操作系统 - 类型

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  简述

  操作系统从第一代计算机开始就存在，并且随着时间的推移不断发展。在本章中，我们将讨论一些最常用的重要操作系统类型。
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  批处理操作系统

  批处理操作系统的用户不直接与计算机交互。每个用户在诸如打孔卡之类的离线设备上准备他的工作并将其提交给计算机操作员。为了加快处理速度，具有相似需求的作业被分批处理并作为一个组运行。程序员将他们的程序留给操作员，然后操作员将具有相似要求的程序分批进行分类。

  批处理系统的问题如下 -

  • 用户和工作之间缺乏交互。
  • CPU 经常处于空闲状态，因为机械 I/O 设备的速度比 CPU 慢。
  • 难以提供所需的优先级。
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  分时操作系统

  分时技术是一种使位于不同终端的许多人能够同时使用特定计算机系统的技术。分时或多任务处理是多道程序的逻辑扩展。处理器的时间同时在多个用户之间共享称为分时。

  多道程序批处理系统和分时系统之间的主要区别在于，在多道程序批处理系统的情况下，目标是最大化处理器使用率，而在分时系统中，目标是最小化响应时间。

  CPU通过在它们之间切换来执行多个作业，但是切换发生的频率很高。因此，用户可以立即收到响应。例如，在事务处理中，处理器以短脉冲或计算量执行每个用户程序。也就是说，如果n用户在场，那么每个用户都可以获得一个时间片。当用户提交命令时，响应时间最多为几秒。

  操作系统使用 CPU 调度和多道程序为每个用户提供一小部分时间。最初设计为批处理系统的计算机系统已被修改为分时系统。

  分时操作系统的优点如下 -

  • 提供快速响应的优势。
  • 避免软件重复。
  • 减少 CPU 空闲时间。

  分时操作系统的缺点如下 -

  • 可靠性问题。
  • 用户程序和数据的安全性和完整性问题。
  • 数据通信问题。
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  分布式操作系统

  分布式系统使用多个中央处理器为多个实时应用程序和多个用户提供服务。数据处理作业相应地分布在处理器之间。

  处理器通过各种通信线路（如高速总线或电话线）相互通信。这些被称为loosely coupled systems或分布式系统。分布式系统中的处理器可能在大小和功能上有所不同。这些处理器被称为站点、节点、计算机等。

  分布式系统的优点如下 -

  • 通过资源共享设施，一个站点的用户可以使用另一个站点的可用资源。
  • 通过电子邮件加快彼此之间的数据交换。
  • 如果分布式系统中的一个站点出现故障，其余站点可能会继续运行。
  • 更好地为客户服务。
  • 减少主机上的负载。
  • 减少数据处理的延迟。
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  网络操作系统

  网络操作系统在服务器上运行，并为服务器提供管理数据、用户、组、安全性、应用程序和其他网络功能的能力。网络操作系统的主要目的是允许网络中的多台计算机之间共享文件和打印机访问，通常是局域网 (LAN)、专用网络或其他网络。

  网络操作系统的示例包括 Microsoft Windows Server 2003、Microsoft Windows Server 2008、UNIX、Linux、Mac OS X、Novell NetWare 和 BSD。

  网络操作系统的优点如下 -

  • 集中式服务器高度稳定。
  • 安全性由服务器管理。
  • 新技术和硬件的升级可以很容易地集成到系统中。
  • 可以从不同位置和不同类型的系统远程访问服务器。

  网络操作系统的缺点如下 -

  • 购买和运行服务器的成本很高。
  • 大多数操作都依赖于中心位置。
  • 需要定期维护和更新。
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  实时操作系统

  实时系统被定义为一个数据处理系统，其中处理和响应输入所需的时间间隔非常小，以至于它可以控制环境。系统响应输入和显示所需更新信息所花费的时间称为response time. 因此，在这种方法中，与在线处理相比，响应时间非常短。

  当对处理器的操作或数据流有严格的时间要求时使用实时系统，并且实时系统可以用作专用应用程序中的控制设备。实时操作系统必须具有明确定义的固定时间限制，否则系统将失败。例如，科学实验、医学影像系统、工业控制系统、武器系统、机器人、空中交通管制系统等。

  有两种类型的实时操作系统。

  硬实时系统

  硬实时系统保证关键任务按时完成。在硬实时系统中，二级存储受到限制或丢失，数据存储在 ROM 中。在这些系统中，几乎找不到虚拟内存。

  软实时系统

  软实时系统限制较少。一个关键的实时任务优先于其他任务并保持优先级直到它完成。与硬实时系统相比，软实时系统的实用性有限。例如，多媒体、虚拟现实、海底探索和行星探测器等高级科学项目等。