Az operációs rendszerek már az első számítógépes generáció óta léteznek, és az idők során folyamatosan fejlődnek. Ebben a fejezetben az operációs rendszerek néhány fontos, leggyakrabban használt típusát tárgyaljuk.
Batch operációs rendszer
A batch operációs rendszer felhasználói nem lépnek közvetlen kapcsolatba a számítógéppel. Minden felhasználó egy off-line eszközön, például lyukkártyán készíti el a feladatát, és azt benyújtja a számítógép kezelőjének. A feldolgozás felgyorsítása érdekében a hasonló igényű munkákat kötegelve, csoportosan futtatják. A programozók a programjaikat az operátorra bízzák, az operátor pedig a hasonló igényekkel rendelkező programokat tételekbe rendezi.
A kötegelt rendszerekkel kapcsolatos problémák a következők –
- A felhasználó és a munka közötti interakció hiánya.
- A CPU gyakran üresjáratban van, mert a mechanikus I/O eszközök sebessége lassabb, mint a CPU-é.
- Nehéz a kívánt prioritás biztosítása.
Az időmegosztásos operációs rendszerek
Az időmegosztás olyan technika, amely lehetővé teszi, hogy egy adott számítógépes rendszert egyszerre sok, különböző terminálokon tartózkodó személy használjon. Az időmegosztás vagy multitasking a multiprogramozás logikai kiterjesztése. Az egyidejűleg több felhasználó között megosztott processzoridőt nevezzük időmegosztásnak.
A többprogramos kötegelt rendszerek és az időmegosztó rendszerek közötti fő különbség az, hogy a többprogramos kötegelt rendszerek esetében a cél a processzorhasználat maximalizálása, míg az időmegosztó rendszerek esetében a cél a válaszidő minimalizálása.
A több feladatot a CPU úgy hajtja végre, hogy váltogat közöttük, de a váltások ilyen gyakran történnek. Így a felhasználó azonnali választ kaphat. Például a tranzakciófeldolgozásban a processzor minden egyes felhasználói programot rövid sorozatban vagy számítási kvantumban hajt végre. Azaz, ha n felhasználó van jelen, akkor minden felhasználó kaphat egy időkvantumot. Amikor a felhasználó elküldi a parancsot, a válaszidő legfeljebb néhány másodperc.
Az operációs rendszer a CPU ütemezését és a többprogramozást használja arra, hogy minden felhasználónak egy kis időrészletet biztosítson. Az elsősorban kötegelt rendszereknek tervezett számítógépes rendszereket időmegosztó rendszerré alakították át.
A Timesharing operációs rendszerek előnyei a következők –
- A gyors válaszadás előnyét biztosítja.
- Kerüli a szoftverek duplikálását.
csökkenti a CPU üresjárati idejét.
A Time-sharing operációs rendszerek hátrányai a következők –
- A megbízhatóság problémája.
- A felhasználói programok és adatok biztonságának és integritásának kérdése.
- Az adatkommunikáció problémája.
A megosztott operációs rendszer
A megosztott rendszerek több központi processzort használnak több valós idejű alkalmazás és több felhasználó kiszolgálására. Az adatfeldolgozási feladatokat ennek megfelelően osztják szét a processzorok között.
A processzorok különböző kommunikációs vonalakon (például nagysebességű buszokon vagy telefonvonalakon) keresztül kommunikálnak egymással. Ezeket lazán kapcsolt rendszereknek vagy elosztott rendszereknek nevezik. Az elosztott rendszerben a processzorok mérete és funkciója eltérő lehet. Ezeket a processzorokat telephelyeknek, csomópontoknak, számítógépeknek stb. nevezzük.
Az elosztott rendszerek előnyei a következők –
- Az erőforrások megosztásának lehetőségével az egyik telephelyen lévő felhasználó használhatja a másik telephelyen rendelkezésre álló erőforrásokat.
- Az ügyfelek jobb kiszolgálása.
Az elektronikus levelezés útján történő adatcsere felgyorsítása. Az elosztott rendszerben az egyik telephely meghibásodása esetén a többi telephely potenciálisan tovább működhet.
A gazdaszámítógép terhelésének csökkentése. Az adatfeldolgozás késedelmének csökkentése.
Hálózati operációs rendszer
A hálózati operációs rendszer egy szerveren fut, és biztosítja a szerver számára az adatok, felhasználók, csoportok, biztonság, alkalmazások és egyéb hálózati funkciók kezelését. A hálózati operációs rendszer elsődleges célja, hogy lehetővé tegye a megosztott fájl- és nyomtató-hozzáférést egy hálózatban, jellemzően egy helyi hálózatban (LAN), egy magánhálózatban vagy más hálózatokban lévő több számítógép között.
A hálózati operációs rendszerekre példák: Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008, UNIX, Linux, Mac OS X, Novell NetWare és BSD.
A hálózati operációs rendszerek előnyei a következők –
- A központosított szerverek rendkívül stabilak.
- A biztonságot a szerver kezeli.
- A szerverek távoli elérése különböző helyekről és rendszertípusokból lehetséges.
Az új technológiák és hardverek frissítése könnyen integrálható a rendszerbe.
A hálózati operációs rendszerek hátrányai a következők –
- A szerver megvásárlásának és üzemeltetésének magas költségei.
- Rendszeres karbantartás és frissítések szükségesek.
A legtöbb művelet függése egy központi helytől.
Valós idejű operációs rendszer
A valós idejű rendszer olyan adatfeldolgozó rendszer, amelyben a bemenetek feldolgozásához és az azokra való reagáláshoz szükséges időintervallum olyan kicsi, hogy az irányítja a környezetet. Azt az időt, amely alatt a rendszer reagál egy bemenetre és megjeleníti a szükséges frissített információt, válaszidőnek nevezzük. Tehát ennél a módszernél a válaszidő nagyon kicsi az online feldolgozáshoz képest.
A valós idejű rendszereket akkor használják, ha a processzor működésére vagy az adatáramlásra vonatkozóan merev időbeli követelmények vannak, és a valós idejű rendszerek vezérlőeszközként használhatók egy dedikált alkalmazásban. Egy valós idejű operációs rendszernek jól meghatározott, rögzített időkorlátokkal kell rendelkeznie, különben a rendszer meghibásodik. Például tudományos kísérletek, orvosi képalkotó rendszerek, ipari vezérlőrendszerek, fegyverrendszerek, robotok, légiforgalmi irányító rendszerek stb.
A valós idejű operációs rendszereknek két típusa van.
Kemény valós idejű rendszerek
A kemény valós idejű rendszerek garantálják, hogy a kritikus feladatok időben befejeződjenek. A kemény valós idejű rendszerekben a másodlagos tároló korlátozott vagy hiányzik, és az adatokat ROM-ban tárolják. Ezekben a rendszerekben virtuális memória szinte soha nem található.
Lágy valós idejű rendszerek
A puha valós idejű rendszerek kevésbé korlátozóak. Egy kritikus valós idejű feladat elsőbbséget kap a többi feladattal szemben, és ezt az elsőbbséget a feladat befejezéséig megőrzi. A lágy valós idejű rendszerek korlátozottan használhatóak, mint a kemény valós idejű rendszerek. Például multimédia, virtuális valóság, fejlett tudományos projektek, mint a tenger alatti kutatás és a bolygójárók stb.