Классификация операционных систем по назначению

Операционные системы являются неотъемлемой частью информационно-вычислительных комплексов, которые выполняют определённые функции и могут быть по этому признаку разделены на некоторые классы.

Системы реального времени

Основной особенностью таких систем является строго регламентированное время отклика на внешние события. Другим важным параметром является одновременная обработка – даже если одновременно происходит несколько событий, реакция системы на них не должна запаздывать. Компьютеры для управления самолетами, ядерными реакторами и подобными сложными системами работают под управлением часто специализированных операционных систем реального времени.

Операционные системы реального времени принято делить на два класса: жесткогоимягкогореального времени. Можно выделить признакисистем жёсткого реального времени:

• недопустимость никаких задержек ни при каких условиях;

• бесполезность результатов при опоздании;

• катастрофа при задержке реакции;

• цена опоздания бесконечно велика.

Хороший пример системы жесткого реального времени – бортовая система управления самолетом. Среди систем с жестким реальным временем можно выделить распространённую коммерческую операционную систему QNX, которая основывается на UNIX и имеет схожий интерфейс.

Система мягкого реального временихарактеризуется следующими признаками:

• за опоздание результатов приходится платить;

• снижение производительности системы, вызванное запаздыванием реакций, приемлемое.

Операционные системы мягкого времени могут использоваться в мобильных и коммуникационных системах – там, где цена опаздания не так велика. В настоящее время многие многозадачные операционные системы разделения времени модифицируются для того, чтобы соответствовать требованием мягкого реального времени. Среди примеров можно выделить варианты Windows NT и специфические версии ядра Linux.

Встраиваемые системы

В начале 21-го века широкое распространение получили встраиваемыеимобильныеустройства. Благодаря развитию вычислительных систем, такие устройства, как мобильные телефоны или домашние бытовые приборы, обрели возможности, сравнимые с персональными компьютерами. В настоящее время в этой области существует множество операционных систем, среди которых всё большую роль начинают играть открытые операционные системы, наследующие архитектуру и принципы работы UNIX.

Такие системы работают на специфическом аппаратном обеспечении (автомобили, микроволновые печи, роботы) и также обладают некоторыми требованиями к времени отклика системы. Как правило, в таких операционных системах применяются специфичные алгоритмы, минимизирующие потребляемые ресурсы.

Операционные системы для суперкомпьютеров

Для решения очень сложных и объёмных вычислительных задач создается специализированные компьютеры, содержащие сотни и тысячи процессоров. Для управления такими системами применяются специальные операционные системы, в которых особенно важны вопросы производительности и скорости обмена между элементами системы.

Операционные системы для серверов

С момента расцвета сети Интернет нишу серверов(специализированных систем, предоставляющих по сети какой-то сервисклиентским системам) занимают универсальные многопользовательские многозадачные операционные системы. Для таких систем имеют большое значение имеют стабильность работы, безопасность и производительность, меньшее – интерфейс пользователя.

Примерами таких систем могут служить: банковские системы, веб-серверы и серверы баз данных, файловые серверы масштаба предприятия, многопользовательские терминальные серверы и т.п. Традиционно этот класс систем обслуживается коммерческими операционными системами – различными версиями UNIX, операционными системами от компаний IBM, Nowell, а затем и Microsoft. Сейчас все большую популярность в этом классе систем завоёвывают открытые и свободные операционные системы, базирующиеся на UNIX.

Операционные системы для домашних и офисных компьютеров

Современные персональные компьютеры обладают высокой производительностью и богатыми мультимедийными возможностями. Для операционных систем этого класса важны удобный пользовательский интерфейс и поддержка широкого набора устройств для персональных компьютеров. Самыми распространёнными операционными системами в этом классе являются продукты компании Micrososft, также на персональных компьютерах Apple используется операционная система MacOS (с версии 10 она также основывается на UNIX).

Исследовательские операционные системы

Многие алгоритмы и подходы в построении операционных систем не пошли дальше исследовательских лабораторий. Например, операционные системы, основанные на микроядре, в чистом виде не используются до сих пор из-за огромных затрат на пересылку сообщений. Одной из самых известных микроядерных операционных систем является Mach, на которой основывается целый ряд операционных систем, в том числе GNUHurd, реализующая интерфейс UNIX.

Резюме

Операционные системы существуют в рамках информационно-вычислительных систем, которые сейчас, как и много лет назад, построены по принципам фон Неймана и содержат три основных компонента: центральный процессор, основную память и устройства ввода-вывода.

Операционная система является комплексом программ, объединяющих пользователей, программы и аппаратуру компьютера. Выделяют две основные функции операционной системы: предоставление виртуальной машины и управление ресурсами компьютера.

Операционная система состоит из модулей, среди которых выделяют ядро, как основу всей операционной системы. Существует два типа ядер: монолитные и микроядра.

За время существования операционные системы прошли длительную эволюцию, однако, большинство идей, алгоритмов и архитектурных решений было реализовано в 1960–70-е года: тогда появились многозадачность, многопользовательская работа, файловые системы и т.п..

Современные операционные системы можно классифицировать по их назначению. При этом выделяют операционные системы: реального времени, для встраиваемых систем, для суперкомпьютеров, для серверов, для домашних и офисных компьютеров и исследовательские.