3. Классификация операционных систем

Основным предназначением ОС является организация эф­фективных и падежных вычислении, создание различных интерфейсов для взаи­модействия с этими вычислениями и с самой вычислительной системой.

Прежде всего, различают ОС общего и специального назначения. ОС специаль­ного назначения, в свою очередь, подразделяются на спедующие: для переноси­мых микрокомпьютеров и различных встроенных систем, организации и ведения без данных, решения задач реального времени и т. п.

По режиму обработки задач различают ОС, обеспечивающие однопрограммный и мультипрограммный режимы. Под мультипрограммированием понимается спо­соб организации вычислений, когда па однопроцессорной вычислительной сис­теме создается видимость одновременного выполнения нескольких программ. Любая задержка в решении программы (например, для осуществления операций ввода/вывода данных) используется для выполнения других (таких же, либо ме­нее важных) программ. Иногда при этом говорят о мультизадачном режиме. При этом, вообще говоря, мультипрограммный и мультизадачный режимы — это не синонимы, хотя и близкие понятия. Основное принципиальное отличие и этих терминах заключается в том, что мультипрограммный режим обеспечивает па­раллельное выполнение нескольких приложений и при этом программисты, соз­дающие эти программы, не должны заботиться о механизмах организации их параллельной работы. Эти функции берет на себя сама ОС; именно она распре­деляет между выполняющимися приложениями ресурсы вычислительной систе­мы, осуществляет необходимую синхронизацию вычислений и взаимодействие. Мультизадачный режим, наоборот, предполагает, что забота о параллельном вы­полнении и взаимодействии приложений ложится как раз на прикладных про­граммистов. В современной технической и, тем более, научно-популярной лите­ратуре об этом различии часто забывают, тем самым внося некоторую путаницу. Можно, однако, заметить, что современные ОС для ПК реализуют и мультипро­граммный, и мультизадачный режимы.

При организации работы с вычислительной системой в диалоговом режиме мож­но говорить об однопользовательских (одпотермнпальных) и мультитермннальных ОС. В мультитерминальных ОС с одной вычислительной системой одно­временно могут работать несколько пользователей, каждый со сиоего TcpMiniajia. При .этом у пользователей возникает иллюзия, что у каждого из них имеется своя собственная вычислительная система. Очевидно, что для организации мульти-терминалыюго доступа к вычислительной системе необходимо обеспечить муль­типрограммный режим работы. В качестве одного из примеров мульш терминаль­ных ОС для ПК можно назвать Linux.

Основной особенностью операционных систем реального времени (ОСРВ) явля­ется обеспечение обработки поступающих заданий в течение заданных интерва­лов времени, которые нельзя превышать. Поток заданий в общем случае не явля­ется планомерным и не может регулироваться оператором (характер следования событий можно предсказать лишь в редких случаях), го есть задания поступают в непредсказуемые моменты времени и без всякой очередности. В ОС, не пред­назначенных для решения задач реального времени, имеются некоторые наклад­ные расходы процессорного времени па этапе инициирования (при выполнении которого ОС распознает вес пожелания пользователей относительно решения своей за чачи, загружает в оперативную намять нужную программу и выделяет другие необходимые для ее выполнения ресурсы). В ОСРВ подобные затраты могут от­сутствовать, так как набор задач обычно фиксирован и вся информация о зада­чах известна еще до поступления запросов. Для подлинной реализации режима реального времени необходима (хотя отого и недостаточно) организация муль­типрограммирования. Мультипрограммирование является основным средством повышения производительности вычислительной системы, а для решения за­дач реального времени производительность становится важнейшим фактором. Лучшие характеристики по производительности для систем реального времени обеспечиваются однотермипальпымп ОСРВ. Средства организации мультитер-мппалыюго режима всегда замедляют работу системы и целом, но расширяют функциональные возможности системы. Одной n.i наиболее известных ОСРВ для ПК является ОС QNX.

По основному архитектурному принципу ОС разделяются па микроядерные п монолитные. В некоторой степени это разделение тоже условно, однако можно в качестве яркого примера микроядерпой ОС привести ОСРВ QNX, тогда как в качестве монолитной можно назвать Windows 95/98 или ОС Linux. Ядро ОС Windows мы не можем изменить, нам не доступны его исходные коды и у нас пет программы для сборки (компиляции) этого ядра. А вот в случае с Linux мы можем сами собрать ядро, которое нам необходимо, включив в пего те необходимые про­граммные модули и драйверы, которые мы считаем целесообразным включить именно в ядро (а не обращаться к ним из ядра).