Předpoklad: Co je operační systém?

Operační systém provádí všechny základní úkoly, jako je správa souborů, procesů a paměti. Operační systém tedy funguje jako správce všech zdrojů, tj. správce zdrojů . Operační systém se tak stává rozhraním mezi uživatelem a strojem. Je to jeden z nejžádanějších softwarů, který je v zařízení přítomen.

Operační systém je typ softwaru, který funguje jako rozhraní mezi systémovým programem a hardwarem. Existuje několik typů operačních systémů, z nichž mnohé jsou uvedeny níže. Pojďme se na ně podívat.

ahoj světe java

Typy operačních systémů

Existuje několik typů operačních systémů, které jsou uvedeny níže.

• Dávkový operační systém
• Multi-programovací systém
• Víceprocesový systém
• Víceúlohový operační systém
• Operační systém pro sdílení času
• Distribuovaný operační systém
• Síťový operační systém
• Operační systém v reálném čase

1. Dávkový operační systém

Tento typ operačního systému nekomunikuje přímo s počítačem. Existuje operátor, který bere podobné úlohy se stejným požadavkem a seskupuje je do dávek. Je odpovědností provozovatele třídit zakázky s podobnými potřebami.

Dávkový operační systém

Výhody dávkového operačního systému

• Dávkové systémy může sdílet více uživatelů.
• Doba nečinnosti dávkového systému je velmi kratší.
• Je snadné řídit velké práce opakovaně v dávkových systémech.

Nevýhody dávkového operačního systému

• Počítačoví operátoři by měli být dobře obeznámeni s dávkovými systémy.
• Dávkové systémy se obtížně ladí.
• Někdy je to nákladné.
• Ostatní úlohy budou muset čekat neznámou dobu, pokud některá úloha selže.
• V dávkovém operačním systému je obvykle obtížné přesně předpovědět dobu zpracování úloh, když jsou ve frontě.
• Je obtížné přesně předpovědět přesný čas potřebný k dokončení úlohy, když je ve frontě.

Příklady dávkových operačních systémů: Mzdové systémy, bankovní výpisy atd.

2. Operační systém s více programy

Multiprogramovací operační systémy lze jednoduše ilustrovat, protože v hlavní paměti je přítomen více než jeden program a kterýkoli z nich může být udržován v běhu. To se v podstatě používá pro lepší využití zdrojů.

MultiProgramování

Výhody víceprogramového operačního systému

• Vícenásobné programování zvyšuje propustnost systému.
• Pomáhá zkrátit dobu odezvy.

Nevýhody víceprogramového operačního systému

• Neexistuje žádná možnost uživatelské interakce systémových prostředků se systémem.

3. Operační systém s více zpracováními

Víceprocesový operační systém je typ operačního systému, ve kterém se pro spouštění zdrojů používá více než jeden CPU. Zlepšuje propustnost systému.

Multiprocessing

Výhody víceprocesorového operačního systému

• Zvyšuje propustnost systému.
• Vzhledem k tomu, že má několik procesorů, tak pokud jeden procesor selže, můžeme pokračovat s dalším procesorem.

Nevýhody víceprocesorového operačního systému

rozdíl mezi láskou a láskou

• Vzhledem k více CPU to může být složitější a nějak obtížně pochopitelné.

4. Víceúlohový operační systém

Multitaskingový operační systém je jednoduše multiprogramovací operační systém se zařízením Round-Robin Scheduling Algorithm. Může spouštět více programů současně.

Existují dva typy multiúlohových systémů, které jsou uvedeny níže.

• Preemptivní multitasking
• Kooperativní multi-tasking

Multitasking

Výhody multitaskingového operačního systému

řetězec java indexof

• V operačním systému Multi-Tasking lze spustit více programů současně.
• Dodává se se správnou správou paměti.

Nevýhody multitaskingového operačního systému

• V případě náročných programů se systém několikrát zahřeje.

5. Operační systémy pro sdílení času

Každý úkol má určitý čas na provedení, aby všechny úkoly fungovaly hladce. Každý uživatel získá čas CPU, protože používá jeden systém. Tyto systémy jsou také známé jako multitaskingové systémy. Úloha může být od jednoho uživatele nebo také od různých uživatelů. Doba, po kterou se každý úkol provede, se nazývá kvantový. Po uplynutí tohoto časového intervalu se OS přepne na další úlohu.

