Классификация операционных систем. Операционные системы можно классифицировать по многим признакам:

Операционные системы можно классифицировать по многим признакам:

способы реализации внутренних алгоритмов управления ресурсами, методы проектирования, типы аппаратных платформ и др.

По алгоритмам управления ресурсами ОС можно классифицировать на следующие подклассы:

- по поддержке многозадачности;

- по типам многозадачности;

- по поддержке многопользовательского режима;

- по поддержке многонитевости;

- по алгоритмам многопроцессорной обработки.

По поддержке многозадачности ОС являются однозадачными и многозадачными.

Однозадачные ОС обеспечивают удобное взаимодействие пользователя с ЭВМ, управление периферийными устройствами. В ее состав входи файловая система и командный интерпретатор.

Многозадачные ОС, помимо перечисленных выше функция для однозадачных ОС, управляют разделением совместно используемых ресурсов, например, процессором, оперативной памятью, дисковым накопителем и т.д.

По типам многозадачности ОС делятся на системы с невытесняющей многозадачностью и вытеснющей многозадачностью.

Виды многозадачности определяются способом распределения процессорного времени. Когда речь идет о невытесняющей многозадачности, то механизм планирования процессов сосредоточен в операционной системе. В этом случае активный процесс выполняется до тех пор, пока он не передаст управление операционной системе. При вытесняющей многозадачности механизм планирования распределен между системой и прикладными программами. В этом случае операционная система принимает решение о переключении процессора с одного процесса на другой, а не сами процессы, включая активный.

По поддержке многопользовательского режима ОС подразделяются на однопользовательские и многопользовательские.

Основным отличием между многопользовательскими системами от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

По поддержке многонитевости ОС различают с распараллеливанием вычислений в рамках одной задачи и без него. Операционные системы с распараллеливанием вычислений разделяют процессорное время на отдельные ветви (нити) процесса.

По алгоритмам многопроцессорной обработки системы характеризуются наличием или отсутствием средств мультипроцессорной обработки – мультипроцессирования. Системы с наличием средств мультипроцессирования различаются на ассиметричные и симметричные.

Ассиметричные ОС выполняются только на одном процессоре. Ресурсы остальных процессоров распределяются по прикладным программам. Симметричные ОС полностью децентрализированы и используют ресурсы всех процессоров для выполнения системных задач и прикладных программ.

По аппаратным платформам различают операционные системы для персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Здесь специфика аппаратных средств (конфигурации) определяют специфику операционных систем.

Существуют специальные операционные системы, которые могут переносится между ЭВМ различного класса. Такие системы называют мобильными. В них аппаратно-зависимые блоки четко локализованы. Поэтому при переносе системы переписываются только они.

По областям использования системы классифицируют на следующие:

- системы пакетной обработки;

- системы разделения времени;

- системы реального времени.

Критерием эффективности для систем пакетной обработки является пропускная возможность – объѐм решаемых задач в единицу времени. Такие системы работают следующим образом. В начале отведенного периода времени (например, рабочего дня) в системе формируется пакет заданий. Для каждого задания известны требования к системным ресурсам. Из пакета формируется набор одновременно выполняемых процессов. Как правило, ОС отбирает задания таким образом, чтобы сбалансировать работу всех устройств ЭВМ. Например, эффективным считается наличие задач с большим объемом вычислений и задач с интенсивным вводом и выводом данных. Таким образом, система из невыполненных задач выбирает ту, которая наиболее «выгодна» в сложившейся ситуации. Следовательно, пользователь не может интерактивно взаимодействовать с машиной, на которой установлена систем пакетной обработки. Процесс работы сводится к тому, что в начале периода пользователь предоставляет машине задачу и забирает результат в конце периода.

В системах разделения времени каждому пользователю предоставляется терминал и некоторая часть процессорного ресурса (квант). При этом пропускная способность машины снижается, но пользователь в это время не изолирован от процесса выполнения его задач. Критерием эффективности систем разделения времени является удобство и эффективность работы пользователя.

Критерием эффективности систем реального времени является реактивность, т.е. способность в заданный интервал времени отреагировать на некоторое событие. Примером такой системы является система управления экспериментальной установкой. В определенном интервале времени установка передает данные, которые система предварительно обрабатывает и записывает на диск. Если какой-то фрагмент данных не будет обработан в заданный промежуток времени, а новые данные начнут поступать в ЭВМ, то возникнет аварийная ситуация: потеря данных, контроля над установкой и т.д. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ. Выбор программы на выполнение осуществляется исходя из текущего состояния управляемого объекта или в соответствии с расписанием плановых работ.

Существуют операционные системы, которые способны совмещать в себе системы разных типов. Например, система может выполнять пакетную обработку и осуществлять диалог с пользователем. В этом случае пакетная обработка осуществляется в так называемом фоновом режиме.

По методам проектирования ОС системы классифицируются по следующим базовым концепциям:

- способы построения ядра системы;

- объектно-ориентированный подход построения ОС;

- множественность прикладных сред;

- распределенная организация операционной системы.

По способам организации ядра операционные системы разделяются на системы с монолитным ядром и системы с микроядром.

Монолитное ядро представляет собой единую программу, работающую в привилегированном режиме. В данном случае не требуется переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот при переходе с одной процедуры на другую.

Микроядро также работает в привилегированном режиме, но при этом выполняет минимум функций по управлению аппаратурой. Функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты системы – службы (сервисы), работающие в пользовательском режиме. ОС с микроядром более медленные по сравнению с ОС, построенные на базе микроядра, за счет того, что в них осуществляется большое количество переходов из привилегированного режима в пользовательский и на оборот. Но такие системы более гибки - их можно наращивать, модифицировать, т.е. адаптировать для решения задач различного класса и уровня сложности.

Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода (ООП) дает возможность использовать все его достоинства внутри операционной системы: накопление работающих блоковmв виде стандартных объектов, возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования.

Инкапсуляция обеспечивает хорошую защиту данных. ООП позволяет структуризировать системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.

Наличие множественности прикладных средств в рамках одной ОС позволяет выполнять приложения, разработанные для нескольких ОС. Многие современные операционные системы поддерживают одновременно прикладные среды MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 или хотя бы некоторого подмножества из этого популярного набора. Такой подход обеспечивается на базе микроядра и соответствующих сервисов (серверов), реализующих прикладную среду для той или иной операционной системы.

Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной ОС реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера. Характерными признаками распределенной организации ОС являются: наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов, единой службы времени. Для эффективного распределения программных процедур по машинам в таких ОС реализован механизм вызова удаленных процедур (RPC – Remote Procedure Call). Многонитевая обработка позволяет распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети. Существуют другие распределенные службы.

Поиск по сайту: