Операционные системы существуют с самого первого поколения компьютеров, и они продолжают развиваться со временем. В этой главе мы обсудим некоторые из наиболее важных типов операционных систем, которые наиболее часто используются.
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 его оператору компьютера. Для ускорения обработки задания с аналогичными потребностями объединяются в группы и запускаются как группа. Программисты оставляют свои программы у оператора, а затем оператор сортирует программы с похожими требованиями в пакеты.
Проблемы с пакетными системами заключаются в следующем —
- Отсутствие взаимодействия между пользователем и работой.
- Процессор часто простаивает, потому что скорость механических устройств ввода / вывода ниже, чем у процессора.
- Сложно предоставить желаемый приоритет.
Операционные системы с разделением времени
Разделение времени — это метод, который позволяет многим людям, находящимся на разных терминалах, одновременно использовать определенную компьютерную систему. Разделение времени или многозадачность является логическим продолжением мультипрограммирования. Время процессора, которое распределяется между несколькими пользователями одновременно, называется разделением времени.
Основное различие между многопрограммными пакетными системами и системами с разделением времени состоит в том, что в случае многопрограммных пакетных систем цель состоит в том, чтобы максимально использовать процессор, тогда как в системах с разделением времени цель состоит в том, чтобы минимизировать время отклика.
Несколько заданий выполняются центральным процессором путем переключения между ними, но переключения происходят так часто. Таким образом, пользователь может получить немедленный ответ. Например, при обработке транзакции процессор выполняет каждую пользовательскую программу в коротком пакете или такте вычислений. То есть, если присутствует n пользователей, 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 были разработаны в основном как пакетные системы, были преобразованы в системы с разделением времени.
Преимущества операционных систем с разделением времени следующие:
- Обеспечивает преимущество быстрого ответа.
- Предотвращает дублирование программного обеспечения.
- Уменьшает время простоя процессора.
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 называются слабосвязанными системами или распределенными системами. Процессоры в распределенной системе могут различаться по размеру и функциям. Эти процессоры называются сайтами, узлами, компьютерами и т. Д.
Преимущества распределенных систем следующие:
- Благодаря средству совместного использования ресурсов пользователь на одном сайте может использовать ресурсы, доступные на другом.
- Ускорение обмена данными друг с другом по электронной почте.
- Если в распределенной системе происходит сбой одного сайта, остальные сайты могут продолжать работать.
- Лучший сервис для клиентов.
- Снижение нагрузки на хост-компьютер.
- Уменьшение задержек при 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), в 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 типов систем.
Недостатки сетевых операционных систем заключаются в следующем —
- Высокая стоимость покупки и запуска сервера.
- Зависимость от центрального местоположения для большинства операций.
- Требуется регулярное обслуживание и обновления.
Операционная система реального времени
Система реального времени определяется как система обработки данных, в которой интервал времени, необходимый для обработки и реагирования на входные данные, настолько мал, что он контролирует среду. Время, необходимое системе для ответа на ввод и отображение необходимой обновленной информации, называется временем отклика . Таким образом, в этом методе время отклика очень меньше по сравнению с онлайн-обработкой.
Системы реального времени используются, когда существуют жесткие требования к времени работы процессора или поток данных, а системы реального времени могут использоваться в качестве устройства управления в выделенном приложении. Операционная система реального времени должна иметь четко определенные фиксированные временные ограничения, в противном случае система выйдет из строя. Например, научные эксперименты, системы медицинской визуализации, промышленные системы управления, системы вооружения, роботы, системы управления воздушным движением и т. Д.
Существует два типа операционных систем реального времени.
Жесткие системы реального времени
Жесткие системы реального времени гарантируют, что критические задачи будут выполнены вовремя. В жестких системах реального времени вторичное хранилище ограничено или отсутствует, а данные хранятся в ПЗУ. В этих системах виртуальная память почти никогда не обнаруживается.
Мягкие системы реального времени
Мягкие системы реального времени менее ограничены. Критическая задача в реальном времени получает приоритет над другими задачами и сохраняет приоритет до завершения. Мягкие системы реального времени имеют ограниченную полезность, чем жесткие системы реального времени. Например, мультимедиа, виртуальная реальность, передовые научные проекты, такие как подводные исследования и планетарные роверы, и т. Д.