2. Системне програмне забезпечення

Системне програмне забезпечення – це комплекс програм, які забезпечують ефективне управління компонентами обчислювальної системи, такими як процесор, оперативна пам'ять, канали введення-виведення, мережеве й комунікаційне устаткування тощо. Системне ПЗ реалізує зв'язок апаратного і програмного забезпечення, висту­паючи як інтерфейс між апаратурою та програмами (applications) користувача. Воно розробляється так, щоб комп'ютер міг ефективно виконувати прикладні програми.

Цей клас програмного забезпечення поділяють на такі види:

• базове, до якого належать операційні системи;

• сервісне, що містить програми діагностики працездатності комп'ютера, драйвери, антивірусні програми, програми обслугову­вання дисків, програми архівування даних, програми обслуговуван­ня мереж.

Базове програмне забезпечення

Операційні системи

Операційна система (ОС) – комплекс взаємопов'язаних про­грам, який забезпечує керування апаратними і програмними ресур­сами комп'ютера та їх взаємодію з іншими програмними засобами, організує роботу з файлами, а також реалізує взаємодію з користува­чем.

ОС є своєрідним "посередником". Ця посередницька функція ОС полягає у забезпеченні декількох видів інтерфейсу, а саме:

• інтерфейсу між користувачем і програмно-апаратними засо­бами комп'ютера (інтерфейс користувача);

• інтерфейсу між програмним та апаратним забезпеченням (апаратно-програмний інтерфейс);

• інтерфейсу між різними видами програмного забезпечення (програмний інтерфейс).

ОС, виконуючи функцію посередника, служить двом цілям:

1. ефективно використовувати комп'ютерні ресурси;

2. створювати умови для ефективної роботи користувача.

Як ресурси комп'ютера розглядають час роботи процесора, адрес­ний простір основної пам'яті, пристрої введення-виведення, файли, що зберігаються у зовнішній пам'яті.

Операційна система зазвичай зберігається у зовнішній пам'яті комп'ютера – на диску. При ввімкненні комп'ютера вона зчитуєть­ся з дискової пам'яті й розміщується в оперативному запам'ятовуючому пристрої. Цей процес називається завантаженням опера­ційної системи.

Класифікація ОС

Від ефективності алгоритмів керування локальними ресурсами комп'ютера багато в чому залежить ефективність всієї ОС. Тому, характеризуючи ОС, розглядають найважливіші особливості реалізації функцій ОС з керування процесорами, пам'яттю, зовнішніми пристроями комп'ютера. Наприклад, залежно від особливостей використаного алгоритму керування процесором операційні системи поділя­ють на багато- й однозадачні, багато- й однокористувацькі та ін.

Залежно від кількості одночасно виконуваних завдань ОС поділяють на одно- (наприклад MS-DOS), які передають усі ресурси обчислювальної системи одній виконуваній програмі, та багатозадачні, що розв'язують проблеми розподілу ресурсів і конкуренції (Unix, OS/2, Windows). Останні забезпечують можливість одночасної або почергової роботи декількох програм, обміну даними між програма­ми, спільного використання програмних, апаратних, мережевих та інших ресурсів обчислювальної системи декількома програмами.

Залежно від кількості одночасно працюючих користувачів серед ОС виокремлюють однокористувацькі (MS-DOS, Windows 3.x) та багатокористувацькі (Windows NT, Unix). Головною відмінністю багатокористувацьких систем від однокористувацьких є наявність за­собів захисту інформації кожного користувача від несанкціоновано­го доступу інших користувачів.

Донедавна обчислювальні системи мали один центральний про­цесор. З підвищенням вимог до продуктивності з'явилися багато­процесорні системи, що складаються із двох і більше процесорів та здійснюють паралельне виконання команд. Підтримка мультипроцесорної обробки є важливою властивістю ОС і приводить до усклад­нення всіх алгоритмів керування ресурсами. Вона реалізована в та­ких ОС, як Linux, Solaris, Windows NT та ін.

Функції операційних систем

ОС реалізує різні функції, серед яких:

• взаємодія з користувачем;

• розподіл апаратних ресурсів між користувачами;

• забезпечення безпеки, що дає можливість працювати із за­гальними даними в режимі колективного користування; забезпечує захист системи, даних користувача й програм від зловмисних дій ко­ристувачів або програм. Розмежування прав доступу й багатокористувацький режим роботи (аутентифікація, авторизація);

• відновлення інформації й обчислювального процесу в разі збою;

• забезпечення ефективного виконання операцій введення-ви-ведення;

• передача інформації між різними внутрішніми пристроями;

• робота в мережі.

