Особливості областей використання операційних систем

Особливості областей використання операційних систем

Багатозадачні ОС підрозділяються на три типи відповідно до використаними при їх розробці критеріями ефективності:

2.1 Системи пакетної обробки

Призначалися для вирішення завдань в основному обчислювального характеру, які не потребують швидкого отримання результатів. Головною метою і критерієм ефективності системи пакетної обробки є максимальна пропускна здатність, тобто рішення максимального числа завдань в одиницю часу. Для досягнення цієї мети в системах пакетної обробки використовується наступна схема функціонування: на початку роботи формується пакет завдань, кожне завдання містить вимогу у системних ресурсів; з цього пакета завдань формується мультипрограммная суміш, тобто безліч одночасно виконуваних завдань. Для одночасного виконання вибираються завдання, що пред'являють відмінні вимоги до ресурсів, так щоб забезпечувалася збалансована завантаження всіх пристроїв обчислювальної машини; так, наприклад, в мультипрограммной суміші бажано одночасна присутність обчислювальних задач і задач з інтенсивним введенням-виведенням. Таким чином, вибір нового завдання з пакета завдань залежить від внутрішньої ситуації, що складається в системі, тобто вибирається "вигідне" завдання. Отже, в таких ОС гарантувати виконання того чи іншого завдання протягом певного періоду часу. У системах пакетної обробки переключення процесора з виконання одного завдання на виконання іншої відбувається тільки в разі, якщо активна задача сама відмовилася від процесора, наприклад, через необхідність виконати операцію вводу-виводу. Тому одна задача може надовго зайняти процесор, що унеможливлює виконання інтерактивних завдань. Таким чином, взаємодія користувача з обчислювальною машиною, на якій установлена ​​система пакетної обробки, зводиться до того, що він приносить завдання, віддає його диспетчеру-оператору, а в кінці дня після виконання всього пакета завдань отримує результат. Очевидно, що такий порядок знижує ефективність роботи користувача.

2.2 Системи поділу часу

Покликані виправити основний недолік систем пакетної обробки - ізоляцію користувача-програміста від процесу виконання його завдань. Кожному користувачеві системи поділу часу надається термінал, з якого він може вести діалог зі своєю програмою. Так як в системі поділу часу кожній задачі виділяється тільки квант процесорного часу, жодна задача не займає процесор надовго, і час відповіді виявляється прийнятним. Якщо квант обраний досить невеликим, то у всіх користувачів, що одночасно працюють на одній і тій же машині, складається враження, що кожен з них одноосібно використовує машину. Ясно, що система поділу часу володіє меншою пропускною здатністю, ніж системи пакетної обробки, так як на виконання приймається кожна запущена користувачем задача, а не та, яка "вигідна" системі, і, крім того, є накладні витрати обчислювальної потужності на більш часте переключення процесора з задачі на задачу. Критерієм ефективності систем поділу часу є не максимальна пропускна здатність, а зручність і ефективність роботи користувача.

2.3 Системи реального часу

Застосовуються для управління різними технічними об'єктами, такими, наприклад, як супутник, наукова експериментальна установка або технологічними процесами, такими, як гальванічна лінія, доменний процес і т.п. У всіх цих випадках існує гранично допустимий час, протягом якого повинна бути виконана та чи інша програма, управління об'єктом, в іншому випадку може статися аварія: супутник вийде з зони видимості, експериментальні дані, що надійшли з датчиків, будуть втрачені, товщина гальванічного покриття не буде відповідати нормі. Таким чином, критерієм ефективності для систем реального часу є їхня здатність витримувати заздалегідь інтервали часу між запуском програми й одержанням результату (керуючого впливу). Це час називається часом реакції системи, а відповідне властивість системи - реактивністю. Для цих систем мультипрограммная суміш являє собою фіксований набір заздалегідь розроблених програм, а вибір програми на виконання здійснюється з поточного стану об'єкта або відповідно до розкладу планових робіт.
Деякі операційні системи можуть поєднувати в собі властивості різних типів, наприклад, задач може виконуватися в режимі пакетної обробки, а частина - в режимі реального часу або в режимі поділу часу. У таких випадках режим пакетної обробки часто називають фоновим режимом.

Деякі операційні системи можуть поєднувати в собі властивості різних типів, наприклад, завдання може виконуватися в режимі пакетної обробки, а частина - в режимі реального часу або в режимі поділу часу. У таких випадках режим пакетної обробки часто називають фоновим режимом.
На малюнку 2.1 представлена ​​блок-схема форм експлуатації ЕОМ.

Мал. 2.1. Блок-схема форм експлуатації ЕОМ

Мультипрограмування - якщо кілька програм-користувачів одночасно знаходяться в системі, то виконання однієї з них може бути перервано для переходу до виконання іншої програми користувача з наступним поверненням до перерваної програми.
На малюнку 2.2 представлений мультипрограмний режим

Рис.2.2. мультипрограмний режим

* Системи 2. і 3. можуть ставитися до систем on_line.

"Дистанційна пакетна обробка - користувач може отримати відповідь відразу не чекаючи закінчення всього пакета (2.1.).
"Режим запит-відповідь - використовується, наприклад, в банківській справі, всі користувачі опитують один файл (тобто отримують довгий відповідь на коротке питання) (2.2.).
"Діалоговий режим - надає підвищений комфорт користувачеві з точки зору вирішення і налагодження завдань.
"Універсальний режим - багато користувачів варіант (2.4.).
"Режим реального часу - обчислювальна система, в якій час відповіді обмежена зовнішніми умовами (3.1.).
"Колективний доступ - це одночасне обслуговування декількох користувачів (система поділу часу - СРВ) (2.1. 2.4.).
"Багатоканальний доступ - обслуговування віддалених користувачів.
"Прямий доступ - обслуговування без очікування.
"Інтерактивні системи - системи допускають множинний доступ і режим взаємодії: користувач - комп'ютер. (2.2. 2.3. 2.4.).
"Мультидоступу - одночасний доступ декількох незалежних користувачів до ресурсів обчислювальної системи (ВС).
На малюнку 2.3 представлені засоби, що забезпечують автоматизацію рішення задачі.

Мал. 2.3. Засоби, що забезпечують автоматизацію рішення задачі

"МО - це сукупність алгоритмічних мов, математичних методів і програмного забезпечення, призначеного для підвищення ефективності підготовки вирішення завдань.
"ПО - це сукупність регулярно використовуваних програм при експлуатації системи.
"ОС - комплекс керуючих програм, які автоматизують процес управління обчислювальними ресурсами.

На малюнку 2.4 представлені ресурси обчислювальної системи і програмне забезпечення.

Віртуальний ресурс - у користувача виникає ілюзія користування обчислювальними ресурсами монопольно, тобто це ресурс, у якого зовнішня, тобто призначена для користувача сторона, відрізняється методом використання, об'ємом, ім'ям від фактичного ресурсу.

Рис.2.4. Ресурси обчислювальної системи і програмне забезпечення

Завдання - це максимальна одиниця роботи для системи. Завдання є незалежними і виконуються паралельно.

Завдання - це об'єднання програм і даних, що вимагає ресурсу системи для виконання.