Predpogoj: Kaj je operacijski sistem?

Operacijski sistem opravlja vse osnovne naloge, kot je upravljanje datotek, procesov in pomnilnika. Tako operacijski sistem deluje kot upravitelj vseh virov, tj. upravitelj virov . Tako operacijski sistem postane vmesnik med uporabnikom in strojem. To je ena najbolj zahtevanih programov, ki so prisotni v napravi.

Operacijski sistem je vrsta programske opreme, ki deluje kot vmesnik med sistemskim programom in strojno opremo. Obstaja več vrst operacijskih sistemov, med katerimi so številni omenjeni spodaj. Oglejmo si jih.

c++ razdelitev nizov

Vrste operacijskih sistemov

Obstaja več vrst operacijskih sistemov, ki so omenjeni spodaj.

• Paketni operacijski sistem
• Večprogramski sistem
• Večprocesni sistem
• Večopravilni operacijski sistem
• Operacijski sistem za delitev časa
• Porazdeljeni operacijski sistem
• Omrežni operacijski sistem
• Operacijski sistem v realnem času

1. Paketni operacijski sistem

Ta vrsta operacijskega sistema ne komunicira neposredno z računalnikom. Obstaja operater, ki prevzame podobna opravila z enakimi zahtevami in jih združi v serije. Za razvrščanje delovnih mest s podobnimi potrebami je odgovoren operater.

Paketni operacijski sistem

Prednosti paketnega operacijskega sistema

• Več uporabnikov lahko deli paketne sisteme.
• Čas mirovanja za šaržni sistem je zelo krajši.
• V paketnih sistemih je enostavno upravljati veliko dela.

Slabosti paketnega operacijskega sistema

• Računalniški operaterji morajo biti dobro seznanjeni s paketnimi sistemi.
• Paketne sisteme je težko odpraviti.
• Včasih je drago.
• Ostala opravila bodo morala počakati neznan čas, če katero od opravil ne uspe.
• V paketnem operacijskem sistemu je čas obdelave za opravila običajno težko natančno predvideti, ko so v čakalni vrsti.
• Težko je natančno napovedati natančen čas, potreben za dokončanje opravila, ko je v čakalni vrsti.

Primeri paketnih operacijskih sistemov: Plačilni sistemi, bančni izpiski itd.

2. Večprogramski operacijski sistem

Večprogramski operacijski sistemi lahko preprosto ponazorimo, saj je v glavnem pomnilniku prisotnih več kot en program in katerega koli od njih je mogoče obdržati v izvajanju. To se v bistvu uporablja za boljšo izvedbo virov.

Multiprogramiranje

Prednosti večprogramskega operacijskega sistema

• Multi programiranje poveča prepustnost sistema.
• Pomaga zmanjšati odzivni čas.

Slabosti večprogramskega operacijskega sistema

• Ni možnosti za uporabniško interakcijo sistemskih virov s sistemom.

3. Večprocesni operacijski sistem

Večprocesni operacijski sistem je vrsta operacijskega sistema, v katerem se za izvajanje virov uporablja več kot en CPU. Izboljša prepustnost sistema.

Večprocesiranje

Prednosti večprocesnega operacijskega sistema

• Poveča prepustnost sistema.
• Ker ima več procesorjev, lahko, če en procesor odpove, nadaljujemo z drugim procesorjem.

Slabosti večprocesnega operacijskega sistema

razlika med ljubeznijo in všečnostjo

• Zaradi več procesorjev je lahko bolj zapleteno in nekako težko razumljivo.

4. Večopravilni operacijski sistem

Večopravilni operacijski sistem je preprosto večprogramski operacijski sistem z možnostjo krožnega algoritma razporejanja. Lahko izvaja več programov hkrati.

Obstajata dve vrsti večopravilnih sistemov, ki sta navedeni spodaj.

• Preventivno večopravilnost
• Sodelovalna večopravilnost

Večopravilnost

Prednosti večopravilnega operacijskega sistema

• V večopravilnem operacijskem sistemu je mogoče hkrati izvajati več programov.
• Prihaja z ustreznim upravljanjem pomnilnika.

Slabosti večopravilnega operacijskega sistema

• Pri težkih programih se sistem večkrat segreje.

5. Operacijski sistemi z delitvijo časa

Vsaka naloga ima nekaj časa za izvedbo, tako da vse naloge delujejo gladko. Vsak uporabnik dobi čas procesorja, saj uporablja en sistem. Ti sistemi so znani tudi kot večopravilni sistemi. Naloga je lahko od enega ali več uporabnikov. Čas, ki ga ima vsaka naloga za izvedbo, se imenuje kvantum. Po preteku tega časovnega intervala OS preklopi na naslednjo nalogo.

