2.2.2. Классификация операционных систем

Операционная система управляет всеми ресурсами компьютера и обеспечивает максимальную эффективность его функционирования. В соответствии с этим главной функцией операционной системы является распределение процессоров, памяти, других устройств и данных между вычислительными процессами.

Управление ресурсами включает решение следующих задач, не зависящих от вида ресурса: планирование ресурса, то есть выявление, кому, когда и в каком количестве необходимо выделить данный ресурс; контроль за состоянием ресурса, то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.

Операционные системы различаются особенностями реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера, областями использования и по другим признакам. Так, в зависимости от особенностей алгоритма управления процессором операционные системы подразделяются на одно- и многозадачные, одно- и многопользовательские, на одно- и многопроцессорные, а также на локальные и сетевые.

Одно- и многозадачные операционные системы. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы делятся на два класса:

• однозадачные (например, МS DOS, МSХ);

• многозадачные (ОС ЕС, ОS/2, Unix, Windows) и др.

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая интерфейс пользователя с компьютером более простым и удобным; включают средства управления периферийными устройствами, диалогового управления файлами, средства диалогового общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких, как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одповременно протекающими в системе вычислительными процессами во многом определяет особенность ОС. Среди множества способов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

• вытесняющая многозадачность (Windows NT/ХР, ОS/2, Unix);

• невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим алгоритмами многозадачности является степень централизации планирования вычислительных процессов. В первом случае планирование этих процессов целиком возлагается на операционную систему, а во втором - распределено между операционной системой и прикладными программами.

При невытесняющей многозадачности активный вычислительный процесс выполняется до тех пор, пока прикладная программа по собственной инициативе не отдаст указание операционной системе выбрать из очереди другой процесс, готовый к выполнению.

При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного активного вычислительного процесса на другой принимается ОС, а не прикладной программой.

В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:

• пакетной обработки (например, ОС ЕС);

• с разделением времени (Unix, VMS, Windows, Linux);

• режима реального времени (QNX, RT/11).

Некоторые операционные системы могут совмещать свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки называют фоновым режимом.

Много- и однопользовательский режимы. По числу одновременно работающих пользователей ОС подразделяются на однопользовательские (MS DOS, Windows 98) и многопользовательские (Unix, Windows NT, Windows ХР).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не каждая многозадачная система является многопользовательской и не каждая однопользовательская ОС - однозадачной.

Много- и однопроцессорные системы. Важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки. В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Ореn Server 3.x компании Santa Crus Ореrаtions, ОS/2 фирмы IВМ, Windows NТ/ХР фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

В системе с многопроцессорной обработкой данных ОС подразделяются по способу организации вычислительного процесса на асимметричные и симметричные. Асимметричная ОС целиком работает только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует все количество процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Сетевые и локальные системы. Одним из важных признаков классификации ОС является деление их на сетевые и локальные.

Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных. Они имеют мощные средства разграничения доступа к информации, ее целостности и сохранности, а также использования сетевых ресурсов.

Сетевая операционная система составляет основу любой компьютерной сети. Каждый компьютер в сети в некоторой степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой, с одной стороны, понимается вся совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам.

С другой стороны, сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети. В большинстве случаев сетевые ОС устанавливаются на одном достаточно мощном компьютере-сервере, предназначенном исключительно для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС будут считаться локальными и могут применяться на любом ПК, подключенном к сети в качестве рабочей станции. На каждой рабочей станции действует своя собственная локальная сетевая операционная система, отличающаяся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети.

Локальная сетевая ОС такого типа не имеет фундаментальных отличий от ОС автономного компьютера, но она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы.