Раздел 01 — Операционная система: назначение и виды

Операционная система (ОС) — программа, которая управляет оборудованием компьютера и даёт остальным программам удобный и безопасный способ им пользоваться. Браузер не знает, какой у вас диск и сколько ядер у процессора: он просит у ОС «открой файл», «выдели память», «отправь данные по сети», а ОС делает это сама.

У ОС две роли, и обе видны каждый день.

• Распорядитель ресурсов. Процессор, память, диск и сеть одни на всех, а программ запущено десятки. ОС решает, кто сейчас работает на процессоре, кому сколько памяти, в каком порядке писать на диск, — и не даёт одной программе испортить данные другой.
• «Удобная машина». Вместо секторов диска программа видит файлы и папки, вместо физических адресов памяти — своё адресное пространство, вместо регистров сетевой карты — соединение. Это абстракции: простые понятия, за которыми ОС прячет сложное и разное оборудование.

Отсюда и план курса: каждый следующий раздел разбирает, как ОС управляет одним из ресурсов и как администратор может это увидеть и настроить.

ОС — не одна программа, а набор частей. Граница между ними важна администратору: от неё зависит, что можно перезапустить без перезагрузки, а что — нет.

Прикладная программа — текстовый редактор, браузер, игра — в ОС не входит: она работает поверх ОС и пользуется её услугами. Удалить браузер можно, система продолжит работать; ядро удалить нельзя.

Слово «среда» в названии курса — про то же: операционная среда — всё, что видит программа вокруг себя, — системные вызовы, библиотеки, переменные окружения, файловая система. Одна ОС может давать несколько сред: в Windows работают и программы Win32, и Linux-программы через подсистему WSL.

Каждое поколение ОС решало задачу, которую оставило предыдущее. Знать историю полезно не ради дат: в современных системах до сих пор видны решения прошлых лет.

• Windows — семейство Microsoft на ядре NT: настольные Windows 10 и 11, серверные Windows Server. Основная ОС в офисах и в учебных классах.
• Linux — ядро плюс набор программ, собранный в дистрибутив: Debian, Ubuntu, Fedora и многие другие. Большинство серверов в интернете работают на Linux.
• Отечественные ОС — дистрибутивы Linux российских разработчиков: Astra Linux, РЕД ОС, «Альт». Их устанавливают в государственных организациях и компаниях, которые переходят на российское ПО. Команды и понятия — те же, что в Debian, на котором построена практика курса.
• macOS и iOS — системы Apple на UNIX-подобной основе Darwin.
• Android — мобильная ОС на ядре Linux; программы работают в своей среде выполнения, а не как обычные программы Linux.

Одна задача — разные требования. Поэтому ОС делят по тому, где и для чего они работают.

Ещё ОС различают по числу задач и пользователей: однозадачные (MS-DOS) выполняли одну программу, многозадачные — все современные; однопользовательские рассчитаны на одного человека за компьютером, многопользовательские разделяют права и ресурсы между учётными записями. Windows 11 и Debian — многозадачные и многопользовательские.

В ОС реального времени главное — предсказуемость. Тормозная система автомобиля должна ответить за 5 мс всегда, а не в среднем за 1 мс, иногда за 200. Настольная ОС так не умеет: она оптимизирует среднюю скорость, и обновление в фоне может задержать любую программу.

В Windows две командные оболочки. cmd (командная строка) досталась от MS-DOS: простые команды, вывод — текст. PowerShell работает с объектами: команда возвращает не строки, а записи со свойствами, которые можно отбирать и сортировать. В курсе основная — PowerShell; команды cmd работают и в нём.

Открыть: Win+X → Терминал (в Windows 11) или Win+R, ввести powershell или cmd. Для команд, которые меняют систему, нужен терминал от имени администратора: Win+X → Терминал (администратор).

Команды PowerShell называются по схеме Глагол-Существительное: Get-Process — получить процессы, Stop-Process — остановить. Найти нужную команду помогает Get-Command:

PS> Get-Command -Verb Get -Noun Process, Service, ChildItem
CommandType     Name                                               Version    Source
-----------     ----                                               -------    ------
Cmdlet          Get-ChildItem                                      3.1.0.0    Microsoft.PowerShell.Management
Cmdlet          Get-Process                                        3.1.0.0    Microsoft.PowerShell.Management
Cmdlet          Get-Service                                        3.1.0.0    Microsoft.PowerShell.Management
PS> Get-Alias dir, ls, cd, cls, ps, kill
CommandType     Name                                               Version    Source
-----------     ----                                               -------    ------
Alias           dir -> Get-ChildItem
Alias           ls -> Get-ChildItem
Alias           cd -> Set-Location
Alias           cls -> Clear-Host
Alias           ps -> Get-Process
Alias           kill -> Stop-Process

Короткие имена вроде dir, ls, ps — псевдонимы: dir в PowerShell — это Get-ChildItem. Поэтому привычные команды работают, но выводят результат по-своему. Сравните одну папку в PowerShell и в cmd:

PS> Get-ChildItem C:\Windows\System32\drivers\etc
    Каталог: C:\Windows\System32\drivers\etc


Mode                 LastWriteTime         Length Name
----                 -------------         ------ ----
-a----        01.04.2024     10:24            824 hosts
-a----        01.04.2024     10:24           3683 lmhosts.sam
-a----        01.04.2024     10:24            407 networks
-a----        01.04.2024     10:24           1358 protocol
-a----        01.04.2024     10:24          17635 services
PS> cmd /c dir C:\Windows\System32\drivers\etc
 Том в устройстве C не имеет метки.
 Серийный номер тома: 5CDF-A027

 Содержимое папки C:\Windows\System32\drivers\etc

01.04.2024  10:26    <DIR>          .
29.10.2026  21:03    <DIR>          ..
01.04.2024  10:24               824 hosts
01.04.2024  10:24             3 683 lmhosts.sam
01.04.2024  10:24               407 networks
01.04.2024  10:24             1 358 protocol
01.04.2024  10:24            17 635 services
               5 файлов         23 907 байт
               2 папок  21 031 735 296 байт свободно

Справка по команде — Get-Help Get-Process -Full. Сразу после установки Windows подробной справки на компьютере нет: её загружает Update-Help в терминале администратора (нужен интернет). Без неё выводится только синтаксис; в этом случае откройте справку на сайте Microsoft: Get-Help Get-Process -Online.

