Rôzne typy operačných systémov

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Predchádzajúca forma počítačov boli sálové počítače, kde v procese operačných systémov a typov operačných systémov chýbali. V sálových počítačoch nesie každý jednotlivec individuálnu zodpovednosť za určité časové obdobie a musí sa priblížiť k stroju, ktorý má informácie a program, pravdepodobne napísané na papierových kartách, papierových pásoch alebo iných magnetických pásoch. Potom sa zložený program vyhodí do stroja. Potom bude stroj fungovať až do ukončenia alebo zrútenia programu. Výstup programov sa bude ladiť pomocou svetiel panela, prepínania druhov prepínačov alebo pomocou číselníkov ovládacieho panela.

Ale s týmito strojmi sa čas potrebný na spustenie programov zhoršuje a zvyšuje sa čas potrebný na priradenie zariadenia ďalšiemu jednotlivcovi. V dôsledku toho musí existovať automatizovaný monitoring, minimálna doba prevádzky a menšia veľkosť stroja. Všetky tieto funkcie viedli k ceste vývoja operačného systému. Dajte nám teda vedieť, čo presne operačný systém je jeho funkčnosť a rôzne typy operačných systémov .




Čo je operačný systém?

Názov operačný systém zodpovedá tomu, že sa jedná o kolekciu viacerých softvérov, ktoré spravujú hardvérové ​​prostriedky počítača a poskytujú používateľovi kolektívne služby. Rôzne typy počítačových operačných systémov sa týkajú zbierky rôznych typov softvéru. Každý počítač má operačný systém na spustenie ďalších programov v ňom prítomných.

Základný operačný systém

Základný operačný systém



V dnešnej dobe operačný systém, pretože je sledovaný na viacerých zariadeniach, od osobných počítačov až po mobilné telefóny, najmä smartphony. Napríklad takmer každý smartphone používa najnovší operačný systém Android .

Akýkoľvek operačný systém vykonáva niekoľko základných úloh, ako je rozpoznávanie vstupných údajov z klávesnice, odosielanie výstupu na obrazovku, uchovávanie súborov a adresárov disku a ovládanie periférnych zariadení, ako sú napríklad tlačiarne. Operačný systém môže kedykoľvek vykonávať jednu úlohu alebo operáciu, ako aj viacero úloh alebo operácií.

Architektúra typov operačných systémov

Operačné systémy riadia hardvérové ​​prostriedky počítača. Jadro a shell sú časti operačného systému, ktoré vykonávajú základné operácie.


Architektúra OS

Architektúra OS

Keď užívateľ dáva príkazy na vykonanie akejkoľvek operácie, požiadavka sa dostane do časti shellu, ktorá je tiež známa ako tlmočník. Časť shellu potom prevedie ľudský program na strojový kód a potom prenesie požiadavku do časti jadra.

Keď jadro prijme požiadavku od shellu, spracuje ju a zobrazí výsledok na obrazovke. Jadro je tiež známe ako srdce operačného systému, pretože sa ním vykonáva každá operácia.

Shell

Shell je časť softvéru, ktorá je umiestnená medzi používateľom a jadrom a poskytuje služby jadra. Shell teda funguje ako tlmočník na prevod príkazov od používateľa na strojový kód. Škrupiny prítomné v rôznych typoch operačných systémov sú dva typy: škrupiny príkazového riadku a grafické škrupiny.

Škrupiny príkazového riadku poskytujú rozhranie príkazového riadku, zatiaľ čo škrupiny grafického riadku poskytujú grafické užívateľské rozhranie. Aj keď obe škrupiny vykonávajú operácie, škrupiny grafického používateľského rozhrania fungujú pomalšie ako škrupiny rozhrania príkazového riadku.

Druhy škrupín

  • Korn škrupina
  • Bourneova škrupina
  • C škrupina
  • Shell POSIX

Jadro

Jadro je súčasťou softvéru. Je to ako most medzi škrupinou a hardvérom. Zodpovedá za spustenie programov a poskytovanie zabezpečeného prístupu k hardvéru zariadenia. Jadro sa používa na plánovanie, t. J. Udržuje časový harmonogram pre všetky procesy. Ďalej sú uvedené typy jadier:

  • Monolitické jadro
  • Mikrokernely
  • Exokernels
  • Hybridné jadrá

Funkcie operačného systému počítača

Operačný systém vykonáva nasledujúce funkcie:

  • Správa pamäte
  • Správa úloh alebo procesov
  • Správa úložiska
  • Správa zariadenia alebo vstupu / výstupu
  • Jadro alebo plánovanie

Správa pamäte

Správa pamäte je proces správy pamäte počítača. Počítačové pamäte sú dvoch typov: primárna a sekundárna pamäť. Pamäťová časť pre programy a softvér sa pridelí po uvoľnení pamäťového priestoru.

