Arten von Betriebssystemen
Betriebssysteme gibt es von der ersten Computergeneration an und sie entwickeln sich mit der Zeit weiter. In diesem Kapitel werden einige der wichtigsten Arten von Betriebssystemen erläutert, die am häufigsten verwendet werden.
Batch-Betriebssystem
Die Benutzer eines Batch-Betriebssystems interagieren nicht direkt mit dem Computer. Jeder Benutzer bereitet seine Arbeit auf einem Offline-Gerät wie Lochkarten vor und sendet sie an den Computerbetreiber. Um die Verarbeitung zu beschleunigen, werden Jobs mit ähnlichen Anforderungen zusammengefasst und als Gruppe ausgeführt. Die Programmierer überlassen ihre Programme dem Bediener, und der Bediener sortiert die Programme mit ähnlichen Anforderungen in Stapel.
Die Probleme mit Batch-Systemen sind wie folgt:
- Fehlende Interaktion zwischen Benutzer und Job.
- Die CPU ist häufig im Leerlauf, da die Geschwindigkeit der mechanischen E / A-Geräte langsamer ist als die der CPU.
- Es ist schwierig, die gewünschte Priorität bereitzustellen.
Time-Sharing-Betriebssysteme
Time-Sharing ist eine Technik, mit der viele Personen an verschiedenen Terminals gleichzeitig ein bestimmtes Computersystem verwenden können. Time-Sharing oder Multitasking ist eine logische Erweiterung der Multiprogrammierung. Die Zeit des Prozessors, die von mehreren Benutzern gleichzeitig geteilt wird, wird als Time-Sharing bezeichnet.
Der Hauptunterschied zwischen Multiprogramm-Batch-Systemen und Time-Sharing-Systemen besteht darin, dass bei Multiprogramm-Batch-Systemen die Prozessorauslastung maximiert werden soll, während bei Time-Sharing-Systemen das Ziel darin besteht, die Antwortzeit zu minimieren.
Mehrere Jobs werden von der CPU durch Umschalten zwischen ihnen ausgeführt, aber die Umschaltungen treten so häufig auf. Somit kann der Benutzer eine sofortige Antwort erhalten. Beispielsweise führt der Prozessor bei einer Transaktionsverarbeitung jedes Benutzerprogramm in einem kurzen Burst oder einem Rechenquantum aus. Das heißt, wennnBenutzer sind anwesend, dann kann jeder Benutzer ein Zeitquantum erhalten. Wenn der Benutzer den Befehl sendet, beträgt die Antwortzeit höchstens einige Sekunden.
Das Betriebssystem verwendet CPU-Scheduling und Multiprogramming, um jedem Benutzer einen kleinen Teil seiner Zeit zur Verfügung zu stellen. Computersysteme, die hauptsächlich als Batch-Systeme konzipiert wurden, wurden auf Time-Sharing-Systeme umgestellt.
Die Vorteile von Timesharing-Betriebssystemen sind folgende:
- Bietet den Vorteil einer schnellen Reaktion.
- Vermeidet doppelte Software.
- Reduziert die CPU-Leerlaufzeit.
Die Nachteile von Time-Sharing-Betriebssystemen sind folgende:
- Problem der Zuverlässigkeit.
- Frage der Sicherheit und Integrität von Benutzerprogrammen und Daten.
- Problem der Datenkommunikation.
Verteiltes Betriebssystem
Verteilte Systeme verwenden mehrere Zentralprozessoren, um mehrere Echtzeitanwendungen und mehrere Benutzer zu bedienen. Datenverarbeitungsjobs werden entsprechend auf die Prozessoren verteilt.
Die Prozessoren kommunizieren über verschiedene Kommunikationsleitungen (wie Hochgeschwindigkeitsbusse oder Telefonleitungen) miteinander. Diese werden als bezeichnetloosely coupled systemsoder verteilte Systeme. Prozessoren in einem verteilten System können in Größe und Funktion variieren. Diese Prozessoren werden als Sites, Knoten, Computer usw. bezeichnet.
