Forudsætning: Hvad er et operativsystem?

Et operativsystem udfører alle de grundlæggende opgaver som at administrere filer, processer og hukommelse. Operativsystemet fungerer således som leder af alle ressourcerne, dvs. ressourcechef . Dermed bliver styresystemet en grænseflade mellem brugeren og maskinen. Det er en af ​​de mest nødvendige software, der er til stede i enheden.

Operativsystem er en type software, der fungerer som en grænseflade mellem systemprogrammet og hardwaren. Der er flere typer operativsystemer, hvoraf mange er nævnt nedenfor. Lad os se på dem.

string.format i java

Typer af operativsystemer

Der er flere typer operativsystemer, som er nævnt nedenfor.

• Batch operativsystem
• Multiprogrammeringssystem
• Multi-behandlingssystem
• Multi-Tasking operativsystem
• Time-Sharing operativsystem
• Distribueret operativsystem
• Netværksoperativsystem
• Real-time operativsystem

1. Batch operativsystem

Denne type operativsystem interagerer ikke direkte med computeren. Der er en operatør, der tager lignende job med samme krav og grupperer dem i batcher. Det er operatørens ansvar at sortere job med lignende behov.

Batch operativsystem

Fordele ved Batch Operativsystem

• Flere brugere kan dele batchsystemerne.
• Tomgangstiden for batchsystemet er meget kortere.
• Det er nemt at håndtere stort arbejde gentagne gange i batchsystemer.

Ulemper ved batchoperativsystem

• Computeroperatørerne bør være velkendte med batchsystemer.
• Batchsystemer er svære at fejlfinde.
• Det er nogle gange dyrt.
• De andre job skal vente på et ukendt tidspunkt, hvis et job mislykkes.
• I batch-operativsystemer er behandlingstiden for job almindeligvis svær at forudsige nøjagtigt, mens de er i køen.
• Det er svært præcist at forudsige den nøjagtige tid, det tager for et job at fuldføre, mens det er i køen.

Eksempler på batchoperativsystemer: Lønsystemer, kontoudtog mv.

2. Multi-programmering operativsystem

Multiprogrammerende operativsystemer kan ganske enkelt illustreres, da mere end et program er til stede i hovedhukommelsen, og et hvilket som helst af dem kan holdes i gang. Dette bruges grundlæggende til bedre udførelse af ressourcer.

Multiprogrammering

Fordele ved multi-programmering operativsystem

• Multiprogrammering øger systemets gennemløb.
• Det hjælper med at reducere responstiden.

Ulemper ved multi-programmering operativsystem

• Der er ingen mulighed for brugerinteraktion af systemressourcer med systemet.

3. Multi-Processing Operativsystem

Multi-Processing Operativsystem er en type operativsystem, hvor mere end én CPU bruges til at udføre ressourcer. Det forbedrer systemets gennemløb.

Multibearbejdning

Fordele ved Multi-Processing Operativsystem

• Det øger systemets gennemstrømning.
• Da den har flere processorer, så hvis en processor fejler, kan vi fortsætte med en anden processor.

Ulemper ved Multi-Processing Operativsystem

strenge til heltal

• På grund af de mange CPU'er kan det være mere komplekst og på en eller anden måde svært at forstå.

4. Multi-Tasking operativsystem

Multitasking-operativsystem er simpelthen et multiprogrammerende operativsystem med mulighed for en Round-Robin-planlægningsalgoritme. Det kan køre flere programmer samtidigt.

Der er to typer multi-tasking-systemer, som er anført nedenfor.

• Forebyggende multi-tasking
• Cooperative multi-tasking

Multitasking

Fordele ved multi-tasking operativsystem

• Flere programmer kan køres samtidigt i Multi-Tasking-operativsystemet.
• Den kommer med korrekt hukommelsesstyring.

Ulemper ved multi-tasking operativsystem

• Systemet bliver opvarmet i tilfælde af tunge programmer flere gange.

5. Time-Sharing operativsystemer

Hver opgave får lidt tid til at udføre, så alle opgaverne fungerer problemfrit. Hver bruger får CPU'ens tid, da de bruger et enkelt system. Disse systemer er også kendt som Multitasking Systems. Opgaven kan være fra en enkelt bruger eller også forskellige brugere. Den tid, hver opgave får til at udføre, kaldes kvante. Når dette tidsinterval er slut, skifter OS til den næste opgave.