Зазначені функції реалізуються компонентами операційної си­стеми, серед яких основними є:

• ядро, що забезпечує програмам координований доступ до ре­сурсів комп'ютера;

• мережева та файлова підсистеми;

• підсистема керування процесами й пам'яттю;

• підсистема введення-виведення;

• системні бібліотеки та оболонки з утилітами.

Файлова система

Файлова система (ФС) – це частина ОС, призначена організу­вати ефективну роботу з даними, що зберігаються в зовнішній пам'яті, і забезпечити користувачеві зручний інтерфейс роботи з ними. Організувати зберігання інформації на магнітному диску не­просто. Безпосередню взаємодію з диском виконують компоненти системи введення-виведення (драйвер диска). Щоб позбавити корис­тувача комп'ютера складнощів взаємодії з апаратурою, було створе­но зрозумілу абстрактну модель ФС. Операції запису або читання файлу концептуально простіші, ніж низькорівневі операції роботи з пристроями.

Файлова підсистема забезпечує уніфікований інтерфейс доступу до даних, розташованих на дискових накопичувачах, і до перифе­рійних пристроїв, контролює права доступу до файлу, виконує опе­рації розміщення й видалення файлу, а також виконує запис/читан­ня даних файлу. Оскільки більшість прикладних функцій викону­ється через інтерфейс ФС, права доступу до файлів визначають при­вілеї користувача у системі.

Проте не всі ФС прямо пов'язані з носієм інформації. Є віртуаль­ні й мережеві файлові системи, які слугують лише способом доступу до файлів, що містяться на віддаленому комп'ютері.

Обслуговує файли спеціальний модуль операційної системи – драйвер файлової системи. Він забезпечує доступ до інформації за іменем файлу й розподіляє простір носія між файлами.

Принцип організації ФС табличний. Поверхня жорсткого диска розглядається як тривимірна матриця, вимірами якої є номери по­верхні, циліндра й сектора. Циліндр розглядають як сукупність усіх доріжок, що належать різним поверхням і рівновіддалені від осі обертання.

Дані про те, в якому місці диска записаний той чи інший файл, зберігаються у системній області диска. Формат службових даних визначається конкретною файловою системою. Порушення ціліс­ності службових відомостей приводить до неможливості скористати­ся даними, записаними на диску. Тому до системної області пре­д'являються особливі вимоги щодо надійності. Цілісність, несуперечність і надійність цих даних регулярно контролюють засоби ОС.

На якому етапі та яким чином відбувається створення ФС на дис­ку, розглянемо далі.

Форматування дисків

Кожен магнітний диск перед початком експлуатації розмічають, або форматують. Форматування необхідне для того, щоб підготу­вати диск до роботи, створити на ньому потрібні інформаційні струк­тури. Форматують або нові диски, на які ще нічого не було записано, або проблемні. Така операція повністю знищує всю, раніше записа­ну на диск, інформацію. Процес форматування складається із двох етапів.

На першому етапі, який називається форматуванням низького рівня, весь диск поділяється на логічні ділянки – сектори, зазви­чай розміром по 512 байт кожен. Усі сектори нумеруються від нуля до певного максимального значення, обумовленого ємністю конкрет­ного диска. Сектор – це частина доріжки гнучкого або жорсткого магнітного диска, на якій записані дані. Сектор є мінімальною оди­ницею пам'яті, що має свою адресу. Групи секторів поєднуються у кластери. Розмір кластера, на відміну від розміру сектора, чітко не фіксований і містить декілька сусідніх секторів.

На другому етапі – форматуванні високого рівня – на диск записується різна службова інформація, створюється основа файло­вої системи.

З метою зменшення втрат дискового простору один великий диск розбивають на кілька логічних дисків меншого обсягу, які назива­ють томами (volumes). Поняття диска і тому часто використову­ють як синоніми, хоча це не зовсім коректно. Термін "диск" більше пов'язаний з фізичним носієм інформації, із середовищем збережен­ня й електронікою керування пристроєм, а термін "том" – з логіч­ною структурою даних на диску, з ФС.

