Forutsetning: Hva er et operativsystem?

Et operativsystem utfører alle de grunnleggende oppgavene som å administrere filer, prosesser og minne. Dermed fungerer operativsystemet som forvalter av alle ressursene, dvs. ressursforvalter . Dermed blir operativsystemet et grensesnitt mellom brukeren og maskinen. Det er en av de mest nødvendige programvarene som finnes i enheten.

Operativsystem er en type programvare som fungerer som et grensesnitt mellom systemprogrammet og maskinvaren. Det finnes flere typer operativsystemer hvor mange av dem er nevnt nedenfor. La oss ta en titt på dem.

css midtknapp

Typer operativsystemer

Det finnes flere typer operativsystemer som er nevnt nedenfor.

• Batch operativsystem
• Multiprogrammeringssystem
• Multi-behandlingssystem
• Multi-Tasking operativsystem
• Operativsystem for tidsdeling
• Distribuert operativsystem
• Nettverksoperativsystem
• Sanntidsoperativsystem

1. Batch operativsystem

Denne typen operativsystem samhandler ikke direkte med datamaskinen. Det er en operatør som tar lignende jobber med samme krav og grupperer dem i grupper. Det er operatørens ansvar å sortere jobber med lignende behov.

Batch operativsystem

Fordeler med batch-operativsystem

• Flere brukere kan dele batchsystemene.
• Tomgangstiden for batchsystemet er svært kortere.
• Det er enkelt å håndtere stort arbeid gjentatte ganger i batchsystemer.

Ulemper med batch-operativsystem

• Dataoperatørene bør være godt kjent med batchsystemer.
• Batchsystemer er vanskelige å feilsøke.
• Det er noen ganger kostbart.
• De andre jobbene må vente på et ukjent tidspunkt hvis en jobb mislykkes.
• I batch-operativsystemer er behandlingstiden for jobber vanligvis vanskelig å forutsi nøyaktig mens de er i køen.
• Det er vanskelig å forutsi nøyaktig hvor lang tid det tar for en jobb å fullføre mens den står i køen.

Eksempler på batch-operativsystemer: Lønnssystemer, kontoutskrifter, etc.

2. Operativsystem for flere programmering

Multiprogrammerende operativsystemer kan enkelt illustreres som mer enn ett program er tilstede i hovedminnet og et hvilket som helst av dem kan holdes i gang. Dette brukes i utgangspunktet for bedre utførelse av ressurser.

Multiprogrammering

Fordeler med multiprogrammeringsoperativsystem

• Multiprogrammering øker systemets gjennomstrømning.
• Det hjelper med å redusere responstiden.

Ulemper med multiprogrammeringsoperativsystem

• Det er ingen mulighet for brukerinteraksjon av systemressurser med systemet.

3. Multi-Processing Operativsystem

Operativsystem for flere prosesser er en type operativsystem der mer enn én CPU brukes til å utføre ressurser. Det forbedrer gjennomstrømningen til systemet.

Multiprosessering

Fordeler med Multi-Processing Operativsystem

• Det øker gjennomstrømningen til systemet.
• Siden den har flere prosessorer, så hvis en prosessor svikter, kan vi fortsette med en annen prosessor.

Ulemper med Multi-Processing Operativsystem

strenger til heltall

• På grunn av flere CPUer, kan det være mer komplekst og på en eller annen måte vanskelig å forstå.

4. Multi-Tasking operativsystem

Multitasking-operativsystem er ganske enkelt et multiprogrammeringsoperativsystem med en Round-Robin-planleggingsalgoritme. Den kan kjøre flere programmer samtidig.

Det er to typer multi-tasking-systemer som er oppført nedenfor.

• Forebyggende multitasking
• Samarbeids multi-tasking

Multitasking

Fordeler med multi-tasking operativsystem

• Flere programmer kan kjøres samtidig i Multi-Tasking Operating System.
• Den kommer med riktig minnebehandling.

Ulemper med multi-tasking operativsystem

• Systemet blir oppvarmet i tilfelle tunge programmer flere ganger.

5. Time-Sharing operativsystemer

Hver oppgave får litt tid til å utføre slik at alle oppgavene fungerer problemfritt. Hver bruker får tiden til CPU-en når de bruker et enkelt system. Disse systemene er også kjent som Multitasking Systems. Oppgaven kan være fra en enkelt bruker eller forskjellige brukere også. Tiden som hver oppgave får til å utføre kalles kvante. Etter at dette tidsintervallet er over bytter OS over til neste oppgave.