Správa pamäte operačného systému

Správa pamäte operačného systému

Správa pamäte je dôležitá pre operačný systém zapojený do multitaskingu, kde OS vyžaduje prepínanie pamäťového priestoru z jedného procesu na druhý. Každý jeden program vyžaduje na svoje vykonanie určitý pamäťový priestor, ktorý poskytuje jednotka správy pamäte. CPU sa skladá z dvoch typy pamäťových modulov : virtuálna pamäť a fyzická pamäť. Virtuálna pamäť je pamäť RAM a fyzická pamäť je pamäť pevného disku. Operačný systém spravuje adresné priestory virtuálnej pamäte a po priradení skutočnej pamäte nasleduje adresa virtuálnej pamäte.

Pred vykonaním pokynov CPU pošle virtuálnu adresu do jednotky správy pamäte. Následne MMU pošle fyzickú adresu do skutočnej pamäte a potom skutočná pamäť pridelí priestor programom alebo údajom.

Správa úloh alebo procesov

Riadenie procesov je inštancia programu, ktorý sa práve vykonáva. Proces pozostáva z množstva prvkov, ako sú identifikátor, počítadlo programu, pamäť ukazovateľ a kontextové údaje atď. Proces je vlastne vykonaním týchto pokynov.

Riadenie procesov

Riadenie procesov

Existujú dva typy procesných metód: metóda s jedným procesom a metóda s viacerými úlohami. Metóda jedného procesu sa zaoberá jednou spustenou aplikáciou súčasne. Metóda multitaskingu umožňuje viac procesov naraz.

Správa úložiska

Správa úložného priestoru je funkcia operačného systému, ktorý spracováva alokáciu dát do pamäte. Systém sa skladá z rôznych typov pamäťových zariadení, ako je primárna pamäťová pamäť (RAM), sekundárna pamäťová pamäť (pevný disk) a pamäť cache.

Pokyny a údaje sa umiestňujú do primárnej pamäte alebo medzipamäte pamäte, na ktorú odkazuje spustený program. Po odpojení napájania sa však dáta stratia. Sekundárna pamäť je trvalé úložné zariadenie. Operačný systém pridelí úložné miesto, keď sa vytvoria nové súbory a naplánuje sa požiadavka na prístup do pamäte.

Správa zariadenia alebo vstupu / výstupu

V počítačovej architektúre je kombinácia CPU a hlavnej pamäte mozgom počítača a je riadená vstupnými a výstupnými prostriedkami. Ľudia komunikujú so strojmi poskytovaním informácií prostredníctvom I / O zariadení.

The displej , klávesnica, tlačiareň a myš sú I / O zariadenia. Správa všetkých týchto zariadení ovplyvňuje priepustnosť systému, preto je správa vstupov a výstupov systému primárnou zodpovednosťou operačného systému.

Plánovanie

Plánovanie pomocou operačného systému je proces riadenia a určovania priorít správ odosielaných do procesora. Operačný systém udržuje pre procesor neustále množstvo práce a vyvažuje tak pracovné zaťaženie. Výsledkom je, že každý proces je dokončený v stanovenom časovom rámci.

Preto je plánovanie v systémoch v reálnom čase veľmi dôležité. Plánovače sú väčšinou troch typov:

  • Dlhodobý plánovač
  • Krátkodobý plánovač
  • Strednodobý harmonogram

Typy operačných systémov

Všeobecne sú operačné systémy počítačov v zásade rozdelené do dvoch typov:

Typy operačných systémov

Typy operačných systémov

  1. Normálny operačný systém
  2. Operačný systém v reálnom čase

Normálny operačný systém

Normálny operačný systém je ďalej klasifikovaný do dvoch typov:

    • Znakové užívateľské rozhranie operačného systému
    • Operačné systémy s grafickým užívateľským rozhraním
GUI a CUI

GUI a CUI

Operačný systém znakového používateľského rozhrania (CUI)

Operačný systém CUI je textový operačný systém, ktorý sa používa na interakciu so softvérom alebo súbormi zadávaním príkazov na vykonávanie konkrétnych úloh. Operačný systém príkazového riadku používa na zadávanie príkazov iba klávesnicu. Medzi operačné systémy príkazového riadku patria DOS a UNIX . Pokročilý operačný systém príkazového riadku je rýchlejší ako pokročilý operačný systém GUI.

