Операционные системы разделения времени.

Их отно­сят к ОС общего назначения, обеспечивающих мульти­программный режим обработки задач и многопользова­тельский интерактивный способ общения.

Примечание. Термин «разделение времени» обусловливает­ся особым методом реализации мультипрограммирования и кол­лективного диалогового доступа пользователей к системе и своим задачам [15].

В данных ОС одновременно реализованы возможно­сти повышения производительности труда пользователя за счет его доступа к своей задаче в процессе ее выпол­нения и повышения производительности ВС за счет муль­типрограммирования. Режим разделения времени созда­ет иллюзию одновременного доступа нескольких пользо­вателей ко всем вычислительным ресурсам ВС. Каждый пользователь общается с системой так, как если бы ему одному принадлежали все вычислительные ресурсы: он может остановить выполнение своей задачи в нужном ме­сте, просмотреть требуемые области ОП, с заданного ме­ста выполнить свою программу «по командам» и т. д. На самом же деле каждый пользователь получает для своей задачи достаточную зону ОП, процессор и прочие вычис­лительные ресурсы только в течение определенного и до­статочно малого интервала времени—кванта (величина кванта выбирается системными программистами в зави­симости от таких параметров ЭВМ, как быстродействие, емкость ОП, скорость обменов и т. д.). Если после окон­чания отведенного кванта времени задача не будет за­вершена, то процессор переключится на выполнение дру­гой задачи. При этом в условиях ограниченной емкости ОП предыдущая задача удаляется, вытесняется из ОП и размещается на НМД, а следующая задача перемещает­ся с НМД в ОП.

Пропускная способность ВС в режиме разделения времени ниже, чем при обработке задач в режиме муль­типрограммирования, из-за накладных расходов ОС, вы­званных частыми переключениями процессора и главным образом многочисленными переносами задач из ОП па НМД и обратно, т. е. свопингами.

Во многих пользовательских системах режим разде­ления времени сочетается с пакетной обработкой задач в режиме мультипрограммирования. В этом случае ОП ЭВМ разделяется на зону для пакетной обработки и на зону (или несколько зон в зависимости от емкости ОП) для выполнения задач в режиме разделения времени. Такое сочетание позволяет загружать процессор даже в ситуациях, когда все пользователи режима разделения времени остановят выполнение своих задач.

Перечисленные ОС используются при решении мно­гих научно-технических задач. При этом главное назна­чение таких ОС — обеспечение более высокой эффектив­ности использования всех вычислительных ресурсов ВС и достижение максимальных удобств в работе пользо­вателя. Однако существуют применения ЭВМ, например в АСУ, где ОС должны удовлетворять иным требовани­ям. Кроме того, использование ОС общего назначения в условиях работы конкретного пользователя часто озна­чает явную избыточность многих системных средств. В таких случаях применяют ОС специального назначе­ния.

Операционные системы реального времени.

Эти ОС отличаются от ОС общего назначения в первую очередь тем, что поступающая в систему информация обязатель­но должна быть обработана в течение заданных интер­валов времени (эти интервалы времени нельзя превы­шать). Еще одно отличие работы ОС общего назначения от работы ОС реального времени заключается в том, что в первой из них поток пользовательских задач плано­мерный и регулируется оператором ЭВМ, а во второй запросы на обработку могут поступать в непредсказуе­мые моменты времени. Поэтому ОС реального времени должна обеспечить некоторые дополнительные возмож­ности, например создание постоянных задач. В то время как в ОС общего назначения большую долю накладных расходов составляют потери времени на этапе иницииро­вания, при выполнении которого ОС распознает все по­желания пользователя относительно предстоящего реше­ния задачи, загружает в ОП нужную программу и выде­ляет необходимые для ее выполнения ресурсы, в ОС реального времени подобных затрат можно избежать, по­скольку в них набор задач всегда фиксирован, т. е. необ­ходимые для обработки поступающей информации про­граммы, внешние устройства, данные заранее определе­ны и могут быть подготовлены еще до поступления самих запросов. Такие однажды проинициированные задачи в ОС реального времени постоянно присутствуют в ОП ЭВМ независимо от того, поступили для них запросы на обработку, или нет. Кроме постоянных задач ОС ре­ального времени позволяет создавать и другие, непосто­янные задачи, которые выполняются с более низким при­оритетом.

К ВС, работающим в режиме реального времени, предъявляются высокие требования по надежности. Со­ответственно ОС должна располагать средствами, обес­печивающими быстрое обнаружение сбоев или аварий­ных ситуаций и выход из них, иметь возможность выклю­чать неисправные устройства и включать резервные, со­общая об этом оператору ЭВМ.

При работе в режиме реального времени возможно возникновение очередей запросов на обработку, поэтому ОС должна организовать такие очереди и их обслужи­вание в соответствии с заданной дисциплиной.

При больших нагрузках на ЭВМ возможно возникно­вение ситуаций, в которых одна или несколько задач не могут быть реализованы в заданный промежуток време­ни. В этом случае ОС должна иметь возможность дина­мического изменения приоритетов «аварийных задач», после выполнения которых устанавливаются прежние значения приоритетов.