Die Vorteile verteilter Systeme sind folgende:
- Mit der Funktion zur gemeinsamen Nutzung von Ressourcen kann ein Benutzer an einem Standort möglicherweise die an einem anderen Standort verfügbaren Ressourcen verwenden.
- Beschleunigen Sie den Datenaustausch untereinander per E-Mail.
- Wenn ein Standort in einem verteilten System ausfällt, können die verbleibenden Standorte möglicherweise weiter betrieben werden.
- Besserer Service für die Kunden.
- Reduzierung der Belastung des Host-Computers.
- Reduzierung von Verzögerungen bei der Datenverarbeitung.
Netzwerkbetriebssystem
Ein Netzwerkbetriebssystem wird auf einem Server ausgeführt und bietet dem Server die Möglichkeit, Daten, Benutzer, Gruppen, Sicherheit, Anwendungen und andere Netzwerkfunktionen zu verwalten. Der Hauptzweck des Netzwerkbetriebssystems besteht darin, den Zugriff auf gemeinsam genutzte Dateien und Drucker zwischen mehreren Computern in einem Netzwerk zu ermöglichen, normalerweise einem lokalen Netzwerk (LAN), einem privaten Netzwerk oder anderen Netzwerken.
Beispiele für Netzwerkbetriebssysteme sind Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare und BSD.
Die Vorteile von Netzwerkbetriebssystemen sind folgende:
- Zentralisierte Server sind sehr stabil.
- Sicherheit wird vom Server verwaltet.
- Upgrades auf neue Technologien und Hardware können problemlos in das System integriert werden.
- Der Fernzugriff auf Server ist von verschiedenen Standorten und Systemtypen aus möglich.
Die Nachteile von Netzwerkbetriebssystemen sind folgende:
- Hohe Kosten für den Kauf und Betrieb eines Servers.
- Abhängigkeit von einem zentralen Ort für die meisten Operationen.
- Regelmäßige Wartung und Updates sind erforderlich.
Echtzeit-Betriebssystem
Ein Echtzeitsystem ist definiert als ein Datenverarbeitungssystem, in dem das Zeitintervall, das zum Verarbeiten und Reagieren auf Eingaben erforderlich ist, so klein ist, dass es die Umgebung steuert. Die Zeit, die das System benötigt, um auf eine Eingabe und Anzeige der erforderlichen aktualisierten Informationen zu reagieren, wird als bezeichnetresponse time. Bei dieser Methode ist die Antwortzeit im Vergleich zur Online-Verarbeitung sehr viel kürzer.
Echtzeitsysteme werden verwendet, wenn strenge Zeitanforderungen für den Betrieb eines Prozessors oder den Datenfluss bestehen und Echtzeitsysteme als Steuergerät in einer dedizierten Anwendung verwendet werden können. Ein Echtzeitbetriebssystem muss genau definierte Zeitbeschränkungen haben, sonst fällt das System aus. Zum Beispiel wissenschaftliche Experimente, medizinische Bildgebungssysteme, industrielle Steuerungssysteme, Waffensysteme, Roboter, Flugsicherungssysteme usw.
Es gibt zwei Arten von Echtzeitbetriebssystemen.
Harte Echtzeitsysteme
Harte Echtzeitsysteme garantieren, dass kritische Aufgaben pünktlich erledigt werden. In harten Echtzeitsystemen ist der Sekundärspeicher begrenzt oder fehlt und die Daten werden im ROM gespeichert. In diesen Systemen wird virtueller Speicher fast nie gefunden.
Weiche Echtzeitsysteme
Weiche Echtzeitsysteme sind weniger restriktiv. Eine kritische Echtzeitaufgabe hat Vorrang vor anderen Aufgaben und behält die Priorität, bis sie abgeschlossen ist. Weiche Echtzeitsysteme sind nur begrenzt nützlich als harte Echtzeitsysteme. Zum Beispiel Multimedia, virtuelle Realität, fortgeschrittene wissenschaftliche Projekte wie Unterwassererkundung und Planetenrover usw.