18. Классификация ос.

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Классификация ОС по основным признакам выглядит следующим образом:

1 По назначению

1.1 универсальные – рассчитанные на решение любых задач пользователей;

1.2 cпециализированные – как правило, работают с фиксированным набором функциональных задач (программ). Например, для различных встроенных систем, решения задач реального времени и т.д. Применение таких систем обусловлено невозможностью использования универсальной ОС по соображениям эффективности, надежности, защищенности и т.п., а также вследствие специфики решаемых задач.

 

2 По способу загрузки

2.1 Загружаемые ос;

2.2 ОС, постоянно находящиеся в памяти вычислительной системы – как правило, являются специализированными и используются для управления работой специализированных устройств (например, в бортовой цифровой вычислительной машине (БЦВМ) баллистической ракеты или спутника, научных приборах, автоматических устройствах различного назначения и др.).

 

3 По особенностям алгоритмов управления ресурсами принимает во внимание следующее:

3.1 Поддержка многозадачности:

– однозадачные ОС – предоставляют пользователю виртуальную машину, делая более простым и удобным процесс взаимодействия с компьютером (например, MS-DOS);

– многозадачные ОС – дополнительно управляют разделением совместно используемых ресурсов (процессор, память, файлы и пр.). В первую очередь они дают возможность одновременно выполнять несколько задач на одном процессоре.

В многозадачных ОС важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:

– невытесняющая многозадачность – механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе. Активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс;

– вытесняющая многозадачность – механизм планирования процессов  распределен между системой и прикладными программами, например, Windows, UNIX. Решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов.

 

3.2 Поддержка многопользовательского режима:

– однопользовательские ОС – не предоставляют средств защиты информации одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя. Такие ОС не предоставляют возможностей разделения ресурсов;

– многопользовательские ОС – с одной вычислительной системой могут работать несколько пользователей (в т.ч. каждый со своего терминала). При этом у пользователей создается иллюзия, что у каждого из них имеется своя собственная вычислительная система.

Главное отличие многопользовательских систем от однопользовательских – наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

НО не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной. Однопользовательской может быть и мультипрограммная^[1] система.

 

3.3 Поддержка многопоточности – многопоточные ОС дают возможность разделять процессорное время не только между процессами, но и между отдельными ветвями процессов – потоками.

 

3.4 Поддержка многонитевости– важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

 

4 Классификация по типу централизации – принимает во внимание особенности аппаратных платформ, для которых создаются ОС:

4.1 Централизованные (локальные ОС) – управляют ресурсами единственного локального компьютера. Они включают 2 подкласса:

4.1.1 Однопроцессорные системы;

4.1.2 Многопроцессорные (мультипроцессорные) системы (например, MSWindows, ОС Solaris фирмы Sun, ОСOpenServer 3.x компании SantaCrusOperations и т.д).

Многопроцессорные системы требуют от операционной системы особой организации, с помощью которой сама ОС и приложения, которые она поддерживает, могли бы выполняться параллельно отдельными процессорами системы. Параллельная работа отдельных частей ОС создает дополнительные проблемы для разработчиков ОС, так как в этом случае гораздо сложнее обеспечить согласованный доступ отдельных процессов к общим системным таблицам, исключить эффект гонок и прочие нежелательные последствия асинхронного выполнения работ.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой:

– асимметричная ОС – целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам;

– симметричная ОС – полностью децентрализована и использует весь пул^[2] процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

 

4.2 Сетевые ОС – предоставляют пользователю некоторую виртуальную машину, с которой работать проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. Однако пользователь всегда выполняет специальные операции для доступа к сетевым ресурсам.

Сетевые системы включают дополнительные сетевые средства, состоящие из 3-х компонентов:

– серверная часть ОС – средства, предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование;

– клиентская часть ОС – средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам;

– транспортные средства ОС – средства обеспечения передачи сообщений между компьютерами сети.

Сетевая ОС имеет в своем составе средства передачи сообщений между компьютерами по линиям связи, которые совершенно не нужны в автономной ОС. На основе этих сообщений сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для поддержания функций передачи сообщений сетевые ОС содержат специальные программные компоненты, реализующие популярные коммуникационные протоколы.

 

4.3 Распределенные ОС – предоставляют пользователю сети единую централизованную виртуальную машину, которая дает максимальную степень прозрачности сетевых ресурсов. Распределенные ОС объединяют все компьютеры сети для работы в тесной кооперации. При работе в таких системах пользователь, запускающий приложение, не знает, на каком компьютере оно реально выполняется.