Operačný systém grafického používateľského rozhrania (GUI)

Operačný systém grafického rozhrania je operačný systém založený na myši (Windows Operating System, LINUX), v ktorom užívateľ vykonáva úlohy alebo operácie bez zadávania príkazov z klávesnice. Súbory alebo ikony je možné otvoriť alebo zavrieť kliknutím na ne pomocou myši.

Okrem toho sa myš a klávesnica používajú na ovládanie operačných systémov GUI na niekoľko účelov. Väčšina z vložené projekty sú vyvinuté na tomto operačnom systéme. Pokročilý operačný systém GUI je pomalší ako operačný systém príkazového riadku.

Operačný systém v reálnom čase

Operačné systémy v reálnom čase sú tiež známe ako multitaskingové operačné systémy. Bežný operačný systém je zodpovedný za správu hardvérových prostriedkov počítača. RTOS vykonáva tieto úlohy, ale je špeciálne navrhnutý na spúšťanie aplikácií v plánovanom alebo presnom čase s vysokou spoľahlivosťou.

RTOS

RTOS

Operačný systém v reálnom čase je navrhnutý pre aplikácie v reálnom čase, ako sú napríklad zabudované systémy, priemyselné roboty, vedecko-výskumné zariadenia a ďalšie. V reálnom čase existujú rôzne typy operačných systémov, napríklad mäkké operačné systémy v reálnom čase a tvrdé operačné systémy v reálnom čase.

Príklady RTOS

  • Linux
  • VxWorks
  • TRON
  • Windows CE

Tvrdý systém v reálnom čase

Systém tvrdého reálneho času je systém čisto časovej konštanty. Pre tvrdý operačný systém v reálnom čase je dokončenie úloh v stanovenom termíne veľmi dôležité pre efektívny výkon systému.

Napríklad pre daný vstup, ak používateľ očakáva výstup po 10 sekundách, potom by systém mal spracovať vstupné údaje a dať výstup presne po 10 sekundách. Tu je konečný termín 10 sekúnd, a preto by systém nemal poskytovať výstup po 11. alebo 9. sekunde.

Preto sa v armáde a obrane používajú tvrdé systémy v reálnom čase.

Mäkký Systém v reálnom čase

Pre mäkký systém v reálnom čase nie je dodržanie termínu povinné pre každú úlohu. Mäkký systém v reálnom čase preto môže zmeškať termín o jednu alebo dve sekundy. Ak však systém zakaždým zmešká termíny, zníži sa to výkon systému. Počítače, audio a video systémy sú príkladmi mäkkých systémov v reálnom čase. V súčasnosti sa androidy široko používajú pre aplikácie ako automatické otvárače brány .

Okrem toho existuje veľa ďalších rôzne typy operačných systémov na počítači spolu s ich výhodami a nevýhodami. Niekoľko typov je možné vysvetliť nasledovne:

Dávkový operačný systém

Jednotlivci, ktorí pracujú v dávkovom operačnom systéme, nebudú mať priamu komunikáciu s počítačom. Každý jednotlivec si nastavil svoju úlohu na akomkoľvek offline zariadení, ako sú dierne štítky, a potom pripravené informácie načítal do počítača. Na zvýšenie rýchlosti spracovania sú úlohy, ktoré majú podobný typ operácie, zoskupené a sú prevádzkované ako jedna skupina.

Tieto stroje vykonávajú operácie pomocou operátorov a operátori preberajú operáciu triediacich programov s rovnakými funkciami do dávok. Toto je jeden z rozsiahle implementovaných operačných systémov.

Výhody

  • Obrovské množstvo práce sa dá ľahko zvládnuť opakovaným spôsobom
  • Rôzni používatelia môžu svoje dávkové systémy ľahko rozdeliť
  • Neaktívny čas v týchto dávkových systémoch je veľmi minimálny
  • Čas potrebný na dokončenie úlohy môže procesor ľahko zistiť, keď sa načítajú do stroja vo formáte frontu

Nevýhody

  • Dávkové operačné systémy sú trochu drahé
  • Proces ladenia je komplikovaný
  • Tento systém by mali obsluhovať iba skúsené osoby

Distribuované typy operačných systémov

Distribuovaný operačný systém je moderné vylepšenie v počítačovej doméne. Tento typ systému je široko používaný po celom svete spolu s extrémnym tempom. Rôzne nezávislé vzájomne prepojené počítače budú medzi sebou komunikovať prostredníctvom tohto distribuovaného operačného systému. Každý autonómny systém má svoje vlastné procesorové a pamäťové jednotky. Tieto systémy sa tiež nazývajú voľne spojené systémy a majú rôzne veľkosti a operácie.

