Многообразие операционных систем

Операционные системы можно разделить на группы по следующим признакам (см. табл. 2).

Таблица 2

Рассмотрим эти категории.

Однопользовательская ОС обслуживает одного пользователя.

Многопользовательская ОС работает со многими пользователями, которые подключаются к вычислительной системе с помощью терминалов.

Однозадачная ОС уже ушла в историю, она обрабатывала только одну прикладную программу.

Многозадачная, или мультипрограммная, ОС располагает в оперативной памяти одновременно несколько задач. Центральный процессор их попеременно обрабатывает.

Мультипрограммирование развивается в трех вариантах.

1. Цель системы с пакетной обработкой — максимальная загрузка аппаратуры. Критерием эффективности в системах пакетной обработки является максимальная пропускная способность, т.е. решение максимального количества задач в единицу времени. Системы используются для вычислительных задач, не требующих вмешательства программиста. В начале работы формируется мультипрограммная смесь— пакет заданий, множество одновременно выполняемых задач. Смесь строится из задач, предъявляющих различные требования к ресурсам. Например, в смесь включают вычислительную задачу и задачу с интенсивным вводом-выводом. Выбор нового задания зависит от внутренней ситуации в системе. Следствие — нет гарантии выполнения задачи в течение определенного периода времени. Пакетная обработка повышает эффективность работы аппаратуры, но взаимодействие программиста с программой сведено к нулю.

2. Мультипрограммирование в системах разделения времени. Критерий эффективности — удобство работы пользователя. Пользователям или одному пользователю предоставляется возможность интерактивной работы сразу с несколькими приложениями. ОС попеременно выделяет квант процессорного времени всем приложениям, принудительно периодически приостанавливает приложения. Пользователь ведет диалог со своей программой. Системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, т.к. на выполнение принимается каждая запущенная задача, а не та, которая выгодна системе в данный момент. Производительность также снижается за счет накладных расходов на переключение процессора с одной задачи на другую.

3. Мультипрограммирование в системах реального времени. Системы предназначены для управления технологическим процессом (станком, спутником). В этих случаях существует предельно допустимое время, время реакции системы, в течение его должна быть выполнена управляющая объектом программа. Критерий эффективности — время реакции системы. В системах реального времени мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, выбор программы на выполнение определяется текущим состоянием объекта или в соответствии с расписанием плановых работ. В этих системах не стремятся максимально загружать все устройства, наоборот, проектируется некоторый запас, на случай пиковой нагрузки.

Мультипроцессирование —это организация вычислительного процесса в системах с несколькими процессорами. Задачи могут выполняться на разных процессорах. Несколько процессоров включаются даже в архитектуру персонального компьютера, серверы обязательно многопроцессорные. Следует различать мультипрограммирование и мультипроцессирование. В мультипрограммных системах несколько программ выполняются попеременно на одном процессоре, создавая видимость параллельного выполнения. В мультипроцессорных системах несколько задач выполняются действительно одновременно на различных процессорах. Мультипроцессирование не исключает мультипрограммирования, на каждом процессоре может выполняться некоторый набор задач. Средства мультипроцессирования включены во все современные ОС: Sun Solaris 2.x, Santa Cruz Operations Open Server 3.x, IBM OS/2, MS Windows NT, Novell NetWare 4.1.

Сетевые системы обеспечивают совместное использование ресурсов всеми выполняемыми в сети задачами. Ресурсы выделяются задачам по потребностям, невзирая на местоположение этих ресурсов в сети. Сети — это один из вариантов многопроцессорной системы. Все современные ОС стали сетевыми. ОС могут работать с основными технологиями локальных и глобальных сетей. ОС поддерживают работу с Интернетом, включают утилиты популярных служб — telnet (работа с удаленным компьютером), ftp (передача файлов с удаленного компьютера), DNS (служба доменных имен), web-сервис.

Приведем примеры операционных систем.

Семейство операционных систем Windows занимает ведущее положение в мире персональных компьютеров. Современная операционная система — это Microsoft Windows XP (от английского слова eXPerience — опыт). Существует в трех модификациях:

1. Microsoft Windows XP Home Edition — для домашних персональных компьютеров.

2. Microsoft Windows XP Professional Edition — для офисных ПК.

3. Microsoft Windows XP 64bit Edition — для ПК на базе 64-битного процессора.

В мире ПК менее распространены ОС семейства Apple (Macintosh), пример операционной системы — Mac OS.

Операционные системы семейства UNIX стали стандартом для мини-ЭВМ, Linux — современный вариант OS UNIX, предназначенный для использования на ПК.