Классификация операционных систем. Тема 3

Содержание разделов курса

Понятие «операционная система»
Операционная система (ОС) – комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который,
с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами,
а с другой – предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Признаки классификации ОС
Применительно к операционным системам сформировалось относительно устойчивое число признаков для классификации:
по назначению,
по способности операционной системы обеспечить требуемый уровень сервиса в определённый промежуток времени,
по режиму обработки задач,
по способу взаимодействия пользователя с системой,
по способам построения (архитектурным особенностям системы).

Классификация по назначению
Операционные системы
ОС общего назначения
ОС специального назначения
ОС различных встроенных систем, например, таких как устройства бытовой электроники, контроллеры для управления технологическими процессами и устройства управления коммутационным оборудованием.
ОС для персональных компьютеров относятся к операционным системам общего назначения, поскольку их можно использовать для самых разнообразных целей.

По способности операционной системы обеспечить требуемый уровень сервиса в определённый промежуток времени
Операционные системы
ОС реального времени
ОС общего назначения
Основной особенностью операционных систем реального времени является обеспечение обработки поступающих заданий в течение заданных интервалов времени, которые нельзя превышать.
ОС мягкого реального времени
ОС жесткого реального времени

Особенности ОС реального времени
Операционные системы реального времени
ОС жесткого реального времени
ОС мягкого реального времени
Системы жёсткого реального времени не допускают задержек реакции системы, так как это может привести к потере актуальности результатов, большим финансовым потерям, авариям и катастрофам.
К таким системам относятся системы управления бортового оборудования, системы аварийной защиты, регистраторы аварийных событий.
Системы мягкого реального времени характеризуются возможностью задержки реакции, что может привести к увеличению стоимости результатов и снижению производительности системы в целом.
Примером может служить работа компьютерной сети.

Особенности ОС реального времени
Операционные системы реального времени
ОС жесткого реального времени
ОС мягкого реального времени
система жёсткого реального времени никогда не опоздает с реакцией на событие
система мягкого реального времени — не должна опаздывать с реакцией на событие
Основное отличие систем

Пример современной ОС реального времени
http://www.swd.ru/index.php3?pid=377

Классификация по
числу одновременно решаемых задач
Операционные системы
ОС однозадачные
ОС многозадачные
Многозада́чность — свойство операционной системы обеспечивать возможность параллельной (псевдопараллельной) обработки нескольких процессов.
Истинная многозадачность операционной системы возможна только в многопроцессорных (распределенных) вычислительных системах. Многозадачные системы проводят распределение ресурсов динамически, когда задача стартует в памяти или покидает память в зависимости от её приоритета и от стратегии системы.
В однозадачных операционных системах после запуска управление передаётся прикладной программе, которая получает в своё распоряжение все ресурсы компьютера и может осуществлять ввод/вывод посредством как функций предоставляемых операционной системой, так и функций базовой системы ввода/вывода (BIOS),
а также работать с устройствами напрямую.

Виды организации многозадачности
Кооперативная многозадачность — тип многозадачности, при котором следующая задача выполняется только после того, как текущая задача явно объявит себя готовой отдать процессорное время операционной системы. Примером могут служить Windows версий до 3.x включительно, а также Windows 95/98/Me при использовании 16-битных приложений.
Недостатки: неспособность всех приложений работать в случае ошибки в одном из них, приводящей к отсутствию вызова операции «отдать процессорное время».
Вытесняющая многозадачность — это вид многозадачности, при которой операционная система по окончании положенного кванта времени переводит задачу из состояния выполнения в состояние готовности, отдавая ресурсы другим задачам. Благодаря этому, зависшие приложения, как правило, не приводят к зависанию операционной системы.

Особенности многозадачных ОС
каждая задача имеет свой приоритет, в соответствии с которым получает процессорное время и память;
система организует очереди задач так, чтобы все задачи получили ресурсы, в зависимости от приоритетов и стратегии системы;
система организует обработку прерываний, по которым задачи могут активироваться, деактивироваться и удаляться;
при нехватке памяти образы или их части невыполняющихся задач могут быть вытеснены на диск (свопинг), а потом через определённое системой время, восстанавливаться в памяти;
система обеспечивает защиту адресного пространства задачи от несанкционированного вмешательства других задач;
система обеспечивает защиту адресного пространства своего ядра от несанкционированного вмешательства задач;
система распознаёт сбои и зависания отдельных задач и прекращает их;
система решает конфликты доступа к ресурсам и устройствам, не допуская тупиковых ситуаций общего зависания при ожидании заблокированных ресурсов;
система гарантирует каждой задаче, что рано или поздно она будет активирована;
система обеспечивает коммуникацию между задачами.

Классификация по
способу взаимодействия пользователя с ОС
Способы взаимодействия пользователя с ОС
Диалоговые системы
Системы пакетной обработки
При организации работы с операционной системой в диалоговом режиме можно говорить об однопользовательских (однотерминальных) и о многотерминальных ОС.
В многотерминальных ОС с одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала. При этом у пользователей возникает иллюзия, что у каждого из них имеется собственная вычислительная система.
Необходимость оптимального использования дорогостоящих вычислительных ресурсов привела к появлению концепции «пакетного режима» исполнения программ.
Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём ОС может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.