Operační systémy existují již od první generace počítačů a postupem času se stále vyvíjejí. V této kapitole probereme některé důležité typy operačních systémů, které se nejčastěji používají.
Dávkový operační systém
Uživatelé dávkového operačního systému neinteragují s počítačem přímo. Každý uživatel připraví svou úlohu na off-line zařízení, jako jsou děrné štítky, a předá ji obsluze počítače. Pro urychlení zpracování se úlohy s podobnými potřebami dávkují dohromady a spouštějí se jako skupina. Programátoři nechávají své programy u operátora a ten pak programy s podobnými požadavky třídí do dávek.
Problémy dávkových systémů jsou následující –
- Nedostatek interakce mezi uživatelem a úlohou.
- CPU je často nečinný, protože rychlost mechanických vstupně-výstupních zařízení je nižší než rychlost CPU.
- Obtížné zajištění požadované priority.
Operační systémy se sdílením času
Sdílení času je technika, která umožňuje mnoha lidem, umístěným na různých terminálech, používat určitý počítačový systém ve stejnou dobu. Sdílení času neboli multitasking je logickým rozšířením multiprogramování. Čas procesoru, který je sdílen mezi více uživatelů současně, se označuje jako sdílení času.
Hlavní rozdíl mezi víceprogramovými dávkovými systémy a systémy se sdílením času spočívá v tom, že v případě víceprogramových dávkových systémů je cílem maximalizovat využití procesoru, zatímco v systémech se sdílením času je cílem minimalizovat dobu odezvy.
Více úloh vykonává procesor přepínáním mezi nimi, ale k přepínání dochází tak často. Uživatel tak může získat okamžitou odezvu. Například při zpracování transakcí procesor provede každý uživatelský program v krátkém intervalu nebo kvantu výpočtů. To znamená, že pokud je přítomno n uživatelů, pak každý uživatel může dostat časové kvantum. Když uživatel odešle příkaz, doba odezvy je maximálně v řádu několika sekund.
Operační systém používá plánování procesoru a multiprogramování, aby každému uživateli poskytl malou část času. Počítačové systémy, které byly primárně navrženy jako dávkové, byly upraveny na systémy s časovým sdílením.
Výhody operačních systémů s časovým sdílením jsou následující –
- Poskytuje výhodu rychlé odezvy.
- Zabraňuje duplikaci softwaru.
- Snižuje dobu nečinnosti procesoru.
Nevýhody operačních systémů s časovým sdílením jsou následující –
- Problém spolehlivosti.
- Otázka bezpečnosti a integrity uživatelských programů a dat.
- Problém datové komunikace.
Distribuovaný operační systém
Distribuované systémy používají více centrálních procesorů pro obsluhu více aplikací v reálném čase a více uživatelů. Úlohy zpracování dat jsou mezi procesory odpovídajícím způsobem rozděleny.
Procesory mezi sebou komunikují prostřednictvím různých komunikačních linek (například vysokorychlostních sběrnic nebo telefonních linek). Tyto systémy se označují jako volně vázané systémy nebo distribuované systémy. Procesory v distribuovaném systému se mohou lišit velikostí a funkcí. Tyto procesory se označují jako lokality, uzly, počítače atd.
Výhody distribuovaných systémů jsou následující –
- Díky možnosti sdílení zdrojů může uživatel na jedné lokalitě využívat zdroje, které jsou k dispozici na jiné lokalitě.
- Zrychlení vzájemné výměny dat prostřednictvím elektronické pošty.
- Pokud v distribuovaném systému dojde k výpadku jedné lokality, mohou ostatní lokality potenciálně pokračovat v provozu.
- Lepší služby zákazníkům.
- Snížení zátěže hostitelského počítače.
- Snížení zpoždění při zpracování dat.
Síťový operační systém
Síťový operační systém běží na serveru a poskytuje serveru možnost spravovat data, uživatele, skupiny, zabezpečení, aplikace a další síťové funkce. Hlavním účelem síťového operačního systému je umožnit sdílený přístup k souborům a tiskárnám mezi více počítači v síti, obvykle v místní síti (LAN), v privátní síti nebo v jiných sítích.
Mezi příklady síťových operačních systémů patří Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare a BSD.
Výhody síťových operačních systémů jsou následující –
- Centralizované servery jsou vysoce stabilní.
- Zabezpečení je řízeno serverem.
- Do systému lze snadno integrovat aktualizace na nové technologie a hardware.
- Vzdálený přístup k serverům je možný z různých míst a typů systémů.
Nevýhody síťových operačních systémů jsou následující –
- Vysoké náklady na nákup a provoz serveru.
- Závislost většiny operací na centrálním místě.
- Vyžaduje pravidelnou údržbu a aktualizace.
Operační systém reálného času
Systém reálného času je definován jako systém zpracování dat, ve kterém je časový interval potřebný ke zpracování a reakci na vstupy tak malý, že řídí prostředí. Doba, za kterou systém zareaguje na vstup a zobrazí požadované aktualizované informace, se označuje jako doba odezvy. V této metodě je tedy doba odezvy ve srovnání s online zpracováním velmi krátká.
Systémy reálného času se používají v případech, kdy existují pevné časové požadavky na činnost procesoru nebo tok dat a systémy reálného času lze použít jako řídicí zařízení ve specializované aplikaci. Operační systém reálného času musí mít přesně definovaná pevná časová omezení, jinak systém selže. Například vědecké experimenty, lékařské zobrazovací systémy, průmyslové řídicí systémy, zbraňové systémy, roboty, systémy řízení letového provozu atd.
Existují dva typy operačních systémů reálného času.
Tvrdé systémy reálného času
Tvrdé systémy reálného času zaručují, že kritické úlohy budou dokončeny včas. V systémech tvrdého reálného času je sekundární úložiště omezené nebo chybí a data jsou uložena v paměti ROM. V těchto systémech se virtuální paměť téměř nevyskytuje.
Měkké systémy reálného času
Měkké systémy reálného času jsou méně omezující. Kritická úloha reálného času dostává přednost před ostatními úlohami a zachovává si ji až do svého dokončení. Systémy měkkého reálného času mají omezenou užitečnost než systémy tvrdého reálného času. Například multimédia, virtuální realita, pokročilé vědecké projekty jako podmořský průzkum a planetární rovery atd.
.