Różne typy systemów operacyjnych

Wcześniejszą formą komputerów były komputery typu mainframe, w przypadku których są one wadliwe w procesie systemów operacyjnych i typów systemów operacyjnych. W komputerach typu mainframe każda osoba ponosi indywidualną odpowiedzialność przez określony czas i musi podejść do maszyny, mając informacje i program, prawdopodobnie zapisane na kartach papierowych, taśmach papierowych lub taśmach magnetycznych. Następnie skomponowany program zostanie zrzucony na maszynę. Następnie maszyna będzie działać do czasu zakończenia lub upadku programu. Dane wyjściowe programów będą debugowane za pomocą lampek na panelu, przełączników rodzajów przełączników lub za pomocą pokręteł panelu sterowania.

Ale w przypadku tych maszyn czas wymagany do uruchomienia programów ulega pogorszeniu, a czas potrzebny na przydzielenie sprzętu kolejnej osobie ulega wydłużeniu. W konsekwencji musi istnieć zautomatyzowany monitoring, minimalny czas pracy i mniejsze rozmiary maszyny. Wszystkie te cechy wytyczyły ścieżkę rozwoju systemu operacyjnego. Więc daj nam znać, co dokładnie system operacyjny to, jego funkcjonalność i różne typy systemów operacyjnych .

Co to jest system operacyjny?

Nazwa system operacyjny oznacza, że ​​jest to zbiór wielu programów, które zarządzają zasobami sprzętowymi komputera i dostarczają użytkownikowi zbiorowe usługi. Różne typy komputerowych systemów operacyjnych odnoszą się do zbioru różnych typów oprogramowania. Każdy komputer posiada system operacyjny do uruchamiania innych programów w nim obecnych.

Podstawowy system operacyjny

Obecnie system operacyjny, ponieważ jest obserwowany w wielu urządzeniach, od komputerów osobistych po telefony komórkowe, zwłaszcza smartfony. Na przykład prawie każdy smartfon korzysta z rozszerzenia najnowszy system operacyjny Android .

Każdy system operacyjny wykonuje kilka podstawowych zadań, takich jak rozpoznawanie danych wejściowych z klawiatury, wysyłanie danych wyjściowych na ekran wyświetlacza, przechowywanie plików i katalogów na dysku oraz sterowanie urządzeniami peryferyjnymi, takimi jak drukarki. System operacyjny może w dowolnym momencie wykonywać pojedyncze zadanie lub operację, a także wiele zadań lub operacji.

Architektura typów systemów operacyjnych

Systemy operacyjne kontrolują zasoby sprzętowe komputera. Jądro i powłoka to części systemu operacyjnego, które wykonują podstawowe operacje.

Architektura systemu operacyjnego

Gdy użytkownik wydaje polecenia dotyczące wykonania dowolnej operacji, żądanie trafia do części powłoki, która jest również znana jako interpreter. Część powłoki następnie tłumaczy ludzki program na kod maszynowy, a następnie przekazuje żądanie do części jądra.

Kiedy jądro otrzyma żądanie z powłoki, przetwarza żądanie i wyświetla wynik na ekranie. Jądro jest również znane jako serce systemu operacyjnego, ponieważ każda operacja jest przez niego wykonywana.

Muszla

Powłoka jest częścią oprogramowania, która jest umieszczona między użytkownikiem a jądrem i udostępnia usługi jądra. Powłoka działa zatem jako interpreter konwertujący polecenia użytkownika na kod maszynowy. Powłoki występujące w różnych typach systemów operacyjnych są dwojakiego rodzaju: powłoki wiersza poleceń i powłoki graficzne.

Powłoki wiersza poleceń zapewniają interfejs wiersza poleceń, a powłoki graficzne zapewniają graficzny interfejs użytkownika. Chociaż obie powłoki wykonują operacje, powłoki graficznego interfejsu użytkownika działają wolniej niż powłoki interfejsu wiersza poleceń.