OS pro sdílení času

Výhody operačního systému pro sdílení času

• Každý úkol má stejnou příležitost.
• Menší šance na duplikaci softwaru.
• Dobu nečinnosti CPU lze zkrátit.
• Sdílení zdrojů: Systémy sdílení času umožňují více uživatelům sdílet hardwarové zdroje, jako je CPU, paměť a periferní zařízení, což snižuje náklady na hardware a zvyšuje efektivitu.
• Vylepšená produktivita: Sdílení času umožňuje uživatelům pracovat souběžně, čímž se zkracuje doba čekání, než na ně přijde řada, aby mohli použít počítač. Tato zvýšená produktivita se promítá do většího množství práce za kratší dobu.
• Vylepšená uživatelská zkušenost: Sdílení času poskytuje interaktivní prostředí, které uživatelům umožňuje komunikovat s počítačem v reálném čase a poskytuje lepší uživatelskou zkušenost než dávkové zpracování.

Nevýhody operačního systému pro sdílení času

• Problém se spolehlivostí.
• Člověk se musí starat o bezpečnost a integritu uživatelských programů a dat.
• Problém s datovou komunikací.
• Vysoká režie: Systémy pro sdílení času mají vyšší režii než jiné operační systémy kvůli potřebě plánování, přepínání kontextu a dalších režií, které přicházejí s podporou více uživatelů.
• Složitost: Systémy pro sdílení času jsou složité a vyžadují pokročilý software pro správu více uživatelů současně. Tato složitost zvyšuje pravděpodobnost chyb a chyb.
• Bezpečnostní rizika: Při sdílení zdrojů více uživatelů se zvyšuje riziko narušení bezpečnosti. Systémy pro sdílení času vyžadují pečlivou správu uživatelského přístupu, autentizace a autorizace, aby byla zajištěna bezpečnost dat a softwaru.

Příklady operačního systému pro sdílení času s vysvětlením

• IBM VM/CMS : IBM VM/CMS je operační systém pro sdílení času, který byl poprvé představen v roce 1972. Používá se dodnes a poskytuje prostředí virtuálních strojů, které umožňuje více uživatelům spouštět vlastní instance operačních systémů a aplikací.
• TSO (možnost sdílení času) : TSO je operační systém pro sdílení času, který byl poprvé představen v 60. letech 20. století společností IBM pro sálový počítač IBM System/360. To umožnilo více uživatelům přistupovat ke stejnému počítači současně a spouštět své vlastní aplikace.
• Terminálové služby systému Windows : Windows Terminal Services je operační systém s časovým sdílením, který umožňuje více uživatelům vzdálený přístup k serveru Windows. Uživatelé mohou spouštět své vlastní aplikace a přistupovat ke sdíleným zdrojům, jako jsou tiskárny a síťové úložiště, v reálném čase.

6. Distribuovaný operační systém

Tyto typy operačních systémů jsou nedávným pokrokem ve světě výpočetní techniky a jsou široce přijímány po celém světě, a to také velkým tempem. Různé autonomní propojené počítače spolu komunikují pomocí sdílené komunikační sítě. Nezávislé systémy mají vlastní paměťovou jednotku a CPU. Tyto jsou označovány jako volně vázané systémy nebo distribuované systémy . Procesory těchto systémů se liší velikostí a funkcí. Hlavní výhodou práce s těmito typy operačního systému je to, že je vždy možné, že jeden uživatel může přistupovat k souborům nebo softwaru, které ve skutečnosti nejsou přítomny v jeho systému, ale k jinému systému připojenému k této síti, tj. zařízení připojená v této síti.

Distribuovaný OS

Výhody distribuovaného operačního systému

• Selhání jednoho neovlivní druhou síťovou komunikaci, protože všechny systémy jsou na sobě nezávislé.
• Elektronická pošta zvyšuje rychlost výměny dat.
• Vzhledem k tomu, že zdroje jsou sdíleny, je výpočet velmi rychlý a odolný.
• Sníží se zatížení hostitelského počítače.
• Tyto systémy jsou snadno škálovatelné, protože do sítě lze snadno přidat mnoho systémů.
• Snižuje se zpoždění ve zpracování dat.

Nevýhody distribuovaného operačního systému

• Výpadek hlavní sítě zastaví celou komunikaci.
• Pro vytvoření distribuovaných systémů se používá jazyk, který není dosud přesně definován.
• Tyto typy systémů nejsou snadno dostupné, protože jsou velmi drahé. Nejen, že základní software je velmi složitý a dosud není dobře pochopen.

Příklady distribuovaných operačních systémů jsou LOCUS atd.

