Warunek wstępny: Co to jest system operacyjny?

System operacyjny wykonuje wszystkie podstawowe zadania, takie jak zarządzanie plikami, procesami i pamięcią. System operacyjny pełni zatem rolę zarządcy wszystkich zasobów, tj. menadżer zasobów . W ten sposób system operacyjny staje się interfejsem pomiędzy użytkownikiem a maszyną. Jest to jedno z najbardziej wymaganych programów, jakie znajduje się w urządzeniu.

System operacyjny to rodzaj oprogramowania, które działa jako interfejs pomiędzy programem systemowym a sprzętem. Istnieje kilka typów systemów operacyjnych, z których wiele wymieniono poniżej. Przyjrzyjmy się im.

walnij Elif

Rodzaje systemów operacyjnych

Istnieje kilka typów systemów operacyjnych, które są wymienione poniżej.

• Wsadowy system operacyjny
• System wieloprogramowy
• System wieloprocesowy
• Wielozadaniowy system operacyjny
• System operacyjny z podziałem czasu
• Rozproszony system operacyjny
• Sieciowy system operacyjny
• System operacyjny czasu rzeczywistego

1. Wsadowy system operacyjny

Ten typ systemu operacyjnego nie współpracuje bezpośrednio z komputerem. Istnieje operator, który podejmuje podobne zadania o tych samych wymaganiach i grupuje je w partie. Sortowanie zadań o podobnych potrzebach leży w gestii operatora.

Wsadowy system operacyjny

Zalety wsadowego systemu operacyjnego

• Wielu użytkowników może współużytkować systemy wsadowe.
• Czas bezczynności systemu wsadowego jest bardzo krótszy.
• Wielokrotne zarządzanie dużymi zadaniami w systemach wsadowych jest łatwe.

Wady wsadowego systemu operacyjnego

• Operatorzy komputerów powinni być dobrze zaznajomieni z systemami wsadowymi.
• Systemy wsadowe są trudne do debugowania.
• Czasami jest to kosztowne.
• Pozostałe zadania będą musiały poczekać przez nieznany czas, jeśli którekolwiek zadanie zakończy się niepowodzeniem.
• W wsadowym systemie operacyjnym często trudno jest dokładnie przewidzieć czas przetwarzania zadań znajdujących się w kolejce.
• Trudno jest dokładnie przewidzieć dokładny czas wymagany do wykonania zadania oczekującego w kolejce.

Przykłady wsadowych systemów operacyjnych: Systemy płacowe, wyciągi bankowe itp.

2. Wieloprogramowy system operacyjny

Wieloprogramowe systemy operacyjne można po prostu zilustrować, ponieważ w pamięci głównej znajduje się więcej niż jeden program i każdy z nich może być wykonywany. Zasadniczo służy to do lepszego wykorzystania zasobów.

Multiprogramowanie

Zalety wieloprogramowego systemu operacyjnego

• Programowanie wielokrotne zwiększa przepustowość systemu.
• Pomaga w skróceniu czasu reakcji.

Wady wieloprogramowego systemu operacyjnego

• Nie ma możliwości interakcji użytkownika z zasobami systemowymi z systemem.

3. Wieloprocesorowy system operacyjny

Wieloprocesorowy system operacyjny to rodzaj systemu operacyjnego, w którym do wykonywania zasobów używany jest więcej niż jeden procesor. Poprawia przepustowość systemu.

Przetwarzanie wieloprocesowe

Zalety wieloprocesorowego systemu operacyjnego

• Zwiększa przepustowość systemu.
• Ponieważ ma kilka procesorów, więc jeśli jeden procesor ulegnie awarii, możemy kontynuować pracę z innym procesorem.

Wady wieloprocesorowego systemu operacyjnego

skaner następny

• Ze względu na wiele procesorów może to być bardziej złożone i trudne do zrozumienia.

4. Wielozadaniowy system operacyjny

Wielozadaniowy system operacyjny to po prostu wieloprogramowy system operacyjny z funkcją algorytmu planowania okrężnego. Może uruchamiać wiele programów jednocześnie.

Istnieją dwa typy systemów wielozadaniowych, które są wymienione poniżej.