Коли загальний простір доступних секторів диска поділяється на певні неперервні фрагменти, це називається розбивкою на розділи (partition). Коли, крім цього, у розділах створюються всі необхідні для окремих дисків інформаційні структури, розділи стають тома­ми. Розбивка диска на розділи відбувається під час форматування низького рівня, створення дискових томів – під час форматування високого рівня. Це здійснюється такими програмами, як Partition magic.

Для кожного тому створюються свої окремі інформаційні струк­тури. Таке розбиття на логічні томи має дві переваги. По-перше, бло­ки, які об'єднують декілька послідовних секторів, менші, а отже, втрати дискового простору менші. По-друге, при виникненні серйоз­них проблем з певним томом і потребою застосування радикальних заходів щодо наведення порядку на ньому можна видалити інформа­цію з цього тому, нічого не змінюючи в інших томах.

Перш ніж описувати структуру даних файлової системи на дис­ку, коротко розглянемо методи виділення дискового простору та способи обліку вільної і зайнятої дискової пам'яті.

Ключовим є таке питання: який тип структур використовується для обліку окремих блоків файлу, тобто який спосіб зв'язування файлів із блоками диска? Для кожного з методів запис у директорії, який відповідає символьному імені файлу, містить покажчик, сліду­ючи за яким можна знайти всі блоки даного файлу.

1. Виділення неперервної послідовності блоків, тобто кожен файл зберігається як неперервна послідовність блоків диска. Пере­ваги: по-перше, легко реалізувати, оскільки з'ясування місцезнахо­дження файлу зводиться до питання, де перебуває перший блок; по-друге, забезпечує хорошу продуктивність, оскільки цілий файл може бути зчитаний за одну дискову операцію. Недолік – зовнішня фрагментація, тобто не завжди є підходящий за розміром вільний фрагмент для нового файлу.

2. Зв'язний список. При такому способі виділення дискового про­стору кожен блок містить покажчик на наступний блок. Проблеми фрагментації немає, але є низка недоліків: по-перше, при прямому доступі до файлу для пошуку і-го блока потрібно здійснити кілька звернень до диска, послідовно зчитуючи блоки від 1 до і-1; по-друге, спосіб не дуже надійний. Дефектний блок у списку призводить до втрати інформації в іншій частині файлу. У чистому вигляді не ви­користовується .

3. Таблиця розміщення файлів. Спосіб зберігання покажчиків не в дискових блоках, а в індексній таблиці в пам'яті. Переваги підхо­ду: за таблицею відображення можна судити про фізичне сусідство блоків, що розташовуються на диску і при виділенні нового блока можна легко знайти вільний блок диска, що розміщений поблизу ін­ших блоків даного файлу. Недолік: потреба зберігання в пам'яті цієї досить великої таблиці. Використовується в ОС OS/2, MS Windows та ін.

4. Індексні вузли. Виконується зв'язування з кожним файлом невеликої таблиці – індексного вузла, що перелічує атрибути й дис­кові адреси блоків файлу. Переваги: дає змогу підтримувати роботу з файлами, розмір яких може змінюватися від декількох байтів до декількох гігабайтів.

Керування вільним і зайнятим дисковим простором відбувається кількома способами:

1. облік за допомогою організації бітового вектора. Кожен блок представлений одним бітом, що набуває значення 0 або 1, за­лежно від того, зайнятий він чи вільний. Цей підхід ефективний при знаходженні першого вільного блока або n послідовних блоків на диску;

2. облік за допомогою організації зв'язного списку. Зв'язують у список усі вільні блоки, розміщуючи покажчик на перший вільний блок у спеціально відведеному місці диска.

Розмір логічного блока відіграє важливу роль. У деяких систе­мах він може бути заданий при форматуванні диска. Невеликий роз­мір блока приводитиме до того, що кожен файл міститиме велику кількість блоків. Читання блока здійснюється із затримками на по­шук та обертання, таким чином, файл, який містить багато блоків, буде читатися повільно. Великі блоки забезпечують вищу швидкість обміну з диском, але завдяки внутрішній фрагментації (кожен файл займає ціле число блоків і в середньому половина останнього блока пропадає) знижується відсоток корисного дискового простору.

Структура системи FAT

FAT (від англ. file allocation table – таблиця розміщення файлів) – файлова система, в якій логічний дисковий простір будь-якого ло­гічного диска поділяється на дві області: системну та область да­них.

