4. Системы с разделенным временем

Операционная система составляет основу программного обеспечения ПК. Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств, который обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

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

• Системы пакетной обработки (ОС ЕС)

• Системы с разделением времени (Unix, Linux, Windows)

• Системы реального времени (RT11)

Системы пакетной обработки предназначены для решения задач, которые не требуют быстрого получения результатов. Главной целью ОС пакетной обработки является максимальная пропускная способность или решение максимального числа задач в единицу времени.

Эти системы обеспечивают высокую производительность при обработке больших объемов информации, но снижают эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

В системах с разделением времени для выполнения каждой задачи выделяется небольшой промежуток времени, и ни одна задача не занимает процессор надолго. Если этот промежуток времени выбран минимальным, то создается видимость одновременного выполнения нескольких задач. Эти системы обладают меньшей пропускной способностью, но обеспечивают высокую эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки - изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Ясно, что системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая "выгодна" системе, и, кроме того, имеются накладные расходы вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Критерием эффективности систем разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя.

( OS/2, Windows 95/98, Unix)

Разделение времени появился от осознания того, что хотя и каждый отдельный пользователь неэффективен, большая группа вместе - нет. Это вызвано формой взаимодействия; в большинстве случаев пользователь вводит короткий импульс информации, за которым следует длинная пауза, но группа пользователей которые работают одновременно, будет означать, что паузы одного пользователя могут заполняться активностями других. Если подобрать оптимальный размер группы, общий процесс может быть очень эффективным. Подобно, малые отрезки времени проведены в ожидании чтения диска, ленты или передачи по сети могут предоставляться другим пользователям.

Реализация системы которая бы получала с этого преимущество сложная. Пакетная обработка была только методологией применявшейся поверх ранних систем. Компьютеры все еще выполняли одну программу для одного пользователя за раз, а все что изменила пакетная обработка - сокращение времени между запусками программ. Разработка системы которая бы поддерживала одновременную работу многих пользователей была совершенно иной идеей. "Состояние" каждого пользователя и его программ должен храниться в машине, и иметь возможность быстро заменяться другим. Изменение состояний занимала драгоценные процессорные такты, и было большой проблемой для медленных машин той эпохи. Тем не менее, так как компьютеры быстро увеличивали скорость, и что еще важнее размер памяти в которой могли храниться состояния пользователей, накладные расходы на разделение времени соответственно уменьшались.

Идею впервые публично описал Боб Бемер в начале 1957, в статье для Automatic Control Magazine. Первый проект реализации системы с разделением времени был начатДжоном Маккарти в конце 1957, на модификации IBM 704, и позже на модифицированном IBM 7090.

Системы реального времени применяются для управления технологическим процессом или техническим объектом, например, летательным объектом, станком и т.д.