• Wyprzedzająca wielozadaniowość
• Wielozadaniowość w ramach współpracy

Wielozadaniowość

Zalety wielozadaniowego systemu operacyjnego

• W wielozadaniowym systemie operacyjnym można jednocześnie uruchamiać wiele programów.
• Wiąże się to z odpowiednim zarządzaniem pamięcią.

Wady wielozadaniowego systemu operacyjnego

• W przypadku ciężkich programów system nagrzewa się wielokrotnie.

5. Systemy operacyjne z podziałem czasu

Każde zadanie ma określony czas na wykonanie, tak aby wszystkie zadania przebiegały sprawnie. Każdy użytkownik otrzymuje czas procesora podczas korzystania z jednego systemu. Systemy te nazywane są również systemami wielozadaniowymi. Zadanie może pochodzić od jednego użytkownika lub od różnych użytkowników. Czas wykonania każdego zadania nazywany jest kwantowym. Po upływie tego czasu system operacyjny przełącza się do następnego zadania.

System operacyjny z współdzieleniem czasu

Zalety systemu operacyjnego z współdzieleniem czasu

ale pełna forma

• Każde zadanie ma równe szanse.
• Mniejsze ryzyko powielania oprogramowania.
• Czas bezczynności procesora można skrócić.
• Współdzielenie zasobów: systemy z podziałem czasu umożliwiają wielu użytkownikom współdzielenie zasobów sprzętowych, takich jak procesor, pamięć i urządzenia peryferyjne, zmniejszając koszt sprzętu i zwiększając wydajność.
• Większa produktywność: Podział czasu pozwala użytkownikom pracować jednocześnie, skracając w ten sposób czas oczekiwania na swoją kolej, aby skorzystać z komputera. Zwiększona produktywność oznacza, że ​​można wykonać więcej pracy w krótszym czasie.
• Lepsze doświadczenie użytkownika: Współdzielenie czasu zapewnia interaktywne środowisko, które pozwala użytkownikom komunikować się z komputerem w czasie rzeczywistym, zapewniając lepszą obsługę niż przetwarzanie wsadowe.

Wady systemu operacyjnego z współdzieleniem czasu

• Problem z niezawodnością.
• Trzeba dbać o bezpieczeństwo i integralność programów i danych użytkownika.
• Problem z komunikacją danych.
• Wysokie koszty ogólne: systemy z współdzieleniem czasu charakteryzują się większymi kosztami ogólnymi niż inne systemy operacyjne ze względu na konieczność planowania, przełączania kontekstu i inne koszty ogólne związane z obsługą wielu użytkowników.
• Złożoność: systemy z podziałem czasu są złożone i wymagają zaawansowanego oprogramowania do jednoczesnego zarządzania wieloma użytkownikami. Ta złożoność zwiększa ryzyko błędów i błędów.
• Zagrożenia bezpieczeństwa: w przypadku współużytkowania zasobów przez wielu użytkowników wzrasta ryzyko naruszenia bezpieczeństwa. Systemy z współdzieleniem czasu wymagają starannego zarządzania dostępem użytkowników, uwierzytelnianiem i autoryzacją, aby zapewnić bezpieczeństwo danych i oprogramowania.

Przykłady systemów operacyjnych z podziałem czasu z objaśnieniami

• Maszyna wirtualna IBM/CMS : IBM VM/CMS to system operacyjny z podziałem czasu, który został wprowadzony po raz pierwszy w 1972 roku. Jest nadal w użyciu, zapewniając środowisko maszyny wirtualnej, które umożliwia wielu użytkownikom uruchamianie własnych instancji systemów operacyjnych i aplikacji.
• TSO (opcja podziału czasu) : TSO to system operacyjny z podziałem czasu, który został po raz pierwszy wprowadzony w latach 60. XX wieku przez firmę IBM dla komputera mainframe IBM System/360. Umożliwiło to wielu użytkownikom jednoczesny dostęp do tego samego komputera i uruchamianie własnych aplikacji.
• Usługi terminalowe systemu Windows : Usługi terminalowe systemu Windows to system operacyjny z podziałem czasu, który umożliwia wielu użytkownikom zdalny dostęp do serwera Windows. Użytkownicy mogą uruchamiać własne aplikacje i uzyskiwać dostęp w czasie rzeczywistym do udostępnionych zasobów, takich jak drukarki i pamięć sieciowa.