Системну область формують такі компоненти, як:

• завантажувальний запис;

• зарезервовані сектори;

• таблиці розміщення файлів;

• кореневий каталог.

Для зберігання файлів увесь доступний для них простір розбива­ється на кластери. Таблиця розташування файлів містить комірки, кожна з яких вказує на певний кластер на жорсткому дискові. Якщо кластер належить файлу, то його комірка містить номер наступної комірки цього самого файлу. Якщо комірка вказує на кінець файлу, вона містить значення "FFFF". Незадіяні кластери позначені нулем, "погані" – спеціальним кодом.

Оскільки система FAT зберігає дані про файли й дані про вільне місце на диску в одній таблиці, то операція запису файлу відбуваєть­ся шляхом додавання блока в перелік зайнятих та виключення цьо­го самого блока зі списку вільних за одну дію. Завдяки цьому систе­ма FAT має стійкість до збоїв, тобто збій у момент виконання опера­ції над файлом (наприклад вимкнення живлення) не приведе до втрати або пошкодження даних.

Є декілька версій FAT, які відрізняються кількістю біт, відведе­них для зберігання номера кластера. FAT12 застосовується в основ­ному для дискет, FAT16 – для дисків малого обсягу. FAT32 є неза­лежною 32-розрядною файловою системою. Принципова відмінність FAT32 – ефективніше використання дискового простору, тобто кластери мають менший розмір.

ExFAT (extended FAT – розширена FAT) – файлова система, призначена для флеш-накопичувачів та операційних систем від Microsoft у тих випадках, коли використання інших ФС (FAT і NTFS) не доцільне. Основними перевагами перед іншими версіями FAT є: ліміт на розмір файла 2⁶⁴ байт (16 ексабайт); максимальний розмір кластера збільшений до 2²⁵ байт (32 мегабайти); поліпшено розподіл вільного місця за рахунок введення біт-карти вільного місця, що зменшує фрагментацію диска; прибрано ліміт на кількість файлів в одній директорії; введено підтримку списку прав доступу; введено підтримку транзакцій.

Підтримка exFAT є у Windows ХР з Service Pack 2 й 3, Windows Vista з Service Pack 1, Windows Server 2008, Windows 7, Windows 8 .

Структура системи NTFS

NTFS (від англ. new technology file system – файлова система но­вої технології) – стандартна файлова система для сімейства опера­ційних систем Microsoft Windows NT (Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista). Містить низку удосконалень та змін, що суттєво відрізняють її від інших файлових систем. З по­гляду користувача файли так само зберігаються у каталогах, проте робота на дисках великого об'єму в NTFS відбувається набагато ефективніше:

• є засоби для обмеження доступу до файлів та каталогів;

• введено механізми підвищення надійності файлової системи;

• знято обмеження на максимальну кількість дискових секто­рів і/або кластерів.

Завдяки тому, що в основу структури каталогів NTFS закладена ефективна структура даних – "бінарне дерево", то час пошуку фай­лів у NTFS не пов'язаний лінійною залежністю з їх кількістю (на від­міну від систем на базі FAT). NTFS також має певні засоби самовідновлення, швидкий доступ до довільного фрагмента файлу, швид­кий доступ до малих файлів. Для нормальної роботи NTFS потрібно не менше 64 Мбайт оперативної пам'яті.

NTFS також підтримує різні механізми перевірки цілісності сис­теми, включаючи ведення журналів транзакцій, що дають змогу від­творити всі файлові операції запису за спеціальним системним жур­налом. NTFS забезпечує безпеку на рівні файлів, тобто права доступу до томів, каталогів та файлів можуть залежати від облікового запису користувача й тих груп, до яких він належить. NTFS має вбудовані засоби стиснення, які можна застосовувати до окремих файлів, ка­талогів і навіть томів.

NTFS містить систему шифрування файлів на жорсткому диску EFS (encrypting file system). Тільки повноважні користувачі й при­значені агенти відновлення даних здатні розшифрувати файли. Ко­ристувачі з іншими обліковими записами з доступом до файлу, на­віть з дозволом на передачу прав власності, не в змозі його відкрити. Адміністратору доступ до вмісту файлу також закритий, якщо тіль­ки він не призначений агентом відновлення даних. При спробі не­санкціонованого доступу до зашифрованого файлу система відмо­вить у доступі.