Переменные окружения — значения, которые ОС передаёт каждой программе: тип ОС, архитектура процессора, число процессоров, путь поиска программ. В cmd их пишут в знаках процента, в PowerShell — через $env::

PS> cmd /c "echo %OS% %PROCESSOR_ARCHITECTURE% %NUMBER_OF_PROCESSORS%"
Windows_NT AMD64 2
PS> $env:OS; $env:PROCESSOR_ARCHITECTURE; $env:NUMBER_OF_PROCESSORS
Windows_NT
AMD64
2

Первое, что делает администратор на незнакомом компьютере, — узнаёт, что за система перед ним: версия и выпуск, разрядность, процессор, память. Без этого не выбрать драйвер, программу и инструкцию.

Быстрее всего — графически: Win+R → winver показывает версию и сборку, Win+R → msinfo32 — подробные сведения о системе, оборудовании и драйверах. В командной строке — ver и systeminfo:

PS> cmd /c ver
Microsoft Windows [Version 10.0.26300.9711]

PS> systeminfo | Select-String "Имя ОС","Версия ОС","Тип системы","Процессор","Полный объем физической памяти","Версия BIOS"
Имя ОС:                                  Майкрософт Windows 11 Pro
Версия ОС:                               10.0.26300 Н/Д построение 26300
Тип системы:                             x64-based PC
Процессоры:                              Число процессоров - 1.
Версия BIOS:                             Proxmox distribution of EDK II 4.2025.05-1~bpo12+1, 12.03.2026
Полный объем физической памяти:          8 162 МБ

systeminfo выводит несколько десятков строк; Select-String оставляет только нужные — это фильтр строк, аналог grep в Linux. Версия 10.0.26300 у Windows 11 — не ошибка: ядро NT нумеруется 10.0 начиная с Windows 10, а выпуски различают по номеру сборки.

Строка «Тип системы: x64-based PC» — 64-разрядная система. 32-разрядная Windows видит не больше 4 ГБ памяти и не запускает 64-разрядные программы; Windows 11 выпускается только 64-разрядной.

Те же сведения в виде объектов даёт Get-CimInstance — запрос к базе сведений об оборудовании и ОС (CIM, она же WMI):

PS> Get-CimInstance Win32_OperatingSystem | Select-Object Caption, Version, OSArchitecture, BuildNumber
Caption                   Version    OSArchitecture BuildNumber
-------                   -------    -------------- -----------
Майкрософт Windows 11 Pro 10.0.26300 64-разрядная   26300
PS> Get-CimInstance Win32_Processor | Select-Object Name, NumberOfCores, NumberOfLogicalProcessors
Name                          NumberOfCores NumberOfLogicalProcessors
----                          ------------- -------------------------
QEMU Virtual CPU version 2.5+             2                         2

В строке процессора — «QEMU Virtual CPU»: примеры курса сняты в виртуальной машине, и ОС видит не настоящий процессор, а тот, что показал ей гипервизор. Об этом — в разделе 03.

PS> $PSVersionTable.PSVersion
Major  Minor  Build  Revision
-----  -----  -----  --------
5      1      26100  9711

В Windows 10 и 11 встроен Windows PowerShell 5.1 — его и используем. Новый PowerShell 7 ставится отдельно и в курсе не нужен.

В Linux те же вопросы задают другими командами. uname показывает ядро: его имя, версию и архитектуру процессора.

$ uname -a
Linux mypc 6.12.95+deb13-amd64 #1 SMP PREEMPT_DYNAMIC Debian 6.12.95-1 (2026-07-04) x86_64 GNU/Linux
$ uname -srm
Linux 6.12.95+deb13-amd64 x86_64

Версия ядра (6.12) и версия дистрибутива — разные вещи. Дистрибутив описан в файле /etc/os-release: его читают и люди, и программы установки.

$ cat /etc/os-release
PRETTY_NAME="Debian GNU/Linux 13 (trixie)"
NAME="Debian GNU/Linux"
VERSION_ID="13"
VERSION="13 (trixie)"
VERSION_CODENAME=trixie
DEBIAN_VERSION_FULL=13.7
ID=debian
HOME_URL="https://www.debian.org/"
SUPPORT_URL="https://www.debian.org/support"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.debian.org/"

Процессор и память:

$ lscpu | grep -E "^(Architecture|CPU\(s\)|Model name|Thread|Core|Socket|Hypervisor)"
Architecture:                            x86_64
CPU(s):                                  2
Model name:                              QEMU Virtual CPU version 2.5+
Thread(s) per core:                      1
Core(s) per socket:                      2
Socket(s):                               1
Hypervisor vendor:                       KVM

$ free -h
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3,8Gi       669Mi       609Mi        36Mi       2,9Gi       3,2Gi
Swap:          1,7Gi       853Mi       868Mi
$ nproc
2

Строка Hypervisor vendor: KVM — снова виртуальная машина. В выводе free важен столбец available — сколько памяти можно отдать программам; почему он больше free и что такое buff/cache и Swap, разберём в разделе 07.