OS med tidsdeling

'prim's algoritme'

Fordeler med Time-Sharing OS

• Hver oppgave får like muligheter.
• Færre sjanser for duplisering av programvare.
• CPU-tomgangstiden kan reduseres.
• Ressursdeling: Tidsdelingssystemer lar flere brukere dele maskinvareressurser som CPU, minne og periferiutstyr, noe som reduserer kostnadene for maskinvare og øker effektiviteten.
• Forbedret produktivitet: Tidsdeling lar brukere jobbe samtidig, og reduserer dermed ventetiden for deres tur til å bruke datamaskinen. Denne økte produktiviteten betyr at mer arbeid blir gjort på kortere tid.
• Forbedret brukeropplevelse: Tidsdeling gir et interaktivt miljø som lar brukere kommunisere med datamaskinen i sanntid, og gir en bedre brukeropplevelse enn batchbehandling.

Ulemper med Time-Sharing OS

• Pålitelighetsproblem.
• Man må måtte ta vare på sikkerheten og integriteten til brukerprogrammer og data.
• Datakommunikasjonsproblem.
• Høy overhead: Tidsdelingssystemer har høyere overhead enn andre operativsystemer på grunn av behovet for planlegging, kontekstbytte og andre faste kostnader som følger med å støtte flere brukere.
• Kompleksitet: Tidsdelingssystemer er komplekse og krever avansert programvare for å administrere flere brukere samtidig. Denne kompleksiteten øker sjansen for feil og feil.
• Sikkerhetsrisiko: Når flere brukere deler ressurser, øker risikoen for sikkerhetsbrudd. Tidsdelingssystemer krever nøye administrasjon av brukertilgang, autentisering og autorisasjon for å sikre sikkerheten til data og programvare.

Eksempler på Time-Sharing OS med forklaring

• IBM VM/CMS : IBM VM/CMS er et tidsdelingsoperativsystem som først ble introdusert i 1972. Det er fortsatt i bruk i dag, og gir et virtuelt maskinmiljø som lar flere brukere kjøre sine egne forekomster av operativsystemer og applikasjoner.
• TSO (tidsdelingsalternativ) : TSO er et tidsdelingsoperativsystem som først ble introdusert på 1960-tallet av IBM for IBM System/360 stormaskin. Det tillot flere brukere å få tilgang til samme datamaskin samtidig og kjøre sine egne applikasjoner.
• Windows Terminal Services : Windows Terminal Services er et tidsdelingsoperativsystem som lar flere brukere få tilgang til en Windows-server eksternt. Brukere kan kjøre sine egne applikasjoner og få tilgang til delte ressurser, som skrivere og nettverkslagring, i sanntid.

6. Distribuert operativsystem

Disse typer operativsystemer er et nylig fremskritt i verden av datateknologi og er allment akseptert over hele verden, og det også i et høyt tempo. Ulike autonome sammenkoblede datamaskiner kommuniserer med hverandre ved hjelp av et delt kommunikasjonsnettverk. Uavhengige systemer har sin egen minneenhet og CPU. Disse omtales som løst koblede systemer eller distribuerte systemer . Disse systemenes prosessorer er forskjellige i størrelse og funksjon. Den største fordelen med å jobbe med disse typer operativsystemer er at det alltid er mulig at én bruker kan få tilgang til filene eller programvaren som faktisk ikke er til stede på systemet hans, men et annet system koblet til dette nettverket, dvs. fjerntilgang er aktivert innenfor enhetene som er koblet til det nettverket.

Distribuert OS

Fordeler med distribuert operativsystem

• Svikt i den ene vil ikke påvirke den andre nettverkskommunikasjonen, da alle systemer er uavhengige av hverandre.
• Elektronisk post øker datautvekslingshastigheten.
• Siden ressurser deles, er beregningen svært rask og holdbar.
• Belastningen på vertsdatamaskinen reduseres.
• Disse systemene er lett skalerbare ettersom mange systemer enkelt kan legges til nettverket.
• Forsinkelse i databehandling reduseres.

Ulemper med distribuert operativsystem

• Svikt i hovednettverket vil stoppe hele kommunikasjonen.
• For å etablere distribuerte systemer brukes språket ikke godt definert ennå.
• Disse typer systemer er ikke lett tilgjengelige da de er veldig dyre. Ikke bare at den underliggende programvaren er svært kompleks og ikke forstått godt ennå.

Eksempler på distribuerte operativsystemer er LOKUS osv.