Rodzaje muszli

• Muszla Korna
• Powłoka Bourne'a
• Powłoka C.
• Powłoka POSIX

Jądro

Jądro jest częścią oprogramowania. Jest jak pomost między powłoką a sprzętem. Odpowiada za uruchamianie programów i zapewnianie bezpiecznego dostępu do sprzętu maszyny. Jądro służy do planowania, tj. Utrzymuje harmonogram dla wszystkich procesów. A typy jąder są wymienione poniżej:

• Jądro monolityczne
• Mikrojądra
• Exokernels
• Jądra hybrydowe

Funkcje systemu operacyjnego komputera

System operacyjny pełni następujące funkcje:

• Zarządzanie pamięcią
• Zarządzanie zadaniami lub procesami
• Zarządzanie pamięcią masową
• Zarządzanie urządzeniem lub wejściem / wyjściem
• Jądro lub planowanie

Zarządzanie pamięcią

Zarządzanie pamięcią to proces zarządzania pamięcią komputera. Pamięci komputerowe są dwojakiego rodzaju: pamięć podstawowa i dodatkowa. Część pamięci dla programów i oprogramowania jest przydzielana po zwolnieniu miejsca w pamięci.

Zarządzanie pamięcią systemu operacyjnego

Zarządzanie pamięcią jest ważne dla systemu operacyjnego zaangażowanego w wielozadaniowość, w którym system operacyjny wymaga przełączania przestrzeni pamięci z jednego procesu na inny. Każdy program wymaga do wykonania pewnej ilości miejsca w pamięci, które zapewnia jednostka zarządzająca pamięcią. Procesor składa się z dwóch rodzaje modułów pamięci : pamięć wirtualna i pamięć fizyczna. Pamięć wirtualna to pamięć RAM, a pamięć fizyczna to pamięć dysku twardego. System operacyjny zarządza przestrzeniami adresowymi pamięci wirtualnej, a po przypisaniu pamięci rzeczywistej następuje adres pamięci wirtualnej.

Przed wykonaniem instrukcji CPU wysyła adres wirtualny do jednostki zarządzającej pamięcią. Następnie MMU wysyła adres fizyczny do pamięci rzeczywistej, a następnie pamięć rzeczywista przydziela miejsce na programy lub dane.

Zarządzanie zadaniami lub procesami

Zarządzanie procesem jest instancją wykonywanego programu. Proces składa się z wielu elementów, takich jak identyfikator, licznik programu, pamięć wskaźnik dane kontekstowe i tak dalej. Proces jest w rzeczywistości wykonaniem tych instrukcji.

Zarządzanie procesem

Istnieją dwa rodzaje metod przetwarzania: metoda pojedynczego procesu i metoda wielozadaniowa. Metoda pojedynczego procesu dotyczy pojedynczej aplikacji uruchomionej jednocześnie. Metoda wielozadaniowości umożliwia jednoczesne wykonywanie wielu procesów.

Zarządzanie pamięcią masową

Zarządzanie pamięcią masową to funkcja systemu operacyjnego, która obsługuje alokację pamięci na dane. System składa się z różnych typów urządzeń pamięci, takich jak podstawowa pamięć magazynowa (RAM), dodatkowa pamięć magazynowa (dysk twardy) i pamięć podręczna.

Instrukcje i dane są umieszczane w pamięci podstawowej lub pamięci podręcznej, do której odwołuje się uruchomiony program. Jednak dane są tracone po odcięciu zasilania. Pamięć dodatkowa to trwałe urządzenie magazynujące. System operacyjny przydziela miejsce do przechowywania, gdy tworzone są nowe pliki i planowane jest żądanie dostępu do pamięci.

Zarządzanie urządzeniem lub wejściem / wyjściem

W architekturze komputera kombinacja procesora i pamięci głównej jest mózgiem komputera i jest zarządzana przez zasoby wejściowe i wyjściowe. Ludzie wchodzą w interakcję z maszynami, dostarczając informacje przez urządzenia we / wy.