6. Rozproszony system operacyjny

Tego typu systemy operacyjne stanowią najnowszy postęp w świecie technologii komputerowej i są powszechnie akceptowane na całym świecie, i to również w ogromnym tempie. Różne autonomiczne, połączone ze sobą komputery komunikują się ze sobą za pomocą wspólnej sieci komunikacyjnej. Niezależne systemy posiadają własną jednostkę pamięci i procesor. Są to tzw systemy luźno powiązane lub systemy rozproszone . Procesory tych systemów różnią się rozmiarem i funkcją. Główną zaletą pracy z tego typu systemami operacyjnymi jest to, że zawsze istnieje możliwość, że jeden użytkownik będzie miał dostęp do plików lub oprogramowania, które w rzeczywistości nie znajdują się w jego systemie, ale w innym systemie podłączonym do tej sieci, tj. zdalny dostęp jest włączony w obrębie urządzeń podłączonych do tej sieci.

Rozproszony system operacyjny

Zalety rozproszonego systemu operacyjnego

• Awaria jednego nie wpłynie na komunikację sieciową drugiej, ponieważ wszystkie systemy są od siebie niezależne.
• Poczta elektroniczna zwiększa prędkość wymiany danych.
• Ponieważ zasoby są współdzielone, obliczenia są bardzo szybkie i trwałe.
• Zmniejsza się obciążenie komputera hosta.
• Systemy te są łatwo skalowalne, ponieważ wiele systemów można łatwo dodać do sieci.
• Opóźnienie w przetwarzaniu danych zmniejsza się.

Wady rozproszonego systemu operacyjnego

• Awaria sieci głównej zatrzyma całą komunikację.
• Do tworzenia systemów rozproszonych używany jest język, który nie jest jeszcze dobrze zdefiniowany.
• Tego typu systemy nie są łatwo dostępne, ponieważ są bardzo drogie. Nie tylko dlatego, że oprogramowanie bazowe jest bardzo złożone i nie jest jeszcze dobrze poznane.

Przykładami rozproszonych systemów operacyjnych są LOKUS itp.

Rozproszony system operacyjny musi rozwiązywać następujące problemy:

• Praca w sieci powoduje opóźnienia w przesyłaniu danych pomiędzy węzłami systemu rozproszonego. Opóźnienia takie mogą prowadzić do niespójnego widoku danych znajdujących się w różnych węzłach i utrudniać poznanie porządku chronologicznego zdarzeń w systemie.
• Funkcje kontrolne, takie jak planowanie, alokacja zasobów i wykrywanie zakleszczeń, muszą być wykonywane w kilku węzłach, aby przyspieszyć obliczenia i zapewnić niezawodne działanie w przypadku awarii komputerów lub komponentów sieciowych.
• Komunikaty wymieniane przez procesy obecne w różnych węzłach mogą podróżować sieciami publicznymi i przechodzić przez systemy komputerowe, które nie są kontrolowane przez rozproszony system operacyjny. Intruz może wykorzystać tę funkcję do manipulowania wiadomościami lub tworzenia fałszywych wiadomości w celu oszukania procedury uwierzytelniania i udawania użytkownika systemu.

7. Sieciowy system operacyjny

Systemy te działają na serwerze i zapewniają możliwość zarządzania danymi, użytkownikami, grupami, zabezpieczeniami, aplikacjami i innymi funkcjami sieciowymi. Tego typu systemy operacyjne umożliwiają współdzielony dostęp do plików, drukarek, zabezpieczeń, aplikacji i innych funkcji sieciowych w małej sieci prywatnej. Jeszcze jednym ważnym aspektem sieciowych systemów operacyjnych jest to, że wszyscy użytkownicy są świadomi podstawowej konfiguracji, wszystkich innych użytkowników w sieci, ich indywidualnych połączeń itp. i dlatego komputery te są powszechnie znane jako ściśle ze sobą powiązane systemy .