OS z delitvijo časa

Prednosti OS z delitvijo časa

primeri operacijskega sistema

• Vsaka naloga ima enake možnosti.
• Manj možnosti podvajanja programske opreme.
• Čas mirovanja procesorja se lahko zmanjša.
• Skupna raba virov: sistemi za delitev časa omogočajo več uporabnikom, da si delijo vire strojne opreme, kot so CPE, pomnilnik in zunanje naprave, kar zmanjša stroške strojne opreme in poveča učinkovitost.
• Izboljšana produktivnost: Delitev časa omogoča uporabnikom sočasno delo, s čimer se zmanjša čas čakanja, da pridejo na vrsto za uporabo računalnika. Ta večja produktivnost pomeni več dela, opravljenega v krajšem času.
• Izboljšana uporabniška izkušnja: Delitev časa zagotavlja interaktivno okolje, ki uporabnikom omogoča komunikacijo z računalnikom v realnem času, kar zagotavlja boljšo uporabniško izkušnjo kot paketna obdelava.

Slabosti OS z delitvijo časa

• Problem z zanesljivostjo.
• Poskrbeti je treba za varnost in celovitost uporabniških programov in podatkov.
• Težava s podatkovno komunikacijo.
• Visoki stroški: sistemi z delitvijo časa imajo višje stroške kot drugi operacijski sistemi zaradi potrebe po razporejanju, preklapljanju konteksta in drugih stroških, ki nastanejo pri podpori več uporabnikov.
• Kompleksnost: sistemi za delitev časa so zapleteni in zahtevajo napredno programsko opremo za upravljanje več uporabnikov hkrati. Ta zapletenost poveča možnost napak in napak.
• Varnostna tveganja: z več uporabniki, ki si delijo vire, se poveča tveganje za vdor v varnost. Sistemi za delitev časa zahtevajo skrbno upravljanje uporabniškega dostopa, avtentikacijo in avtorizacijo, da se zagotovi varnost podatkov in programske opreme.

Primeri OS z delitvijo časa z razlago

• IBM VM/CMS : IBM VM/CMS je operacijski sistem za deljenje časa, ki je bil prvič predstavljen leta 1972. Uporablja se še danes in zagotavlja okolje navideznega stroja, ki več uporabnikom omogoča zagon lastnih primerkov operacijskih sistemov in aplikacij.
• TSO (možnost delitve časa) : TSO je operacijski sistem s časovno delitvijo, ki ga je v šestdesetih letih prejšnjega stoletja prvič predstavil IBM za veliki računalnik IBM System/360. Več uporabnikom je omogočal hkraten dostop do istega računalnika in izvajanje lastnih aplikacij.
• Windows terminalske storitve : Windows Terminal Services je operacijski sistem za deljenje časa, ki več uporabnikom omogoča dostop do strežnika Windows na daljavo. Uporabniki lahko izvajajo lastne aplikacije in dostopajo do skupnih virov, kot so tiskalniki in omrežni pomnilnik, v realnem času.

6. Porazdeljeni operacijski sistem

Te vrste operacijskega sistema so nedavni napredek v svetu računalniške tehnologije in so splošno sprejete po vsem svetu in tudi to zelo hitro. Različni avtonomni med seboj povezani računalniki komunicirajo med seboj prek skupnega komunikacijskega omrežja. Neodvisni sistemi imajo lastno pomnilniško enoto in CPE. Ti se imenujejo ohlapno sklopljeni sistemi ali porazdeljeni sistemi . Procesorji teh sistemov se razlikujejo po velikosti in funkciji. Glavna prednost dela s temi vrstami operacijskega sistema je, da lahko en uporabnik vedno dostopa do datotek ali programske opreme, ki dejansko ni prisotna v njegovem sistemu, ampak v nekem drugem sistemu, ki je povezan znotraj tega omrežja, tj. oddaljeni dostop je omogočen znotraj naprave, povezane v to omrežje.

Porazdeljeni OS

Prednosti porazdeljenega operacijskega sistema

• Okvara enega ne bo vplivala na omrežno komunikacijo drugega, saj so vsi sistemi neodvisni drug od drugega.
• Elektronska pošta poveča hitrost izmenjave podatkov.
• Ker se viri delijo, je računanje zelo hitro in trajno.
• Obremenitev gostiteljskega računalnika se zmanjša.
• Ti sistemi so enostavno nadgradljivi, saj je veliko sistemov mogoče preprosto dodati v omrežje.
• Zakasnitev pri obdelavi podatkov se zmanjša.

Slabosti porazdeljenega operacijskega sistema

• Okvara glavnega omrežja bo ustavila celotno komunikacijo.
• Za vzpostavitev porazdeljenih sistemov se uporablja jezik, ki še ni dobro definiran.
• Te vrste sistemov niso na voljo, saj so zelo drage. Ne samo, da je osnovna programska oprema zelo zapletena in je še ne razumemo dobro.

Primeri porazdeljenih operacijskih sistemov so LOCUS itd.