Plik pokaz , klawiatura, drukarka i mysz to urządzenia we / wy. Zarządzanie wszystkimi tymi urządzeniami wpływa na przepustowość systemu, dlatego zarządzanie wejściem i wyjściem systemu jest głównym obowiązkiem systemu operacyjnego

Planowanie

Planowanie przez system operacyjny to proces kontrolowania i ustalania priorytetów komunikatów wysyłanych do procesora. System operacyjny utrzymuje stałą ilość pracy dla procesora, a tym samym równoważy obciążenie. W rezultacie każdy proces jest zakończony w określonym czasie.

Dlatego planowanie jest bardzo ważne w systemach czasu rzeczywistego. Programy planujące dzielą się głównie na trzy typy:

• Planista długoterminowy
• Planista krótkoterminowy
• Harmonogram średnioterminowy

Rodzaje systemów operacyjnych

Ogólnie rzecz biorąc, komputerowe systemy operacyjne są zasadniczo podzielone na dwa typy:

Rodzaje systemów operacyjnych

1. Normalny system operacyjny
2. System operacyjny czasu rzeczywistego

Normalny system operacyjny

Normalny system operacyjny dzieli się dalej na dwa typy:

• • System operacyjny interfejsu użytkownika postaci
  • System operacyjny z graficznym interfejsem użytkownika

GUI i CUI

System operacyjny interfejsu użytkownika znakowego (CUI)

System operacyjny CUI to tekstowy system operacyjny, który służy do interakcji z oprogramowaniem lub plikami poprzez wpisywanie poleceń w celu wykonania określonych zadań. System operacyjny wiersza poleceń używa tylko klawiatury do wprowadzania poleceń. Systemy operacyjne wiersza poleceń obejmują DOS i UNIX . Zaawansowany system operacyjny wiersza poleceń jest szybszy niż zaawansowany system operacyjny GUI.

System operacyjny z graficznym interfejsem użytkownika (GUI)

System operacyjny interfejsu trybu graficznego to system operacyjny oparty na myszy (system operacyjny Windows, LINUX), w którym użytkownik wykonuje zadania lub operacje bez wpisywania poleceń z klawiatury. Pliki lub ikony można otwierać lub zamykać, klikając je przyciskiem myszy.

Oprócz tego mysz i klawiatura służą do sterowania systemami operacyjnymi GUI do kilku celów. Większość projekty osadzone są opracowywane w tym systemie operacyjnym. Zaawansowany system operacyjny GUI jest wolniejszy niż system operacyjny wiersza poleceń.

System operacyjny czasu rzeczywistego

Systemy operacyjne czasu rzeczywistego są również nazywane wielozadaniowymi systemami operacyjnymi. Normalny system operacyjny jest odpowiedzialny za zarządzanie zasobami sprzętowymi komputera. RTOS wykonuje te zadania, ale jest specjalnie zaprojektowany do uruchamiania aplikacji w zaplanowanym lub precyzyjnym czasie z wysoką niezawodnością.

RTOS

System operacyjny czasu rzeczywistego jest przeznaczony do zastosowań czasu rzeczywistego, takich jak systemy wbudowane, roboty przemysłowe, sprzęt do badań naukowych i inne. Istnieją różne typy systemów operacyjnych działających w czasie rzeczywistym, takie jak miękkie systemy operacyjne czasu rzeczywistego i twarde systemy operacyjne czasu rzeczywistego.

Przykłady RTOS

• Linux
• VxWorks
• TRON
• Windows CE

Twardy system czasu rzeczywistego

Twardy system czasu rzeczywistego jest systemem opartym wyłącznie na stałej czasowej. W przypadku trudnego systemu operacyjnego czasu rzeczywistego zakończenie zadań w terminie jest bardzo ważne dla wydajnej wydajności systemu.