При використанні NTFS можна задавати дискові квоти – кож­ному користувачеві комп'ютера можна визначити кількість місця, яку він може використовувати на диску.

Файлова система NTFS є досягненням структуризації: кожен елемент системи становить файл – навіть службова інформація. Найголовніший файл у NTFS називається MFT (master file table) – загальна таблиця файлів. Саме він розміщується в MFT-зоні і є цен­тралізованим каталогом усіх інших файлів диска і себе самого. MFT поділений на записи фіксованого розміру (як правило, 1 Кбайт) і ко­жен запис відповідає певному файлові. Перші 16 файлів мають служ­бовий характер і недоступні ОС. Вони називаються метафайлами, причому найперший метафайл – сам MFT. Ці перші 16 елементів MFT – єдина частина диска з фіксованим положенням. Цікаво, що друга копія перших трьох записів для надійності зберігається рівно посередині диска. Інший MFT-файл може розташовуватися, як і будь-який інший файл, у довільних місцях диска – відновити його положення можна за допомогою його самого, "зачепившись" за ос­нову – перший елемент MFT.

Перевага такого модульного підходу полягає у гнучкості. Напри­клад, у FAT фізичне ушкодження в самій області FAT фатальне для функціонування всього диска, a NTFS може змістити, навіть фрагментувати по диску всі свої службові області, обійшовши будь-які несправності поверхні, крім перших 16 елементів MFT.

Як і будь-яка інша система, NTFS ділить весь корисний простір: на кластери. NTFS підтримує майже будь-яку розмірність кластерів – від 512 байт до 64 Кбайт.

Диск NTFS умовно поділяється на дві частини:

• перші 12 % диска приділяються під так звану MFT-зону – простір, у який росте метафайл. Запис даних у цю область не можли­вий. MFT-зона завжди тримається порожньою. Це робиться для того, щоб найголовніший, службовий файл (MFT) не фрагментувався при розширенні;

• інші 88 % диска є звичайним простором для зберігання фай­лів.

Механізм використання MFT-зони такий: коли файли вже не можна записувати у звичайний простір, MFT-зона зменшується, звільняючи у такий спосіб місце для запису файлів. При звільненні місця у звичайній області MFT-зона може знову розширитись.

NTFS – система, що може привести себе в коректний стан за, практично, будь-яких збоїв. Сучасна ФС заснована на такому понят­ті, як транзакція – дія, вчинена повністю і коректно або не вчинена взагалі. В NTFS не буває проміжних (помилкових або некоректних) станів – квант зміни даних або зроблений, або відмінений.

Наприклад, здійснюється запис даних на диск. Раптом з'ясову­ється, що в те місце, куди ми тільки що вирішили записати чергову порцію даних, записати не вдалося – фізичне ушкодження поверх­ні. Поводження NTFS у цьому випадку досить логічне: транзакція запису відкочується повністю – система "усвідомлює", що запис не зроблений. Місце позначається як збійне, а дані записуються в інше місце, починається нова транзакція.

Загальні відомості про файли

Імена файлів. Файли є абстрактними об'єктами. Їхнє завдання – зберігати інформацію, приховуючи від користувача деталі роботи із пристроями. Коли процес створює файл, він дає йому ім'я. Після завершення процесу файл продовжує існувати й через своє ім'я може бути доступний іншим процесам.

Правила іменування файлів залежать від ОС. Багато ОС підтримують імена із двох частин (ім'я + розширення), наприклад prog, doc. Тип розширення файлу дає змогу ОС організувати з ним роботу різних прикладних програм відповідно до обумовлених умов. Зазви­чай ОС накладають деякі обмеження, на використовувані в імені символи і довжину імені файлу. Згідно зі стандартом POSIX, популярні ОС оперують зручними для користувача довгими іменами (до 255 символів) файлів.

Типи файлів. Важливий аспект організації файлової системи й ОС – підтримка й розпізнавання типів файлів. Це допомагає пра­вильному функціонуванню ОС.

Основні типи файлів: регулярні (звичайні) файли та директорії (каталоги). Звичайні файли містять користувацьку інформацію. Директорії – системні файли, що підтримують структуру файлової системи. У каталозі міститься перелік файлів, які є у ньому, і вста­новлюється відповідність між файлами та їх атрибутами.