Sieciowy system operacyjny

co to jest maven

Zalety sieciowego systemu operacyjnego

• Wysoce stabilne, scentralizowane serwery.
• Kwestie bezpieczeństwa są rozpatrywane za pośrednictwem serwerów.
• Nowe technologie i modernizację sprzętu można łatwo zintegrować z systemem.
• Dostęp do serwera jest możliwy zdalnie z różnych lokalizacji i typów systemów.

Wady sieciowego systemu operacyjnego

• Serwery są drogie.
• W przypadku większości operacji użytkownik musi polegać na centralnej lokalizacji.
• Konserwacja i aktualizacje są wymagane regularnie.

Przykładami sieciowych systemów operacyjnych są Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare, BSD itp.

8. System operacyjny czasu rzeczywistego

Tego typu systemy operacyjne obsługują systemy czasu rzeczywistego. Przedział czasu wymagany do przetworzenia danych wejściowych i odpowiedzi na nie jest bardzo krótki. Ten przedział czasu nazywa się czas odpowiedzi .
Systemy czasu rzeczywistego są stosowane, gdy istnieją bardzo rygorystyczne wymagania czasowe, takie jak systemy rakietowe, systemy kontroli ruchu lotniczego, roboty itp.

unix utwórz katalog

Rodzaje systemów operacyjnych czasu rzeczywistego

• Twarde systemy czasu rzeczywistego:
  Twarde systemy operacyjne czasu rzeczywistego są przeznaczone do zastosowań, w których ograniczenia czasowe są bardzo rygorystyczne i nawet najkrótsze możliwe opóźnienie jest nie do przyjęcia. Systemy te służą ratowaniu życia, jak automatyczne spadochrony lub poduszki powietrzne, które muszą być łatwo dostępne w razie wypadku. Pamięć wirtualna jest rzadko spotykana w tych systemach.
• Miękkie systemy czasu rzeczywistego:
  Te systemy operacyjne są przeznaczone do zastosowań, w których ograniczenia czasowe są mniej rygorystyczne.

Więcej informacji znajdziesz w Różnica między twardym systemem operacyjnym czasu rzeczywistego a miękkim systemem operacyjnym czasu rzeczywistego .

System operacyjny czasu rzeczywistego

Zalety RTOS-u

• Maksymalne zużycie: Maksymalne wykorzystanie urządzeń i systemów, a tym samym większa wydajność ze wszystkich zasobów.
• Przesunięcie zadań: Czas przeznaczony na przesunięcie zadań w tych systemach jest bardzo krótki. Na przykład w starszych systemach przejście z jednego zadania do drugiego zajmuje około 10 mikrosekund, a w najnowszych systemach zajmuje to 3 mikrosekundy.
• Skoncentruj się na aplikacji: Skoncentruj się na uruchomionych aplikacjach i zmniejsz wagę na aplikacjach oczekujących w kolejce.
• Czas rzeczywisty system operacyjny w the Wbudowany system: Ponieważ rozmiar programów jest niewielki, RTOS może być również stosowany w systemach wbudowanych, takich jak transport i inne.
• Bez błędów: Tego typu systemy są wolne od błędów.
• Alokacja pamięci: Alokacją pamięci najlepiej zarządza się w tego typu systemach.

Wady RTOS-u

• Ograniczone zadania: Bardzo niewiele zadań jest uruchamianych jednocześnie, a ich koncentracja jest bardzo mniejsza na kilku aplikacjach, aby uniknąć błędów.
• Użyj dużych zasobów systemowych: Czasami zasoby systemowe nie są zbyt dobre i są również drogie.
• Złożone algorytmy: Algorytmy są bardzo złożone i trudne dla projektanta do pisania.
• Sterownik urządzenia i sygnały przerwań: Potrzebuje określonych sterowników urządzeń i sygnału przerwań, aby najwcześniej reagować na przerwania.
• Priorytet wątku: Nie jest dobrze ustawiać priorytet wątku, ponieważ te systemy są bardzo mniej podatne na przełączanie zadań.

Przykładami systemów operacyjnych czasu rzeczywistego są Eksperymenty naukowe, systemy obrazowania medycznego, systemy sterowania przemysłowego, systemy uzbrojenia, roboty, systemy kontroli ruchu lotniczego itp.