Porazdeljeni operacijski sistem mora obravnavati naslednje težave:

• Omrežje povzroča zamude pri prenosu podatkov med vozlišči porazdeljenega sistema. Takšne zamude lahko povzročijo nedosleden pogled na podatke, ki se nahajajo v različnih vozliščih, in otežijo poznavanje kronološkega vrstnega reda dogodkov v sistemu.
• Nadzorne funkcije, kot so razporejanje, dodeljevanje virov in odkrivanje zastoja, je treba izvesti v več vozliščih, da se doseže pospešitev računanja in zagotovi zanesljivo delovanje, ko računalniki ali omrežne komponente odpovejo.
• Sporočila, ki si jih izmenjujejo procesi, prisotni v različnih vozliščih, lahko potujejo po javnih omrežjih in gredo skozi računalniške sisteme, ki jih porazdeljeni operacijski sistem ne nadzoruje. Vsiljivec lahko to funkcijo izkoristi za spreminjanje sporočil ali ustvarjanje lažnih sporočil, da preslepi postopek preverjanja pristnosti in se izda za uporabnika sistema.

7. Omrežni operacijski sistem

Ti sistemi delujejo na strežniku in zagotavljajo zmožnost upravljanja podatkov, uporabnikov, skupin, varnosti, aplikacij in drugih omrežnih funkcij. Te vrste operacijskih sistemov omogočajo skupni dostop do datotek, tiskalnikov, varnosti, aplikacij in drugih omrežnih funkcij prek majhnega zasebnega omrežja. Še en pomemben vidik omrežnih operacijskih sistemov je, da se vsi uporabniki dobro zavedajo osnovne konfiguracije, vseh drugih uporabnikov v omrežju, njihovih posameznih povezav itd., zato so ti računalniki splošno znani kot tesno povezani sistemi .

Omrežni operacijski sistem

java string trim

Prednosti omrežnega operacijskega sistema

• Zelo stabilni centralizirani strežniki.
• Zadeve glede varnosti se obravnavajo prek strežnikov.
• Nove tehnologije in nadgradnja strojne opreme se zlahka vključijo v sistem.
• Dostop do strežnika je možen na daljavo z različnih lokacij in vrst sistemov.

Slabosti omrežnega operacijskega sistema

• Strežniki so dragi.
• Uporabnik je za večino operacij odvisen od osrednje lokacije.
• Potrebna so redna vzdrževanja in posodobitve.

Primeri omrežnih operacijskih sistemov so Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare, BSD itd.

8. Operacijski sistem v realnem času

Te vrste operacijskih sistemov služijo sistemom v realnem času. Časovni interval, potreben za obdelavo in odziv na vnose, je zelo majhen. Ta časovni interval se imenuje odzivni čas .
Sistemi v realnem času se uporabljajo, ko so časovne zahteve zelo stroge, kot so raketni sistemi, sistemi za nadzor zračnega prometa, roboti itd.

omrežni sloj v računalniških omrežjih

Vrste operacijskih sistemov v realnem času

• Trdi sistemi v realnem času:
  Trdi operacijski sistemi v realnem času so namenjeni aplikacijam, kjer so časovne omejitve zelo stroge in tudi najkrajša možna zamuda ni sprejemljiva. Ti sistemi so zgrajeni za reševanje življenj, kot so avtomatska padala ali zračne blazine, ki morajo biti takoj na voljo v primeru nesreče. V teh sistemih redko najdemo navidezni pomnilnik.
• Mehki sistemi v realnem času:
  Ti OS so za aplikacije, kjer je časovna omejitev manj stroga.

Za več glejte Razlika med trdim OS v realnem času in mehkim OS v realnem času .

Operacijski sistem v realnem času

Prednosti RTOS

• Največja poraba: Največji izkoristek naprav in sistemov, s tem večji učinek iz vseh virov.
• Prestavljanje nalog: Čas, dodeljen za prestavljanje nalog v teh sistemih, je zelo kratek. Na primer, v starejših sistemih traja približno 10 mikrosekund za prehod z ene naloge na drugo, v najnovejših sistemih pa 3 mikrosekunde.
• Osredotočite se na aplikacijo: Osredotočite se na delujoče aplikacije in manj pomena na aplikacije, ki so v čakalni vrsti.
• V realnem času operacijski sistem v the vgrajen sistem: Ker je velikost programov majhna, se lahko RTOS uporablja tudi v vgrajenih sistemih, kot so transport in drugi.
• Brez napak: Tovrstni sistemi so brez napak.
• Dodelitev pomnilnika: Dodeljevanje pomnilnika je najbolje upravljati v teh vrstah sistemov.

Slabosti RTOS

• Omejene naloge: Zelo malo nalog se izvaja hkrati in njihova koncentracija je zelo manjša na nekaj aplikacij, da bi se izognili napakam.
• Uporabite težka sistemska sredstva: Včasih sistemski viri niso tako dobri in so tudi dragi.
• Kompleksni algoritmi: Algoritmi so zelo zapleteni in oblikovalcu je težko pisati.
• Gonilnik naprave in prekinitveni signali: Potrebuje posebne gonilnike naprav in prekinitveni signal, da se čim prej odzove na prekinitve.
• Prednost niti: Ni dobro nastaviti prioritete niti, saj so ti sistemi zelo manj nagnjeni k zamenjavi nalog.

Primeri operacijskih sistemov v realnem času so Znanstveni eksperimenti, sistemi za medicinsko slikanje, industrijski nadzorni sistemi, oborožitveni sistemi, roboti, sistemi za nadzor zračnega prometa itd.