Атрибути файлів. Крім імені, ОС часто зв'язують із кожним файлом й іншу інформацію, наприклад, дату модифікації, розмір тощо. Ці інші характеристики файлів називаються атрибутами. Список атрибутів у різних ОС може варіюватися. Зазвичай він міс­тить такі елементи: основну інформацію (ім'я, тип файлу), адресну інформацію (пристрій, початкову адресу, розмір), інформацію про керування доступом (власник, допустимі операції) й інформацію про використання (дати створення, останнього читання, модифіка­ції та ін.). Список атрибутів зберігається у структурі директорій або інших структурах, що забезпечують доступ до даних файлу.

Операції над файлами – це створення, видалення, відкриття, за­криття файлу, читання, запис даних та ін.

Підсистема керування процесами

Запущена на виконання програма породжує у системі один або більше процесів. Процес – це сукупність взаємопов'язаних дій, що перетворюють вхідні дані у вихідні. Комп'ютерна програма сама по собі є тільки пасивною сукупністю інструкцій, а процес – безпосе­реднє виконання цих інструкцій. До завдань підсистеми керування процесами належать:

• створення й видалення процесів;

• розподіл системних ресурсів (пам'яті, обчислювальних ресур­сів) між процесами;

• синхронізація процесів;

• міжпроцесна взаємодія.

Підсистема введення / виведення

Підсистема введення / виведення виконує запити файлової під­системи й підсистеми керування процесами для доступу до перифе­рійних пристроїв. Вона забезпечує необхідну буферизацію даних і взаємодіє з драйверами пристроїв, які безпосередньо обслуговують зовнішній пристрій.

Ці підсистеми працюють на основі трьох важливих компонентів, сформованих у процесі еволюції ОС: перериваннях, системних ви­кликах, виключних ситуаціях.

Після завантаження ядра ОС в оперативну пам'ять функціону­вання ОС здійснюється як реакція на події, що відбуваються у комп'ютері. Настання тієї чи іншої події сигналізується перериван­нями. Переривання – сигнал, що повідомляє процесору про здій­снення певної асинхронної події (у будь-який момент часу). При цьо­му виконання поточної послідовності команд припиняється, і керу­вання передається обробнику переривання, що виконує роботу з об­робки події й повертає керування у перерваний код.

Залежно від джерела переривання розрізняють апаратні та про­грамні переривання.

Апаратні переривання – це події від периферійних пристроїв. Наприклад, натискання клавіш клавіатури, рух миші, сигнал від таймера, мережевої карти або дискового накопичувача – це зовніш­ні переривання. Або події у мікропроцесорі, наприклад ділення на нуль – внутрішні переривання.

Програмні переривання ініціюються виконуваною програмою, тобто синхронно, а не асинхронно. Вони можуть служити для викли­ку сервісів операційної системи.

Апаратура "повідомляє" про переривання асинхронно шляхом пересилання у процесор через загальну шину сигналів переривань. Програма "повідомляє" про переривання шляхом виконання опера­ції System Call (системний виклик). Кожне переривання обробляєть­ся відповідно обробником переривань, що входить до складу ОС.

Взаємодія прикладних задач із ядром відбувається за допомогою стандартного інтерфейсу системних викликів. Процес запитує по­слугу за допомогою системного виклику певної процедури ядра, зов­ні схожого на виклик звичайної бібліотечної функції. Отже, систем­ні виклики – це інтерфейс між операційною системою та користу­вацькою програмою. Вони створюють, видаляють і використовують різні об'єкти, головні з яких – процеси та файли. Системні виклики іноді ще називають програмними перериваннями.

Ще однією концепцією роботи ОС є виняткові ситуації (exception) – події, що виникають у результаті спроби виконання програмою команд, які з певних причин не можуть бути виконані до кінця. Прикладами таких команд є спроби доступу до ресурсу за від­сутності достатніх прав або звернення до сторінки пам'яті, якої не­має. Виняткові ситуації, як і системні виклики, – події, що виника­ють у контексті поточної задачі.

Їх поділяють на поправні та непоправні. До поправних належать, наприклад, брак потрібної інформації в оперативній пам'яті. Після усунення причини поправної виняткової ситуації програма може ви­конуватися далі. Виникнення у процесі роботи операційної системи поправних виняткових ситуацій вважається нормальним явищем. Непоправні виняткові ситуації найчастіше виникають у результаті помилок у програмах (наприклад, ділення на нуль). У таких випад­ках операційна система реагує завершенням програми, що спричи­нила виняткову ситуацію.

