению ресурсами, в том числе и связанными с разделяемым/монопольным доступом к некоторым программным и аппаратным компонентам.

Таким образом, если вы проектируете ОСь, то вам необходимо создать в обязательном порядке несколько (довольно много таки) системных компонент, которые будут слаженно работать и предоставлять доступ к программным и аппаратным ресурсам, любым сторонним и/или встроенным приложениям с учётом предоставленных прав.
1. Ядро системы - принимает запросы от всех компонент и перенаправленных сервером приложений и выдаёт соответствующий ответ. Представляет собой уровень виртуализации или является его неотъемлемой частью. Может включать в себя отдельные или вообще все драйвера аппаратных и программных устройств, а может держать их отдельно и (пере)направлять предназначенные именно к данному устройству запросы. Обязано являться самой быстроисполняемой компонентой системы. Обычно пишется на C, C++ и/или ASM (любой подходящий диалект). Живёт во время работы системы в оперативке и исполняется непосредственно на процессоре, заведует всем железом и зоопарком программ.
2. Файловая система, в которой хранятся абсолютно все программные и аппаратные ресурсы системы в виде файлов. С описанием типа каждого файла, списка прав на каждый файл/каталог, обеспечивающая нужный режим доступа конкретного приложения, компоненты и/или ядра к каждому файлу/каталогу. Часть ФС может находиться исключительно в оперативке и пересоздаваться при каждом запуске системы, часть ФС может быть вообще виртуальной - описывать исключительно виртуальные сущности, типа процессов, виртуальных визуальных и звуковых объектов, которые не занимают нигде ни в RAM, ни на HDD ни байта, но эти объекты имеют описание прав доступа.
3. Демоны - программы, похожие (или являющиеся - это не особенно важно) на приложения, которые работают в фоне, не имеют никакого видимого интерфейса (уж графического - иметь точно не обязаны) и строят различные интерфейсы для доступа приложений, других компонентов к программным и/или аппаратным ресурсам системы, выполняют самую тривиальную и рутинную работу системы (например, как демон "cron" в линухах, аналог которому "планировщик задач" в виндах - просто считает время и запускает/останавливает процессы по расписанию и/или по событиям), сервер приложений, серверы GUI, audio, auth, eth-wifi и тому подобные.
4. Оболочка пользователя. Это может быть, как текстовый интерфейс типа Bash или CMD, так и GUI - DE какой нибудь или вообще какой-нибудь 5D или электромеханический интерфейс - насколько хватит фантазии. Основное требование: пользователю компьютера обязано быть доступно управление и пользование всеми задокументированными возможностями и ресурсами компьютера.
5. Драйверы. Либо вы присобачиваете предоставленные производителями бинарные драйверы устройств под другие ОСи, либо пишете свои. Во втором случае возможно использование открытых исходников под любые другие ОСи и/или даташиты устройств. Каждое устройство должно предоставлять ресурсы, как минимум, в минимальной стандартной конфигурации. То бишь, любая мышка должна бегать по экрану согласно движениям устройства по столу и соответственно реагировать на удар по почкам, любой моник должен выдавать положенные разрешения, любая клава должна передавать в систему соответствующие написанным на кнопках символам коды, а не абы что и т.д.

Если коротко, то это, в общем всё. Но учтите, что это очень и очень кропотливая работа, требующая очень нехилых знаний о работе и взаимодействиях устройств и прочих компонент на примере других ОСей.
Кроме того, поймите меня правильно: сама по себе голая ОСь никому никуда не нужна. Пользователям нужны именно приложения. На какой они платформе работают - конечного юзера интересует постольку поскольку. Кроме того, ОСь обязательно должна учитывать архитектуру процессора и наличие тех или иных конструктивных особенностей аппаратной платформы, а следовательно, разрабатываться под конкретную линейку конечных устройств. У вас вряд ли получится написать одинаково работающее ядро системы для x86, 64x и ARM процессоров, с учётом имеющихся на борту устройства объёмов оперативы и "дискового пространства" (в кавычках потому, что по сути, юзера и даже весьма продвинутого юзера (!) не интересует, какой тип накопителя у него в устройстве обеспечивает это "дисковое пространство" - флеш-накопитель, HDD, SSD или вообще что, а для архитектора ОСи это имеет существенное значение). Немаловажное значение имеет также и распространение (текущая популярность) чипсетов и контроллеров, на которых выполняется львиная доля передачи данных внутри системы - если вы в своей системе будете писать под чипсеты пятилетней давности - ваша система попросту не взлетит в контексте распространения.

Самое правильное для абсолютного новичка в этом деле будет тотальное изучение вот этой книжки и участие в разработке и поддержке каких-нибудь открытых ОСей, типа линуксов. И после успешного сотрудничества в этой области с наличием хотя бы годовалого опыта - попытка написания альтернативы для хорошо изученной древней оси под натуральное железо. И уже только после успешного завершения этого - проба пера под современные архитектуры.
Без наличия такого багажа знаний, опыта и терпения браться за современное железо и современные технологии - абсолютно тухлое дело.
И, упаси вас Ктулху следовать стопами Попова.

3

Спасибо, теперь имею некое представление об ОС.

0

Таненбаум Эндрю, Бос Х. "Современные операционные системы"

2