Các loại hệ điều hành

Hệ điều hành đã có từ thế hệ máy tính đầu tiên và chúng tiếp tục phát triển theo thời gian. Trong chương này, chúng ta sẽ thảo luận về một số loại hệ điều hành quan trọng được sử dụng phổ biến nhất.

Hệ điều hành hàng loạt

Người dùng của một hệ điều hành hàng loạt không tương tác trực tiếp với máy tính. Mỗi người dùng chuẩn bị công việc của mình trên một thiết bị ngoại tuyến như thẻ đục lỗ và nộp nó cho người điều hành máy tính. Để tăng tốc độ xử lý, các công việc có nhu cầu tương tự được phân chia cùng nhau và chạy như một nhóm. Các lập trình viên để lại chương trình của họ cho người điều hành và người điều hành sau đó sắp xếp các chương trình có yêu cầu tương tự thành các lô.

Các vấn đề với Hệ thống hàng loạt như sau:

Thiếu sự tương tác giữa người dùng và công việc.
CPU thường không hoạt động, do tốc độ của các thiết bị I / O cơ học chậm hơn CPU.
Khó cung cấp mức độ ưu tiên mong muốn.

Hệ điều hành chia sẻ thời gian

Chia sẻ thời gian là một kỹ thuật cho phép nhiều người, ở các đầu cuối khác nhau, có thể sử dụng một hệ thống máy tính cụ thể cùng một lúc. Chia sẻ thời gian hoặc đa nhiệm là một phần mở rộng hợp lý của đa chương trình. Thời gian của bộ xử lý được chia sẻ giữa nhiều người dùng đồng thời được gọi là chia sẻ thời gian.

Sự khác biệt chính giữa Hệ thống lô đa chương trình và Hệ thống chia sẻ thời gian là trong trường hợp Hệ thống lô đa chương trình, mục tiêu là tối đa hóa việc sử dụng bộ xử lý, trong khi trong Hệ thống chia sẻ thời gian, mục tiêu là giảm thiểu thời gian phản hồi.

Nhiều công việc được thực thi bởi CPU bằng cách chuyển đổi giữa chúng, nhưng việc chuyển đổi xảy ra thường xuyên. Do đó, người dùng có thể nhận được phản hồi ngay lập tức. Ví dụ, trong xử lý giao dịch, bộ xử lý thực hiện từng chương trình người dùng trong một loạt ngắn hoặc lượng tử tính toán. Đó là, nếunngười dùng hiện diện, sau đó mỗi người dùng có thể nhận được một lượng tử thời gian. Khi người dùng gửi lệnh, thời gian phản hồi tối đa là vài giây.

Hệ điều hành sử dụng lập lịch CPU và lập trình đa chương trình để cung cấp cho mỗi người dùng một phần nhỏ thời gian. Hệ thống máy tính được thiết kế chủ yếu dưới dạng hệ thống hàng loạt đã được sửa đổi thành hệ thống chia sẻ thời gian.

Ưu điểm của hệ điều hành Timesharing như sau:

Cung cấp lợi thế của phản ứng nhanh chóng.
Tránh trùng lặp phần mềm.
Giảm thời gian nhàn rỗi của CPU.

Nhược điểm của hệ điều hành Chia sẻ thời gian như sau:

Vấn đề về độ tin cậy.
Câu hỏi về tính bảo mật và tính toàn vẹn của các chương trình và dữ liệu người dùng.
Vấn đề về truyền thông dữ liệu.

Hệ điều hành phân tán

Hệ thống phân tán sử dụng nhiều bộ xử lý trung tâm để phục vụ nhiều ứng dụng thời gian thực và nhiều người dùng. Các công việc xử lý dữ liệu được phân bổ giữa các bộ xử lý cho phù hợp.

Các bộ xử lý giao tiếp với nhau thông qua các đường truyền thông khác nhau (chẳng hạn như xe buýt tốc độ cao hoặc đường dây điện thoại). Chúng được gọi làloosely coupled systemshoặc các hệ thống phân tán. Các bộ xử lý trong hệ thống phân tán có thể khác nhau về kích thước và chức năng. Những bộ xử lý này được gọi là trang web, nút, máy tính, v.v.