Завдяки зазначеним вище концепціям операційні системи забез­печують пакетний та діалоговий режими роботи з користувачем. У пакетному режимі операційна система автоматично виконує задану послідовність команд. Здатність ОС перервати поточну роботу та відреагувати на події, викликані користувачем за допомогою керуючих пристроїв, сприймається як діалоговий режим роботи.

Сучасні ОС типово мають графічний інтерфейс користувача, який на додачу до клавіатури користується також вказівниковим при­строєм на зразок миші чи тачпадом. Старіші системи та системи, не призначені для частої безпосередньої взаємодії з користувачем (на­приклад сервери), типово використовують інтерфейс командного рядка. Обидва підходи так чи інакше реалізують оболонку, котра пе­ретворює команди користувача на системні виклики.

Сімейство Microsoft Windows

Найпоширеніша на сьогодні версія Microsoft Windows ХР, випу­щена 25 жовтня 2001 р. Станом на 27 червня 2008 p., операційні си­стеми сімейства Microsoft Windows займають 91 % світового ринку ОС.

У листопаді 2006 p., після п'яти років розробки, корпорація Microsoft випустила ОС Windows Vista, що містить велику кількість нововведень та архітектурних змін, порівняно з попередніми версія­ми Windows. Серед них можна виділити новий інтерфейс користува­ча, названий Windows Aero, низку удосконалень безпеки, напри­клад, контроль реєстраційного запису користувача (User account control) та нові програми для мультимедіа, приміром, Windows DVD Maker.

26 жовтня 2012 року поступила у продаж операційна система, що належить до сімейства ОС Microsoft Windows, що слідує в лінійці за Windows 7 – Windows 8.

Windows 8, на відміну від своїх попередників Windows 7 і Windows XP, – використовує новий інтерфейс під назвою Modern (раніше – Metro). Цей інтерфейс появляється першим після запуску системи; він схожий за функціональністю із робочим столом – стартовий екран має плитки додатків (подібних до ярликів0, по натисканню на які запускається додаток, відкривається сайт або папка (залежно від того, до якого елементу або додатку прив’язана плитка).

Відомі чотири редакції Windows 8: Windows 8 (Windows 8 Core), Windows 8 Професійна (Windows 8 Pro), Windows 8 Корпоративна (Windows 8 Enterprise) та Windows RT.

Юнікс-подібні ОС

До них належить велика кількість операційних систем, які мож­на умовно поділити на три категорії – System V, BSD та Linux. Сама назва Unix є торговою маркою, що належить "The Open Group", яка й ліцензує кожну конкретну ОС стосовно того, чи відповідає вона стандарту. Тому через ліцензійні чи інші неузгодження деякі ОС, які є юнікс-подібними, не визнані такими офіційно.

Системи Unix запускаються на великій кількості процесорних архітектур. Вони широко використовуються як серверні системи у бізнесі, як стільникові системи в академічному та інженерному се­редовищах.

Тут популярні вільні варіанти Unix, такі як Linux та BSD-системи. Окрім того, деякі з них останнім часом набувають поши­рення у корпоративному середовищі, особливо це стосується орієн­тованих на кінцевого користувача дистрибутивів Linux, насамперед Ubuntu, Mandriva та Suse.

Сервісне програмне забезпечення

Цей клас ПЗ охоплює декілька типів програм, зокрема:

1. драйвери – програми, які розширюють можливості ОС з ке­рування пристроями введення-виведення, оперативною пам'яттю тощо. За допомогою драйверів можливе підключення до комп'ютера нових пристроїв або нестандартне використання вже доступних;

2. утиліти – програми допоміжного або службового призна­чення. Вони або розширюють і доповнюють відповідні можливості операційної системи, або вирішують самостійні важливі завдання. До утиліт належать: програми контролю, тестування й діагностики функціонування пристроїв комп'ютера, програми-архіватори, засо­би забезпечення комп'ютерної безпеки, програми оптимізації й кон­тролю якості дискового простору, програми відновлення інформації, форматування, захисту даних, засоби перегляду й відтворення, про­грами запису дисків та ін.;

3. завантажники – програми, що виконують завантаження здійсненого коду в основну пам'ять системи.

Більша частина системного ПЗ входить до складу ОС, проте інша частина належить до автономних програм і постачається окремо.