Zásadnou výhodou tohto druhu operačného systému je, že jednotlivci môžu mať prístup k softvéru alebo dokumentom, ktoré sa nenachádzajú v súčasnom operačnom systéme, ale existujú v iných systémoch, ktoré majú pripojenie v rámci súčasného systému. To znamená, že v zariadeniach, ktoré sú pripojené v systéme, existuje interná vzdialená prístupnosť.

V závislosti od usporiadania rôznych uzlov existujú rôzne typy distribuovaného operačného systému a to sú:

Peer to peer - Tento systém je súčasťou uzlov, ktoré majú rovnakých účastníkov zdieľania údajov. Celá funkcionalita je zdieľaná vo všetkých uzloch. Uzly, ktoré komunikujú s ostatnými, sa označujú ako zdieľané zdroje. To sa dá dosiahnuť prostredníctvom siete.

Klientsky server - V systémoch klient / server je požiadavka odoslaná klientom zabezpečená serverovým systémom. Serverový systém má schopnosť poskytovať služby pre viacerých klientov naraz, iba ak má klient kontakt iba s jedným serverom. Klient a serverové zariadenia budú komunikovať prostredníctvom siete, a preto spadajú pod klasifikáciu distribuovaných systémov.

Výhody

  • Zdieľanie údajov je možné vykonať efektívnym spôsobom, keď sú navzájom prepojené celé uzly
  • Proces pridávania ďalších uzlov je taký jednoduchý a konfigurácia je ľahko škálovateľná podľa požiadavky
  • Výpadok jedného uzla nerozbije ďalšie uzly. Všetky ostatné uzly môžu nadviazať komunikáciu medzi sebou navzájom

Nevýhody

  • Poskytovanie vylepšeného zabezpečenia pre všetky spojenia a uzly je trochu komplikované
  • V čase prenosu uzlov sa môžu niektoré údaje stratiť
  • V porovnaní so systémom jednotlivých používateľov je správa databázy v tomto prípade pomerne zložitá
  • Počas prenosu údajov zo všetkých uzlov môže dôjsť k preťaženiu údajov

Operačný systém zdieľajúci čas

Toto je postup, pri ktorom umožňuje spojeniam rôznych ľudí nachádzajúcich sa na rôznych miestach zdieľať konkrétny systém naraz. Tento druh operačného systému sa označuje ako logické rozšírenie multiprogramovania. Názov zdieľanie času zodpovedá tomu, že čas procesorov je zdieľaný súčasne medzi rôznymi jednotlivcami. Hlavnou variáciou medzi dávkovým a časovo zdieľaným operačným systémom je využitie procesora a doba odozvy.

V dávkovom systéme je hlavnou smernicou zvýšenie využitia procesora, zatiaľ čo v operačných systémoch zdieľajúcich čas je smernicou skrátenie doby odozvy.

Rôzne úlohy vykonáva procesor posunom naprieč, zatiaľ čo tieto prepínače sa dejú tak pravidelne. Z tohto dôvodu môže každý používateľ získať rýchlu odpoveď.

Napríklad v spôsobe transakcie procesor prevádzkuje každý jednotlivý program vo veľmi krátkom časovom období. Takže keď existujú jednotlivci, každý môže dostať svoje časové obdobie. Po zadaní príkazu dôjde k rýchlej odpovedi. Tento operačný systém pracuje na multiprogramovaní a plánovaní procesora, aby pridelil každému jednotlivcovi príslušné časové obdobie. Operačné systémy, ktoré sa pôvodne vyvíjali hromadne, sa teraz inovujú na časovo zdieľané systémy.

