オペレーティングシステムの種類

オペレーティングシステムは最初のコンピュータ世代から存在し、時間とともに進化し続けます。この章では、最も一般的に使用されている重要な種類のオペレーティングシステムのいくつかについて説明します。

バッチオペレーティングシステム

バッチオペレーティングシステムのユーザーは、コンピューターと直接対話しません。各ユーザーは、パンチカードなどのオフラインデバイスでジョブを準備し、コンピューターオペレーターに送信します。処理を高速化するために、同様のニーズを持つジョブが一緒にバッチ処理され、グループとして実行されます。プログラマーはプログラムをオペレーターに任せ、オペレーターは同様の要件を持つプログラムをバッチに分類します。

バッチシステムの問題は次のとおりです-

• ユーザーと仕事の間の相互作用の欠如。
• メカニカルI / Oデバイスの速度はCPUよりも遅いため、CPUはアイドル状態であることがよくあります。
• 希望する優先順位を提供するのが難しい。

タイムシェアリングオペレーティングシステム

タイムシェアリングは、さまざまな端末にいる多くの人が特定のコンピュータシステムを同時に使用できるようにする手法です。タイムシェアリングまたはマルチタスクは、マルチプログラミングの論理的な拡張です。複数のユーザー間で同時に共有されるプロセッサの時間は、タイムシェアリングと呼ばれます。

マルチプログラムバッチシステムとタイムシェアリングシステムの主な違いは、マルチプログラムバッチシステムの場合、目的はプロセッサの使用を最大化することですが、タイムシェアリングシステムでは、目的は応答時間を最小化することです。

CPUは複数のジョブを切り替えることで実行しますが、切り替えは頻繁に発生します。したがって、ユーザーは即座に応答を受け取ることができます。たとえば、トランザクション処理では、プロセッサは各ユーザープログラムを短いバーストまたは大量の計算で実行します。つまり、nユーザーが存在する場合、各ユーザーはタイムクォンタムを取得できます。ユーザーがコマンドを送信したときの応答時間は、最大で数秒です。

オペレーティングシステムは、CPUスケジューリングとマルチプログラミングを使用して、各ユーザーにごく一部の時間を提供します。主にバッチシステムとして設計されたコンピュータシステムは、タイムシェアリングシステムに変更されました。

タイムシェアリングオペレーティングシステムの利点は次のとおりです。

• 迅速な応答の利点を​​提供します。
• ソフトウェアの重複を回避します。
• CPUのアイドル時間を短縮します。

タイムシェアリングオペレーティングシステムのデメリットは次のとおりです。

• 信頼性の問題。
• ユーザープログラムとデータのセキュリティと整合性の問題。
• データ通信の問題。

分散オペレーティングシステム

分散システムは、複数の中央処理装置を使用して、複数のリアルタイムアプリケーションと複数のユーザーにサービスを提供します。データ処理ジョブは、それに応じてプロセッサ間で分散されます。

プロセッサは、さまざまな通信回線（高速バスや電話回線など）を介して相互に通信します。これらはloosely coupled systemsまたは分散システム。分散システムのプロセッサは、サイズと機能が異なる場合があります。これらのプロセッサは、サイト、ノード、コンピュータなどと呼ばれます。

分散システムのメリットは次のとおりです。

• リソース共有機能を使用すると、あるサイトのユーザーが別のサイトで利用可能なリソースを使用できる場合があります。
• 電子メールを介した相互のデータ交換を高速化します。
• 分散システムで1つのサイトに障害が発生した場合、残りのサイトは動作を継続できる可能性があります。
• 顧客へのより良いサービス。
• ホストコンピュータの負荷を軽減します。
• データ処理の遅延の削減。

ネットワークオペレーティングシステム

ネットワークオペレーティングシステムはサーバー上で実行され、データ、ユーザー、グループ、セキュリティ、アプリケーション、およびその他のネットワーク機能を管理する機能をサーバーに提供します。ネットワークオペレーティングシステムの主な目的は、ネットワーク内の複数のコンピューター、通常はローカルエリアネットワーク（LAN）、プライベートネットワーク、または他のネットワーク間でファイルとプリンターを共有できるようにすることです。

ネットワークオペレーティングシステムの例には、Microsoft Windows Server 2003、Microsoft Windows Server 2008、UNIX、Linux、Mac OS X、Novell NetWare、およびBSDが含まれます。

ネットワークオペレーティングシステムの利点は次のとおりです。

• 一元化されたサーバーは非常に安定しています。
• セキュリティはサーバー管理です。
• 新しいテクノロジーやハードウェアへのアップグレードは、システムに簡単に統合できます。
• サーバーへのリモートアクセスは、さまざまな場所やタイプのシステムから可能です。

ネットワークオペレーティングシステムの欠点は次のとおりです。

• サーバーの購入と実行に高いコストがかかります。
• ほとんどの操作で中央の場所に依存します。
• 定期的なメンテナンスと更新が必要です。

リアルタイムオペレーティングシステム

リアルタイムシステムは、入力を処理して応答するために必要な時間間隔が非常に小さいため、環境を制御するデータ処理システムとして定義されます。システムが必要な更新情報の入力と表示に応答するのにかかる時間は、response time。したがって、この方法では、オンライン処理と比較して応答時間が非常に短くなります。

リアルタイムシステムは、プロセッサの動作やデータの流れに厳しい時間要件がある場合に使用され、リアルタイムシステムは専用アプリケーションの制御デバイスとして使用できます。リアルタイムオペレーティングシステムには、明確に定義された固定の時間制約が必要です。そうでない場合、システムは失敗します。たとえば、科学実験、医用画像システム、産業用制御システム、兵器システム、ロボット、航空交通管制システムなどです。

リアルタイムオペレーティングシステムには2つのタイプがあります。

ハードリアルタイムシステム

ハードリアルタイムシステムは、重要なタスクが時間どおりに完了することを保証します。ハードリアルタイムシステムでは、セカンダリストレージが制限されているか欠落しており、データはROMに保存されます。これらのシステムでは、仮想メモリはほとんど見つかりません。

ソフトリアルタイムシステム

ソフトリアルタイムシステムは制限が少なくなります。重要なリアルタイムタスクは他のタスクよりも優先され、完了するまで優先度を保持します。ソフトリアルタイムシステムは、ハードリアルタイムシステムよりも有用性が限られています。たとえば、マルチメディア、バーチャルリアリティ、海底探査や惑星探査車などの高度な科学プロジェクトなどです。