OS med tidsdeling

'prim's algoritme'

Fordele ved Time-Sharing OS

• Hver opgave får lige muligheder.
• Færre chancer for duplikering af software.
• CPU-tomgangstiden kan reduceres.
• Ressourcedeling: Tidsdelingssystemer giver flere brugere mulighed for at dele hardwareressourcer såsom CPU, hukommelse og periferiudstyr, hvilket reducerer omkostningerne til hardware og øger effektiviteten.
• Forbedret produktivitet: Tidsdeling giver brugerne mulighed for at arbejde samtidigt, hvilket reducerer ventetiden på deres tur til at bruge computeren. Denne øgede produktivitet betyder, at mere arbejde bliver udført på kortere tid.
• Forbedret brugeroplevelse: Tidsdeling giver et interaktivt miljø, der giver brugerne mulighed for at kommunikere med computeren i realtid, hvilket giver en bedre brugeroplevelse end batchbehandling.

Ulemper ved Time-Sharing OS

• Pålidelighedsproblem.
• Man skal varetage sikkerheden og integriteten af ​​brugerprogrammer og data.
• Datakommunikationsproblem.
• Høj overhead: Tidsdelingssystemer har en højere overhead end andre operativsystemer på grund af behovet for planlægning, kontekstskift og andre omkostninger, der følger med at understøtte flere brugere.
• Kompleksitet: Time-sharing-systemer er komplekse og kræver avanceret software til at administrere flere brugere samtidigt. Denne kompleksitet øger chancen for fejl og fejl.
• Sikkerhedsrisici: Når flere brugere deler ressourcer, øges risikoen for sikkerhedsbrud. Time-sharing-systemer kræver omhyggelig styring af brugeradgang, autentificering og autorisation for at sikre data- og softwaresikkerheden.

Eksempler på Time-Sharing OS med forklaring

• IBM VM/CMS : IBM VM/CMS er et tidsdelingsoperativsystem, der først blev introduceret i 1972. Det er stadig i brug i dag, hvilket giver et virtuelt maskinmiljø, der giver flere brugere mulighed for at køre deres egne forekomster af operativsystemer og applikationer.
• TSO (Time Sharing Option) : TSO er et styresystem til tidsdeling, der først blev introduceret i 1960'erne af IBM til IBM System/360 mainframe-computeren. Det gjorde det muligt for flere brugere at få adgang til den samme computer samtidigt og køre deres egne applikationer.
• Windows Terminal Services : Windows Terminal Services er et tidsdelingsoperativsystem, der giver flere brugere adgang til en Windows-server eksternt. Brugere kan køre deres egne applikationer og få adgang til delte ressourcer, såsom printere og netværkslagring, i realtid.

6. Distribueret operativsystem

Disse typer styresystemer er et nyligt fremskridt inden for computerteknologiens verden og bliver bredt accepteret over hele verden, og det også i et højt tempo. Forskellige autonome indbyrdes forbundne computere kommunikerer med hinanden ved hjælp af et fælles kommunikationsnetværk. Uafhængige systemer har deres egen hukommelsesenhed og CPU. Disse omtales som løst koblede systemer eller distribuerede systemer . Disse systems processorer er forskellige i størrelse og funktion. Den største fordel ved at arbejde med disse typer af operativsystemer er, at det altid er muligt, at en bruger kan få adgang til de filer eller software, der faktisk ikke er til stede på hans system, men et andet system, der er forbundet med dette netværk, dvs. fjernadgang er aktiveret inden for de enheder, der er tilsluttet det netværk.

Distribueret OS

Fordele ved distribueret operativsystem

• Fejl i den ene vil ikke påvirke den anden netværkskommunikation, da alle systemer er uafhængige af hinanden.
• Elektronisk post øger dataudvekslingshastigheden.
• Da ressourcer deles, er beregningen meget hurtig og holdbar.
• Belastningen på værtscomputeren reduceres.
• Disse systemer er let skalerbare, da mange systemer nemt kan tilføjes til netværket.
• Forsinkelse i databehandling reduceres.

Ulemper ved distribueret operativsystem

• Fejl i hovednetværket vil stoppe hele kommunikationen.
• For at etablere distribuerede systemer bruges sproget endnu ikke veldefineret.
• Disse typer systemer er ikke let tilgængelige, da de er meget dyre. Ikke kun at den underliggende software er meget kompleks og ikke forstået godt endnu.

Eksempler på distribuerede operativsystemer er LOCUS osv.

