オペレーティングシステムの種類

オペレーティングシステムは最初のコンピューター世代から存在し、時間とともに進化し続けます。この章では、最も一般的に使用される重要な種類のオペレーティングシステムについて説明します。

バッチオペレーティングシステム

バッチオペレーティングシステムのユーザーは、コンピューターと直接対話しません。各ユーザーは、パンチカードなどのオフラインデバイスでジョブを準備し、コンピューターオペレーターに送信します。処理を高速化するために、同様のニーズを持つジョブはまとめてバッチ処理され、グループとして実行されます。プログラマーはプログラムをオペレーターに任せ、オペレーターは同様の要件を持つプログラムをバッチに分類します。

バッチシステムの問題は次のとおりです-

ユーザーとジョブ間の相互作用の欠如。
機械的I/Oデバイスの速度はCPUよりも遅いため、CPUは多くの場合アイドル状態です。
望ましい優先度を提供するのが難しい。

タイムシェアリングオペレーティングシステム

タイムシェアリングは、さまざまな端末にいる多くの人々が特定のコンピューターシステムを同時に使用できるようにする技術です。タイムシェアリングまたはマルチタスクは、マルチプログラミングの論理的な拡張機能です。複数のユーザーが同時に共有するプロセッサーの時間は、タイムシェアリングと呼ばれます。

マルチプログラムバッチシステムとタイムシェアリングシステムの主な違いは、マルチプログラムバッチシステムの場合、目的はプロセッサの使用を最大化することですが、タイムシェアリングシステムでは、応答時間を最小化することです。

複数のジョブは、CPUによって切り替えられて実行されますが、切り替えは頻繁に発生します。したがって、ユーザーはすぐに応答を受け取ることができます。たとえば、トランザクション処理では、プロセッサは各ユーザープログラムを短いバーストまたは計算量で実行します。つまり、 n ユーザーが存在する場合、各ユーザーはタイムクォンタムを取得できます。ユーザーがコマンドを送信すると、応答時間はせいぜい数秒です。

オペレーティングシステムは、CPUスケジューリングとマルチプログラミングを使用して、各ユーザーに時間のわずかな部分を提供します。主にバッチシステムとして設計されたコンピューターシステムは、タイムシェアリングシステムに変更されました。

タイムシェアリングオペレーティングシステムの利点は次のとおりです-

迅速な応答という利点があります。
ソフトウェアの重複を回避します。
CPUのアイドル時間を短縮します。

タイムシェアリングオペレーティングシステムの欠点は次のとおりです-

信頼性の問題。
ユーザープログラムとデータのセキュリティと整合性の問題。
データ通信の問題。

分散オペレーティングシステム

分散システムは、複数の中央処理装置を使用して、複数のリアルタイムアプリケーションと複数のユーザーにサービスを提供します。データ処理ジョブは、それに応じてプロセッサ間で分散されます。

プロセッサは、さまざまな通信回線（高速バスや電話回線など）を介して相互に通信します。これらは、*疎結合システム*または分散システムと呼ばれます。分散システムのプロセッサは、サイズと機能が異なる場合があります。これらのプロセッサは、サイト、ノード、コンピューターなどと呼ばれます。

分散システムの利点は次のとおりです-

リソース共有機能を使用すると、あるサイトのユーザーが別のサイトで利用可能なリソースを使用できる場合があります。
電子メールを介した相互のデータ交換を高速化します。
分散システムで1つのサイトに障害が発生した場合、残りのサイトは動作を継続できる可能性があります。
顧客へのより良いサービス。
ホストコンピューターの負荷の軽減。
データ処理の遅延の削減。

ネットワークオペレーティングシステム

ネットワークオペレーティングシステムはサーバー上で実行され、データ、ユーザー、グループ、セキュリティ、アプリケーション、およびその他のネットワーク機能を管理する機能をサーバーに提供します。ネットワークオペレーティングシステムの主な目的は、ネットワーク内の複数のコンピューター、通常はローカルエリアネットワーク（LAN）、プライベートネットワーク、または他のネットワーク間でファイルとプリンターの共有アクセスを許可することです。

ネットワークオペレーティングシステムの例には、Microsoft Windows Server 2003、Microsoft Windows Server 2008、UNIX、Linux、Mac OS X、Novell NetWare、およびBSDが含まれます。

ネットワークオペレーティングシステムの利点は次のとおりです-

集中サーバーは非常に安定しています。
セキュリティはサーバー管理です。
新しいテクノロジーとハードウェアへのアップグレードは、システムに簡単に統合できます。
サーバーへのリモートアクセスは、さまざまな場所やシステムの種類から可能です。

ネットワークオペレーティングシステムの欠点は次のとおりです-

サーバーの購入と実行のコストが高い。
ほとんどの操作の中央の場所への依存。
定期的なメンテナンスと更新が必要です。

リアルタイムオペレーティングシステム

リアルタイムシステムは、入力を処理して応答するのに必要な時間が非常に短いため、環境を制御するデータ処理システムとして定義されます。システムが必要な更新情報の入力と表示に応答するのにかかる時間は、*応答時間*と呼ばれます。したがって、この方法では、オンライン処理に比べて応答時間が非常に短くなります。

リアルタイムシステムは、プロセッサの動作やデータの流れに厳しい時間が必要な場合に使用され、リアルタイムシステムは専用アプリケーションの制御デバイスとして使用できます。リアルタイムオペレーティングシステムには、明確に定義された固定の時間制約が必要です。そうしないと、システムが故障します。たとえば、科学実験、医用画像システム、産業用制御システム、兵器システム、ロボット、航空交通管制システムなど。

リアルタイムオペレーティングシステムには2つのタイプがあります。

ハードリアルタイムシステム

ハードリアルタイムシステムは、重要なタスクが時間通りに完了することを保証します。ハードリアルタイムシステムでは、2次ストレージが制限されているか不足しており、データはROMに保存されます。これらのシステムでは、仮想メモリはほとんど検出されません。

ソフトリアルタイムシステム

ソフトリアルタイムシステムの制限は緩和されています。重要なリアルタイムタスクは他のタスクよりも優先され、完了するまでその優先度を保持します。ソフトリアルタイムシステムの用途は、ハードリアルタイムシステムよりも限られています。たとえば、マルチメディア、仮想現実、海底探査や惑星探査機などの高度な科学プロジェクトなど。

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