Типы операционной системы

Операционные системы существуют с самого первого поколения компьютеров и со временем продолжают развиваться. В этой главе мы обсудим некоторые из наиболее часто используемых важных типов операционных систем.

Пакетная операционная система

Пользователи пакетной операционной системы не взаимодействуют с компьютером напрямую. Каждый пользователь готовит свою работу на автономном устройстве, таком как перфокарты, и передает ее оператору компьютера. Чтобы ускорить обработку, задания со схожими потребностями объединяются и выполняются как группа. Программисты оставляют свои программы оператору, а затем оператор сортирует программы с аналогичными требованиями на партии.

Проблемы с пакетными системами заключаются в следующем:

Отсутствие взаимодействия между пользователем и работой.
CPU часто простаивает, потому что скорость механических устройств ввода-вывода ниже, чем у CPU.
Трудно обеспечить желаемый приоритет.

Операционные системы с разделением времени

Разделение времени - это метод, который позволяет многим людям, находящимся на разных терминалах, использовать определенную компьютерную систему одновременно. Разделение времени или многозадачность - это логическое продолжение мультипрограммирования. Время процессора, которое совместно используется несколькими пользователями одновременно, называется разделением времени.

Основное различие между многопрограммными пакетными системами и системами с разделением времени заключается в том, что в случае многопрограммных пакетных систем цель состоит в максимальном использовании процессора, тогда как в системах с разделением времени целью является минимизация времени отклика.

ЦП выполняет несколько заданий путем переключения между ними, но переключение происходит очень часто. Таким образом, пользователь может получить немедленный ответ. Например, при обработке транзакции процессор выполняет каждую пользовательскую программу в виде короткого пакета или кванта вычислений. То есть, еслиnприсутствуют пользователи, то каждый пользователь может получить квант времени. Когда пользователь отправляет команду, время ответа составляет не более нескольких секунд.

Операционная система использует планирование ЦП и мультипрограммирование, чтобы предоставить каждому пользователю небольшую часть времени. Компьютерные системы, которые изначально проектировались как пакетные, были преобразованы в системы с разделением времени.

Преимущества операционных систем с разделением времени заключаются в следующем:

Обеспечивает преимущество быстрого ответа.
Избегает дублирования программного обеспечения.
Уменьшает время простоя ЦП.

Недостатки операционных систем с разделением времени следующие:

Проблема надежности.
Вопрос безопасности и целостности пользовательских программ и данных.
Проблема передачи данных.

Распределенная операционная система

Распределенные системы используют несколько центральных процессоров для обслуживания нескольких приложений реального времени и нескольких пользователей. Задания по обработке данных распределяются между процессорами соответственно.

Процессоры связываются друг с другом через различные линии связи (например, высокоскоростные шины или телефонные линии). Они называютсяloosely coupled systemsили распределенные системы. Процессоры в распределенной системе могут различаться по размеру и функциям. Эти процессоры называются сайтами, узлами, компьютерами и так далее.

Преимущества распределенных систем следующие:

Благодаря возможности совместного использования ресурсов пользователь на одном сайте может использовать ресурсы, доступные на другом.
Ускорьте обмен данными друг с другом по электронной почте.
Если один сайт отказывает в распределенной системе, остальные сайты потенциально могут продолжить работу.
Лучшее обслуживание клиентов.
Снижение нагрузки на главный компьютер.
Сокращение задержек в обработке данных.

Сетевая операционная система

Сетевая операционная система работает на сервере и предоставляет серверу возможность управлять данными, пользователями, группами, безопасностью, приложениями и другими сетевыми функциями. Основная цель сетевой операционной системы - предоставить общий доступ к файлам и принтерам для нескольких компьютеров в сети, обычно в локальной сети (LAN), частной сети или в других сетях.

Примеры сетевых операционных систем включают Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare и BSD.

Преимущества сетевых операционных систем следующие:

Централизованные серверы очень стабильны.
Безопасность управляется сервером.
Обновления до новых технологий и оборудования могут быть легко интегрированы в систему.
Удаленный доступ к серверам возможен из разных мест и систем.

Недостатки сетевых операционных систем следующие:

Высокая стоимость покупки и эксплуатации сервера.
Зависимость от центрального местоположения для большинства операций.
Требуются регулярное обслуживание и обновления.

Операционная система реального времени

Система реального времени определяется как система обработки данных, в которой временной интервал, необходимый для обработки и ответа на входные данные, настолько мал, что он управляет окружающей средой. Время, затрачиваемое системой на ответ на ввод и отображение необходимой обновленной информации, называетсяresponse time. Таким образом, в этом методе время отклика намного меньше по сравнению с онлайн-обработкой.

Системы реального времени используются, когда есть жесткие требования ко времени для работы процессора или потока данных, и системы реального времени могут использоваться в качестве устройства управления в специализированном приложении. Операционная система реального времени должна иметь четко определенные фиксированные временные ограничения, иначе система выйдет из строя. Например, научные эксперименты, медицинские системы визуализации, промышленные системы управления, системы вооружения, роботы, системы управления воздушным движением и т. Д.

Есть два типа операционных систем реального времени.

Системы жесткого реального времени

Системы жесткого реального времени гарантируют своевременное выполнение критических задач. В системах жесткого реального времени вторичная память ограничена или отсутствует, и данные хранятся в ПЗУ. В этих системах виртуальная память практически не встречается.

Системы мягкого реального времени

Системы мягкого реального времени менее строгие. Важная задача в реальном времени получает приоритет над другими задачами и сохраняет приоритет до своего завершения. Системы мягкого реального времени имеют ограниченную полезность, чем системы жесткого реального времени. Например, мультимедиа, виртуальная реальность, перспективные научные проекты, такие как подводные исследования и планетоходы и т. Д.