Na przykład dla danego wejścia, jeśli użytkownik oczekuje wyjścia po 10 sekundach, to system powinien przetworzyć dane wejściowe i podać dane wyjściowe dokładnie po 10 sekundach. Tutaj termin wynosi 10 sekund, dlatego system nie powinien dawać wyjścia po 11 lub 9 sek.

Dlatego w wojsku i obronie wykorzystuje się twarde systemy czasu rzeczywistego.

Miękki System czasu rzeczywistego

W przypadku miękkiego systemu czasu rzeczywistego dotrzymanie terminu nie jest obowiązkowe dla każdego zadania. Dlatego miękki system czasu rzeczywistego może przedłużyć termin o jedną lub dwie sekundy. Jeśli jednak system za każdym razem nie dotrzyma terminów, obniży to wydajność systemu. Komputery, systemy audio i wideo to przykłady miękkich systemów czasu rzeczywistego. W dzisiejszych czasach systemy Android są szeroko wykorzystywane w aplikacjach takich jak automatyczne otwieracze do bram .

Ponadto istnieje wiele innych różne typy systemów operacyjnych na komputerze wraz z ich zaletami i wadami. Kilka typów można wyjaśnić w następujący sposób:

System operacyjny wsadowy

Osoby pracujące w systemie operacyjnym wsadowym nie będą miały bezpośredniej komunikacji z komputerem. Każda osoba konfiguruje swoje zadanie na dowolnym sprzęcie offline, takim jak karty perforowane, a następnie ładuje przygotowane informacje do komputera. W celu zwiększenia szybkości przetwarzania zadania o podobnym typie operacji są grupowane i obsługiwane jako jedna grupa.

Maszyny te wykonują operacje za pomocą operatorów, a operatorzy zajmują się sortowaniem programów o tej samej funkcjonalności na partie. Jest to jeden z szeroko wdrażanych systemów operacyjnych.

Zalety

• Ogromną ilość pracy można łatwo wykonać w powtarzalny sposób
• Różni użytkownicy mogą łatwo podzielić swoje systemy wsadowe
• Czas nieaktywności w tych systemach wsadowych jest bardzo minimalny
• Czas potrzebny na wykonanie zadania może być łatwo odczytany przez procesor po załadowaniu ich do maszyny w formacie kolejki

Niedogodności

• Wsadowe systemy operacyjne są dość drogie
• Proces debugowania jest skomplikowany
• Tylko doświadczone osoby powinny obsługiwać ten system

Rozproszone typy systemów operacyjnych

Rozproszony system operacyjny to nowoczesne udoskonalenie w dziedzinie komputerów. Ten typ systemu jest szeroko stosowany na całym świecie w ekstremalnym tempie. Różne niezależne, połączone ze sobą komputery będą się komunikować za pośrednictwem tego rozproszonego systemu operacyjnego. Każdy system autonomiczny posiada własne jednostki przetwarzania i pamięci. Systemy te są również nazywane systemami luźno powiązanymi i mają różne rozmiary i operacje.

Kluczową zaletą tego rodzaju systemu operacyjnego jest to, że osoby fizyczne mogą mieć dostęp do oprogramowania lub dokumentów, których nie ma w obecnym systemie operacyjnym, ale istnieją w innych systemach, które mają połączenie z bieżącym systemem. Oznacza to, że istnieje zdalny dostęp do urządzeń podłączonych w systemie.

W zależności od rozmieszczenia różnych węzłów są różne typy rozproszonego systemu operacyjnego a to są:

Peer to Peer - Ten system jest dołączony do węzłów, które mają identycznych uczestników w udostępnianiu danych. Cała funkcjonalność jest wspólna dla wszystkich węzłów. Węzły, które komunikują się z innymi, nazywane są zasobami współdzielonymi. Można to osiągnąć za pośrednictwem sieci.