Det distribuerte operativsystemet må takle følgende problemer:

• Nettverk forårsaker forsinkelser i overføringen av data mellom noder i et distribuert system. Slike forsinkelser kan føre til en inkonsistent visning av data som befinner seg i forskjellige noder, og gjøre det vanskelig å vite i hvilken kronologisk rekkefølge hendelser skjedde i systemet.
• Kontrollfunksjoner som planlegging, ressursallokering og deadlock-deteksjon må utføres i flere noder for å oppnå raskere beregning og gi pålitelig drift når datamaskiner eller nettverkskomponenter svikter.
• Meldinger som utveksles av prosesser som finnes i forskjellige noder, kan reise over offentlige nettverk og passere gjennom datasystemer som ikke er kontrollert av det distribuerte operativsystemet. En inntrenger kan utnytte denne funksjonen til å tukle med meldinger, eller lage falske meldinger for å lure autentiseringsprosedyren og maskere seg som en bruker av systemet.

7. Nettverksoperativsystem

Disse systemene kjører på en server og gir muligheten til å administrere data, brukere, grupper, sikkerhet, applikasjoner og andre nettverksfunksjoner. Disse typer operativsystemer tillater delt tilgang til filer, skrivere, sikkerhet, applikasjoner og andre nettverksfunksjoner over et lite privat nettverk. Et viktig aspekt ved nettverksoperativsystemer er at alle brukere er godt klar over den underliggende konfigurasjonen, til alle andre brukere i nettverket, deres individuelle tilkoblinger osv., og det er derfor disse datamaskinene er populært kjent som tett koblede systemer .

Nettverksoperativsystem

algoritme for sammenslåing

Fordeler med nettverksoperativsystem

• Svært stabile sentraliserte servere.
• Sikkerhetsproblemer håndteres gjennom servere.
• Ny teknologi og maskinvareoppgradering integreres enkelt i systemet.
• Servertilgang er mulig eksternt fra forskjellige steder og typer systemer.

Ulemper med nettverksoperativsystem

• Servere er kostbare.
• Brukeren må være avhengig av en sentral plassering for de fleste operasjoner.
• Vedlikehold og oppdateringer kreves regelmessig.

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

8. Sanntidsoperativsystem

Disse typer OS tjener sanntidssystemer. Tidsintervallet som kreves for å behandle og svare på inndata er svært lite. Dette tidsintervallet kalles responstid .
Sanntidssystemer brukes når det er svært strenge tidskrav som missilsystemer, flykontrollsystemer, roboter, etc.

ny linje i python

Typer sanntidsoperativsystemer

• Harde sanntidssystemer:
  Hard Real-Time OS er ment for applikasjoner der tidsbegrensningene er svært strenge og selv den kortest mulige forsinkelsen ikke er akseptabel. Disse systemene er bygget for å redde liv som automatiske fallskjermer eller kollisjonsputer som kreves for å være lett tilgjengelig i tilfelle en ulykke. Virtuelt minne finnes sjelden i disse systemene.
• Myke sanntidssystemer:
  Disse OS-ene er for applikasjoner der tidsbegrensningen er mindre streng.

For mer, se Forskjellen mellom Hard Real-Time OS og Soft Real-Time OS .

Sanntidsoperativsystem

Fordeler med RTOS

• Maksimalt forbruk: Maksimal utnyttelse av enheter og systemer, dermed mer utgang fra alle ressursene.
• Oppgaveskifte: Tiden som er tildelt for å skifte oppgaver i disse systemene er svært kortere. For eksempel, i eldre systemer tar det omtrent 10 mikrosekunder å skifte fra en oppgave til en annen, og i de nyeste systemene tar det 3 mikrosekunder.
• Fokus på applikasjon: Fokuser på å kjøre applikasjoner og mindre vekt på applikasjoner som står i køen.
• Sanntid operativsystem i de integrert system: Siden størrelsen på programmer er liten, kan RTOS også brukes i innebygde systemer som i transport og andre.
• Feilfri: Disse typer systemer er feilfrie.
• Minnetildeling: Minnetildeling administreres best i denne typen systemer.

Ulemper med RTOS

• Begrensede oppgaver: Svært få oppgaver kjører samtidig, og deres konsentrasjon er svært mindre på noen få applikasjoner for å unngå feil.
• Bruk tunge systemressurser: Noen ganger er systemressursene ikke så gode, og de er også dyre.
• Komplekse algoritmer: Algoritmene er svært komplekse og vanskelige for designeren å skrive på.
• Enhetsdriver og avbruddssignaler: Den trenger spesifikke enhetsdrivere og avbruddssignaler for å svare tidligst på avbrudd.
• Trådprioritet: Det er ikke bra å angi trådprioritet da disse systemene er svært mindre utsatt for å bytte oppgaver.

Eksempler på sanntidsoperativsystemer er Vitenskapelige eksperimenter, medisinske bildesystemer, industrielle kontrollsystemer, våpensystemer, roboter, flykontrollsystemer, etc.