Det distribuerede OS skal håndtere følgende problemer:

• Netværk forårsager forsinkelser i overførslen af ​​data mellem noder i et distribueret system. Sådanne forsinkelser kan føre til en inkonsekvent visning af data placeret i forskellige knudepunkter og gøre det vanskeligt at kende den kronologiske rækkefølge, hvori hændelser fandt sted i systemet.
• Kontrolfunktioner som planlægning, ressourceallokering og deadlock-detektering skal udføres i flere noder for at opnå hurtigere beregning og give pålidelig drift, når computere eller netværkskomponenter svigter.
• Meddelelser, der udveksles af processer, der findes i forskellige noder, kan rejse over offentlige netværk og passere gennem computersystemer, der ikke er styret af det distribuerede operativsystem. En ubuden gæst kan udnytte denne funktion til at manipulere med beskeder eller oprette falske beskeder for at narre godkendelsesproceduren og udgive sig som en bruger af systemet.

7. Netværksoperativsystem

Disse systemer kører på en server og giver mulighed for at administrere data, brugere, grupper, sikkerhed, applikationer og andre netværksfunktioner. Disse typer operativsystemer tillader delt adgang til filer, printere, sikkerhed, applikationer og andre netværksfunktioner over et lille privat netværk. Et mere vigtigt aspekt ved netværksoperativsystemer er, at alle brugere er godt klar over den underliggende konfiguration, af alle andre brugere i netværket, deres individuelle forbindelser osv., og det er derfor, disse computere er populært kendt som tæt koblede systemer .

Netværksoperativsystem

streng split java

Fordele ved netværksoperativsystem

• Meget stabile centraliserede servere.
• Sikkerhedsproblemer håndteres via servere.
• Nye teknologier og hardwareopgraderinger integreres nemt i systemet.
• Serveradgang er mulig eksternt fra forskellige steder og typer af systemer.

Ulemper ved netværksoperativsystem

• Servere er dyre.
• Brugeren skal være afhængig af en central placering for de fleste operationer.
• Vedligeholdelse og opdateringer er påkrævet regelmæssigt.

Eksempler på netværksoperativsystemer er Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare, BSD osv.

8. Realtidsoperativsystem

Disse typer OS'er tjener realtidssystemer. Det tidsinterval, der kræves for at behandle og reagere på input, er meget lille. Dette tidsinterval kaldes responstid .
Realtidssystemer bruges, når der er meget strenge tidskrav som missilsystemer, flyvekontrolsystemer, robotter osv.

kmp algoritme

Typer af realtidsoperativsystemer

• Hårde realtidssystemer:
  Hard Real-Time OS'er er beregnet til applikationer, hvor tidsbegrænsningerne er meget strenge, og selv den kortest mulige forsinkelse er ikke acceptabel. Disse systemer er bygget til at redde liv som automatiske faldskærme eller airbags, som skal være let tilgængelige i tilfælde af en ulykke. Virtuel hukommelse findes sjældent i disse systemer.
• Bløde realtidssystemer:
  Disse OS'er er til applikationer, hvor tidsbegrænsningen er mindre streng.

For mere henvises til Forskellen mellem Hard Real-Time OS og Soft Real-Time OS .

Real-time operativsystem

Fordele ved RTOS

• Maksimalt forbrug: Maksimal udnyttelse af enheder og systemer, dermed mere output fra alle ressourcerne.
• Opgaveskift: Den tid, der er tildelt til at skifte opgaver i disse systemer, er meget mindre. For eksempel tager det i ældre systemer omkring 10 mikrosekunder at skifte fra en opgave til en anden, og i de nyeste systemer tager det 3 mikrosekunder.
• Fokus på applikation: Fokus på at køre applikationer og mindre vægt på applikationer, der er i køen.
• Realtid operativsystem i det indlejret system: Da størrelsen af ​​programmer er lille, kan RTOS også bruges i indlejrede systemer som i transport og andre.
• Fejlfri: Disse typer systemer er fejlfrie.
• Hukommelsestildeling: Hukommelsestildeling styres bedst i disse typer systemer.

Ulemper ved RTOS

• Begrænsede opgaver: Meget få opgaver kører på samme tid, og deres koncentration er meget mindre på nogle få applikationer for at undgå fejl.
• Brug tunge systemressourcer: Nogle gange er systemressourcerne ikke så gode, og de er også dyre.
• Komplekse algoritmer: Algoritmerne er meget komplekse og svære for designeren at skrive på.
• Enhedsdriver og afbrydelsessignaler: Den har brug for specifikke enhedsdrivere og interrupt-signaler for at reagere tidligst på interrupts.
• Trådprioritet: Det er ikke godt at indstille trådprioritet, da disse systemer er meget mindre tilbøjelige til at skifte opgaver.

Eksempler på realtidsoperativsystemer er Videnskabelige eksperimenter, medicinske billeddannelsessystemer, industrielle kontrolsystemer, våbensystemer, robotter, flyvekontrolsystemer mv.