Вопрос 3. Виды операционных систем.

Наиболее распространенными классификациями операционных систем являются следующие две – по функциональным возможностям и по областям применения.

По функциональным возможностям выделяют:

• однозадачные и многозадачные – многозадачные ОС делятся на ОС с вытесняющей и невытесняющей многозадачностью. При вытесняющей многозадачности контроль за работой программ лежит на операционной системе, в противном же случае ход вычислений контролируется каждой программой самостоятельно;

• однопользовательские и многопользовательские;

• однопроцессорные и многопроцессорные – многопроцессорные ОС делятся на симметричные и асимметричные. Асимметричные многопроцессорные операционные системы отличаются от симметричных тем, что первая монополизирует для работы операционной системы один или более процессоров, в то время как вторая использует часть процессорного времени каждого процессора;

• однонитевые и многонитевые операционные системы.

По областям применения выделяют операционные системы мэйнфреймов, кластеров, серверов, рабочих станций, карманных компьютеров, мобильные и встраиваемые операционные системы. В зависимости от области применения различаются и функциональные возможности каждого класса операционных систем.

Перед тем, как приступать к проектированию операционной системы, необходимо составить четкое представление о том, для каких задач она будет создана. От степени универсализации будущей операционной системы зависит сложность ее проектирования. Например, операционная система для управления промышленным станком на несколько порядков проще, чем для карманного или настольного компьютера, и, тем более, для сервера локальной сети или вычислительной сети в целом.

В первом случае, операционная система разрабатывается под конкретную аппаратную платформу, в рамках которой будет решать одну задачу. Для таких операционных систем характерен чрезвычайно малый размер ядра и очень высокое быстродействие. Такие системы разрабатывают однозадачными, и задача, для управления ходом решения которой разрабатывается операционная система, решается в режиме реального времени.

Во втором случае, операционная система разрабатывается под одну или несколько концепций аппаратных платформ, конкретные реализации которых могут быть выполнены из различных по архитектуре и исполнению компонентов. Для таких систем свойственны большие объемы дистрибутивов, поддержка большого количества различных аппаратных модулей, многозадачность, возможность работы в сетях передачи данных и многое другое.

Для универсальных операционных систем характерны следующие четыре цели:

• Определение абстракций – процессы, файлы, модели памяти, концепция ввода-вывода и многое другое;

• Предоставление примитивных команд для работы с абстракциями;

• Защита – как сеансов пользователей, так и вычислительных ресурсов;

• Управление аппаратными компонентами.

Сложность проектирования операционных систем зависит и от ряда человеческих факторов. Например, разработчики операционных систем стремятся сохранить обратную совместимость с предыдущими версиями. Если в пределах соседних версий это еще возможно, так как смена поколений операционных систем происходит реже, чем смена поколений вычислительных машин, то для версий, работающих на разных поколениях вычислительных машин сохранить совместимость уже гораздо сложнее. При смене аппаратного поколения происходит изменение концепций разработки прикладных программ, и зачастую возникает ситуация, что приложение, написанное для работы на предыдущем аппаратном поколении, плохо или не работает вовсе на новой аппаратной платформе.

Вторая проблема заключается в том, что над разработкой операционной системы трудится большое количество людей. И предсказать, как тот или иной компонент системы поведет себя при взаимодействии с другим компонентом, зачастую невозможно. Третья сложность в том, что система должна обеспечивать параллелизм работы нескольких пользователей и множества устройств. Кроме этого, операционная система должна защищать данные пользователей от несанкционированного доступа таким образом, чтобы не мешать работе с данными их владельцам.