Niekoľko výhod a nevýhod operačných systémov na zdieľanie času je:

Výhody

  • Rýchla odozva
  • Eliminuje duplikáciu softvéru
  • Minimálna doba nečinnosti procesora

Nevýhody

  • Spoľahlivosť je hlavným záujmom
  • Dáta aj programy majú byť poskytované so zvýšenou bezpečnosťou
  • Problémom je dátová komunikácia

Typy operačných systémov pre viacerých používateľov

Je to metóda operačného systému, ktorá umožňuje rôznym používateľom pripojiť sa a fungovať v jednom operačnom systéme. Ľudia s ním interagujú pomocou počítačov alebo terminálov, ktoré poskytujú prístup prostredníctvom siete alebo zariadení, ako sú napríklad tlačiarne. Tento druh operačného systému musí mať vyváženú komunikáciu so všetkými používateľmi. Je to tak preto, lebo keď sa vyskytne komplikácia od jednej osoby, nemalo by to mať vplyv na ďalších používateľov, ktorí sú v poradí.

Vlastnosti

  • Neviditeľnosť - prebieha to na spodnom konci, ako je formátovanie disku a iné
  • Spracovanie údajov typu back-end - ak nie je šanca na spracovanie údajov z klientskeho rozhrania, umožní to spracovanie údajov typu back-end
  • Zdieľanie zdrojov - zdieľať možno rôzne zariadenia, ako sú pevné disky, ovládače alebo tlačiarne, zdieľať možno aj súbory alebo dokumenty
  • Viacnásobné spracovanie

Sú hlavne tri typy operačného systému pre viacerých používateľov a tie sa vysvetľujú takto:

Distribuovaný operačný systém

Jedná sa o sortiment rôznych zariadení, ktoré sú umiestnené na rôznych počítačových systémoch, ktoré komunikujú, fungujú a koordinujú sa s jediným konzistentným systémom jednotlivcovi. A prostredníctvom sieťového systému môžu používatelia nadviazať komunikáciu. Tu sa zdieľajú zdroje v prístupe, že je možné spravovať rôzne požiadavky a na konci je možné zabezpečiť každú ďalšiu požiadavku. Mobilné aplikácie a digitálne bankovníctvo sú príkladmi prevádzkovanými prostredníctvom distribuovaného operačného systému.

Časovo rozdelený systém

Tu je každému jednotlivému používateľovi priradené krátke rozpätie času procesora, čo znamená, že pre každú funkcionalitu je vyhradené určité časové obdobie. Zdá sa, že tieto časové segmenty sú minimálne. Úlohu, ktorú je potrebné vykonať, určuje interné zariadenie s názvom plánovač. Toto určuje a prevádzkuje funkčnosť na základe pridelených priorít.

Medzi prepojenými osobami operačný systém spracuje požiadavky používateľov. Toto je exkluzívna funkcionalita v časovo obmedzenom operačnom systéme, ktorá nie je dostupná v žiadnom inom. Napríklad mainframy.

Viacprocesorový systém

Tu systém súčasne používa viac procesorov. Pretože všetky procesory pracujú následne, čas potrebný na dokončenie úlohy je rýchly ako čas operačného systému pre jedného používateľa. Najbežnejším scenárom tohto typu je operačný systém Windows, v ktorom dokáže spracovať viac úloh naraz, napríklad prehrávanie hudby, prácu s programami Excel, Word Word, prehliadanie a mnoho ďalších. Môže sa vykonať viac aplikácií bez toho, aby sa narušila efektívnosť ostatných.

Výhody

Výhody operačného systému pre viacerých používateľov sú

  • Ľahká distribúcia zdrojov
  • Extrémne zálohovanie dát
  • Používa sa v knižniciach
  • Eliminuje akýkoľvek druh narušenia
  • Vylepšená rýchlosť a efektívnosť
  • Implementované v aplikáciách v reálnom čase

Nevýhody

Nevýhody operačného systému s viacerými používateľmi sú

  • Pretože v jednom systéme funguje viac počítačov, mohlo by to vírusu do systému ľahko umožniť
  • Súkromie a dôvernosť sa stávajú problémom
  • Vytvorenie viacerých účtov v jednom systéme môže byť niekedy riskantné a niekedy komplikované

Okrem toho existuje mnoho ďalších rôznych typov operačných systémov, a to sú:

  • Sieťový OS
  • Multitasking OS
  • Klastrovaný OS
  • Real-Time OS
  • OS Linux
  • Mac OS

Jedná sa teda o podrobný koncept rôznych typov operačných systémov. Prešli sme si koncepciami fungovania operačného systému, architektúry, typov, výhod a nevýhod. Preto je tu veľmi jednoduchá otázka pre všetkých nadšených čitateľov: Čo sú to výhody operačného systému Linux oproti systému Windows ?