Distribuovaný operační systém musí řešit následující problémy:

• Networking způsobuje zpoždění v přenosu dat mezi uzly distribuovaného systému. Taková zpoždění mohou vést k nekonzistentnímu pohledu na data umístěná v různých uzlech a znesnadnit zjištění chronologického pořadí, ve kterém se události v systému vyskytly.
• Řídicí funkce, jako je plánování, přidělování zdrojů a detekce uváznutí, musí být prováděny v několika uzlech, aby se dosáhlo zrychlení výpočtu a zajistily se spolehlivé operace, když selžou počítače nebo síťové komponenty.
• Zprávy vyměňované procesy přítomnými v různých uzlech mohou cestovat přes veřejné sítě a procházet počítačovými systémy, které nejsou řízeny distribuovaným operačním systémem. Narušitel může tuto funkci zneužít k manipulaci se zprávami nebo vytvořit falešné zprávy, aby oklamal proceduru ověřování a vydával se za uživatele systému.

7. Síťový operační systém

Tyto systémy běží na serveru a poskytují schopnost spravovat data, uživatele, skupiny, zabezpečení, aplikace a další síťové funkce. Tyto typy operačních systémů umožňují sdílený přístup k souborům, tiskárnám, zabezpečení, aplikacím a dalším síťovým funkcím přes malou privátní síť. Dalším důležitým aspektem síťových operačních systémů je, že všichni uživatelé jsou si dobře vědomi základní konfigurace, všech ostatních uživatelů v síti, jejich individuálních připojení atd., a proto jsou tyto počítače obecně známé jako těsně propojené systémy .

Síťový operační systém

nahradit z řetězce v Javě

Výhody síťového operačního systému

• Vysoce stabilní centralizované servery.
• Bezpečnostní problémy jsou řešeny prostřednictvím serverů.
• Do systému lze snadno integrovat nové technologie a upgrade hardwaru.
• Přístup k serveru je možný vzdáleně z různých míst a typů systémů.

Nevýhody síťového operačního systému

• Servery jsou drahé.
• Pro většinu operací musí uživatel záviset na centrálním umístění.
• Údržba a aktualizace jsou vyžadovány pravidelně.

Příklady síťových operačních systémů jsou Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare, BSD atd.

8. Operační systém v reálném čase

Tyto typy OS slouží systémům v reálném čase. Časový interval potřebný ke zpracování a reakci na vstupy je velmi malý. Tento časový interval se nazývá Doba odezvy .
Systémy v reálném čase se používají tam, kde jsou časové požadavky, které jsou velmi přísné, jako jsou raketové systémy, systémy řízení letového provozu, roboti atd.

jak volat metodu v Javě

Typy operačních systémů pracujících v reálném čase

• Tvrdé systémy v reálném čase:
  Hard Real-Time OS jsou určeny pro aplikace, kde jsou časová omezení velmi přísná a ani co nejkratší možné zpoždění není přijatelné. Tyto systémy jsou konstruovány pro záchranu života, jako jsou automatické padáky nebo airbagy, které musí být snadno dostupné v případě nehody. Virtuální paměť se v těchto systémech vyskytuje jen zřídka.
• Měkké systémy v reálném čase:
  Tyto OS jsou pro aplikace, kde je časové omezení méně přísné.

Více viz Rozdíl mezi hard real-time OS a soft real-time OS .

Operační systém v reálném čase

Výhody RTOS

• Maximální spotřeba: Maximální využití zařízení a systémů, tedy větší výkon ze všech zdrojů.
• Přesouvání úkolů: Čas určený pro přesun úkolů v těchto systémech je velmi kratší. Například ve starších systémech trvá přechod z jednoho úkolu na druhý asi 10 mikrosekund a v nejnovějších systémech to trvá 3 mikrosekundy.
• Zaměření na aplikaci: Zaměřte se na spuštěné aplikace a méně se zaměřte na aplikace, které jsou ve frontě.
• Reálný čas operační systém v a vestavěný systém: Vzhledem k tomu, že velikost programů je malá, lze RTOS použít také ve vestavěných systémech, jako je doprava a další.
• Bez chyb: Tyto typy systémů jsou bez chyb.
• Alokace paměti: Alokace paměti je nejlépe spravována v těchto typech systémů.

Nevýhody RTOS

• Omezené úkoly: Velmi málo úloh běží současně a jejich koncentrace je velmi menší na několik aplikací, aby se předešlo chybám.
• Používejte těžké systémové prostředky: Někdy systémové prostředky nejsou tak dobré a jsou také drahé.
• Komplexní algoritmy: Algoritmy jsou velmi složité a pro návrháře je obtížné na nich psát.
• Ovladač zařízení a signály přerušení: Potřebuje specifické ovladače zařízení a signál přerušení, aby na přerušení reagoval co nejdříve.
• Priorita vlákna: Není dobré nastavovat prioritu vláken, protože tyto systémy jsou velmi méně náchylné na přepínání.

Příklady operačních systémů pracujících v reálném čase jsou Vědecké experimenty, lékařské zobrazovací systémy, průmyslové řídicí systémy, zbraňové systémy, roboty, systémy řízení letového provozu atd.