Ưu điểm của hệ thống phân tán như sau:

Với cơ sở chia sẻ tài nguyên, người dùng tại một trang này có thể sử dụng các tài nguyên có sẵn ở trang khác.
Tăng tốc độ trao đổi dữ liệu với nhau qua thư điện tử.
Nếu một trang bị lỗi trong hệ thống phân tán, các trang còn lại có thể tiếp tục hoạt động.
Dịch vụ tốt hơn cho khách hàng.
Giảm tải trên máy tính chủ.
Giảm sự chậm trễ trong xử lý dữ liệu.

Hệ điều hành mạng

Hệ điều hành mạng chạy trên máy chủ và cung cấp cho máy chủ khả năng quản lý dữ liệu, người dùng, nhóm, bảo mật, ứng dụng và các chức năng mạng khác. Mục đích chính của hệ điều hành mạng là cho phép truy cập tệp và máy in được chia sẻ giữa nhiều máy tính trong mạng, thường là mạng cục bộ (LAN), mạng riêng hoặc các mạng khác.

Ví dụ về hệ điều hành mạng bao gồm Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare và BSD.

Ưu điểm của hệ điều hành mạng như sau:

Máy chủ tập trung có độ ổn định cao.
Bảo mật là do máy chủ quản lý.
Nâng cấp công nghệ và phần cứng mới có thể được tích hợp dễ dàng vào hệ thống.
Có thể truy cập từ xa vào máy chủ từ các vị trí và loại hệ thống khác nhau.

Những nhược điểm của hệ điều hành mạng như sau:

Chi phí mua và chạy máy chủ cao.
Sự phụ thuộc vào vị trí trung tâm cho hầu hết các hoạt động.
Bảo trì và cập nhật thường xuyên là bắt buộc.

Hệ điều hành thời gian thực

Hệ thống thời gian thực được định nghĩa là hệ thống xử lý dữ liệu trong đó khoảng thời gian cần thiết để xử lý và phản hồi các đầu vào là rất nhỏ để nó kiểm soát môi trường. Thời gian hệ thống thực hiện để phản hồi đầu vào và hiển thị thông tin cập nhật bắt buộc được gọi làresponse time. Vì vậy, trong phương pháp này, thời gian phản hồi là rất ít so với xử lý trực tuyến.

Hệ thống thời gian thực được sử dụng khi có các yêu cầu khắt khe về thời gian đối với hoạt động của bộ xử lý hoặc luồng dữ liệu và hệ thống thời gian thực có thể được sử dụng như một thiết bị điều khiển trong một ứng dụng chuyên dụng. Hệ điều hành thời gian thực phải có các ràng buộc thời gian cố định, được xác định rõ ràng, nếu không hệ thống sẽ bị lỗi. Ví dụ: Thí nghiệm khoa học, hệ thống hình ảnh y tế, hệ thống điều khiển công nghiệp, hệ thống vũ khí, rô bốt, hệ thống kiểm soát không lưu, v.v.

Có hai loại hệ điều hành thời gian thực.

Hệ thống thời gian thực cứng

Hệ thống thời gian thực cứng đảm bảo rằng các tác vụ quan trọng sẽ hoàn thành đúng thời hạn. Trong các hệ thống thời gian thực cứng, bộ nhớ thứ cấp bị hạn chế hoặc bị thiếu và dữ liệu được lưu trong ROM. Trong các hệ thống này, bộ nhớ ảo hầu như không được tìm thấy.

Hệ thống thời gian thực mềm

Hệ thống thời gian thực mềm ít hạn chế hơn. Một nhiệm vụ quan trọng trong thời gian thực được ưu tiên hơn các nhiệm vụ khác và giữ nguyên mức độ ưu tiên cho đến khi hoàn thành. Hệ thống thời gian thực mềm có tiện ích hạn chế hơn so với hệ thống thời gian thực cứng. Ví dụ: đa phương tiện, thực tế ảo, Dự án khoa học nâng cao như thám hiểm dưới biển và tàu thám hiểm hành tinh, v.v.