Klient / serwer - W systemach klient / serwer żądanie wysyłane przez klienta jest dostarczane przez system serwerowy. System serwerowy ma możliwość obsługi wielu klientów jednocześnie tylko wtedy, gdy klient ma kontakt tylko z jednym serwerem. Klient i urządzenia serwerowe będą komunikować się przez sieć, a więc objęte są klasyfikacją systemów rozproszonych.

Zalety

• Udostępnianie danych można przeprowadzić w uproszczony sposób, w którym całe węzły mają ze sobą połączenie
• Proces dodawania kolejnych węzłów jest tak prosty, a konfiguracja jest łatwo skalowalna zgodnie z wymaganiami
• Awaria jednego węzła nie powoduje awarii innych węzłów. Wszystkie inne węzły mogą nawiązywać komunikację ze sobą nawzajem

Niedogodności

• Zapewnienie zwiększonego bezpieczeństwa dla wszystkich połączeń i węzłów jest nieco skomplikowane
• W czasie transmisji węzłów część danych może zostać utracona
• W porównaniu z systemem indywidualnego użytkownika, tutaj zarządzanie bazą danych jest dość złożone
• Podczas transmisji danych ze wszystkich węzłów może mieć miejsce przeciążenie danych

System operacyjny z podziałem czasu

Jest to procedura, w której umożliwia połączenie różnym osobom znajdującym się w różnych lokalizacjach w celu jednoczesnego współdzielenia określonego systemu. Ten rodzaj systemu operacyjnego jest oznaczany jako logiczne rozszerzenie wieloprogramowania. Nazwa „time-sharing” oznacza, że ​​czas procesora jest współdzielony przez różne osoby w tym samym czasie. Główną różnicą pomiędzy wsadowymi i współdzielonymi czasowo systemami operacyjnymi jest wykorzystanie procesora i czas odpowiedzi.

W systemie wsadowym główną dyrektywą jest zwiększenie wykorzystania procesora, podczas gdy w systemach operacyjnych z podziałem czasu dyrektywa ma na celu skrócenie czasu odpowiedzi.

Różne zadania są wykonywane przez procesor przez przesunięcie w poprzek, podczas gdy te przełączniki występują tak regularnie. Dzięki temu każdy użytkownik może uzyskać szybką odpowiedź.

Na przykład w metodzie transakcji procesor obsługuje każdy indywidualny program w bardzo krótkim czasie. Tak więc, gdy jest „n” osób, każda osoba może otrzymać swój okres czasu. Po przesłaniu polecenia nastąpi szybka odpowiedź. Ten system operacyjny działa w oparciu o wieloprogramowanie i planowanie procesora, aby przydzielić każdej osobie odpowiedni okres czasu. Systemy operacyjne, które były początkowo opracowywane jako wsad, są teraz aktualizowane do systemów z podziałem czasu.

Oto kilka zalet i wad systemów operacyjnych z podziałem czasu:

Zalety

• Szybka odpowiedź
• Eliminuje powielanie oprogramowania
• Minimalny czas bezczynności procesora

Niedogodności

• Niezawodność jest głównym problemem
• Zarówno dane, jak i programy mają być objęte wzmocnionym zabezpieczeniem
• Problemem jest komunikacja danych

Typy systemów operacyjnych dla wielu użytkowników

Jest to metoda systemu operacyjnego, w której umożliwia różnym użytkownikom połączenie się i działanie w jednym systemie operacyjnym. Ludzie wchodzą z nim w interakcję za pomocą komputerów lub terminali, które zapewniają dostęp za pośrednictwem sieci lub urządzeń takich jak drukarki. Ten rodzaj systemu operacyjnego wymaga ulepszonej komunikacji ze wszystkimi użytkownikami w zrównoważonym podejściu. Dzieje się tak, ponieważ powikłanie jednej osoby nie powinno wpływać na innych użytkowników, którzy są w sekwencji.

funkcje

• Niewidzialność - ma to miejsce w dolnej części, podobnie jak formatowanie dysku i innych
• Przetwarzanie danych z zaplecza - gdy nie ma możliwości przetwarzania danych z poziomu front-endu, umożliwia to przetwarzanie danych z zaplecza
• Udostępnianie zasobów - można udostępniać różne urządzenia, takie jak dyski twarde, sterowniki lub drukarki, a także pliki lub dokumenty
• Wieloprocesowość

Są głównie trzy rodzaje systemów operacyjnych dla wielu użytkowników a te są wyjaśnione w następujący sposób:

Rozproszony system operacyjny

Jest to zbiór różnych urządzeń umieszczonych w różnych systemach komputerowych, które komunikują się, działają i koordynują z pojedynczym spójnym systemem dla jednostki. Dzięki systemowi sieciowemu użytkownicy mogą nawiązywać komunikację. Tutaj zasoby są współdzielone w taki sposób, że można zarządzać różnymi żądaniami, a każde pojedyncze żądanie może być na końcu zagwarantowane. Aplikacje mobilne i bankowość cyfrowa to przykłady obsługiwane przez rozproszony system operacyjny.

System z podziałem czasu

Tutaj każdemu indywidualnemu użytkownikowi przypisany jest krótki okres czasu procesora, co oznacza, że ​​dla każdej funkcjonalności przydzielony jest pewien okres. Te odcinki czasu wydają się minimalne. Zadanie, które ma być wykonane, jest określane przez wewnętrzne urządzenie o nazwie harmonogram. Określa i obsługuje funkcjonalność w oparciu o przypisane priorytety.

Wśród połączonych osób system operacyjny przetwarza żądania użytkowników. Jest to wyłączna funkcja w systemie operacyjnym z podziałem czasu, która nie jest dostępna w żadnym innym. Na przykład komputery mainframe.

System wieloprocesorowy

Tutaj w tym samym czasie system wykorzystuje wiele procesorów. Ponieważ wszystkie procesory działają w konsekwencji, czas potrzebny na wykonanie zadania jest krótszy niż w przypadku systemu operacyjnego przeznaczonego dla jednego użytkownika. Najbardziej ogólnym scenariuszem tego typu jest system operacyjny Windows, w którym może on przetwarzać wiele zadań jednocześnie, takich jak odtwarzanie muzyki, praca w programie Excel, dokument tekstowy, przeglądanie i wiele innych. Można wykonać większą liczbę aplikacji bez zakłócania wydajności innych.

Zalety

Zalety systemu operacyjnego dla wielu użytkowników to

• Łatwa dystrybucja zasobów
• Ekstremalne tworzenie kopii zapasowych danych
• Używany w bibliotekach
• Eliminuje wszelkiego rodzaju zakłócenia
• Poprawiona szybkość i wydajność
• Wdrożone w aplikacjach czasu rzeczywistego

Niedogodności

Wady systemu operacyjnego dla wielu użytkowników to

• Ponieważ w jednym systemie działa wiele komputerów, wirus może łatwo dostać się do systemu
• Prywatność i poufność stają się problemem
• Utworzenie wielu kont w jednym systemie może być czasami ryzykowne i skomplikowane

Oprócz tego istnieje wiele innych typów systemów operacyjnych, a są to:

• Sieciowy system operacyjny
• Wielozadaniowy system operacyjny
• Klastrowy system operacyjny
• System operacyjny czasu rzeczywistego
• System operacyjny Linux
• System operacyjny Mac

Chodzi więc o szczegółową koncepcję różnych typów systemów operacyjnych. Omówiliśmy koncepcje działania systemu operacyjnego, architektury, typów, zalet i wad. Dlatego oto bardzo proste pytanie dla wszystkich entuzjastycznych czytelników: co to jest zalety systemu operacyjnego Linux nad Windows ?