מערכת הפעלה היא אוסף מאורגן היטב של תוכנות המנהלות את חומרת המחשב. זהו סוג של תוכנת מערכת שאחראית לתפקוד חלק של מערכת המחשב.

מערכת הפעלה אצווה

בשנות ה-70, עיבוד אצווה היה פופולרי מאוד. בטכניקה זו, סוגים דומים של עבודות צורפו יחד ובוצעו בזמן. אנשים היו רגילים שיש להם מחשב יחיד שנקרא מיינפריים.

במערכת ההפעלה Batch, הגישה ניתנת ליותר מאדם אחד; הם מגישים את התפקידים שלהם למערכת לביצוע.

המערכת מעמידה את כל העבודות בתור על בסיס כל הקודם זוכה ולאחר מכן מבצעת את העבודות אחת אחת. המשתמשים אוספים את הפלט שלהם כאשר כל העבודות מבוצעות.

מטרת מערכת ההפעלה הזו הייתה בעיקר להעביר שליטה מעבודה אחת לאחרת ברגע שהעבודה הושלמה. הוא הכיל קבוצה קטנה של תוכניות שנקראות ה-Residente Monitor שתמיד נמצאות בחלק אחד של הזיכרון הראשי. החלק הנותר משמש לעבודות שירות.

ערימות Java

היתרונות של Batch OS

• השימוש בצג תושב משפר את יעילות המחשב מכיוון שהוא מבטל זמן מעבד בין שתי עבודות.

חסרונות של Batch OS

1. הרעבה

עיבוד אצווה סובל מרעב.

לדוגמה:

קיימות חמש עבודות J1, J2, J3, J4 ו-J5, באצווה. אם זמן הביצוע של J1 גבוה מאוד, אז ארבע העבודות האחרות לעולם לא יבוצעו, או שהם יצטרכו לחכות הרבה מאוד זמן. מכאן שהתהליכים האחרים מורעבים.

2. לא אינטראקטיבי

המרת מחרוזת לאובייקט json

עיבוד אצווה אינו מתאים לעבודות התלויות בקלט של המשתמש. אם עבודה דורשת קלט של שני מספרים מהמסוף, היא לעולם לא תקבל אותה בתרחיש של עיבוד אצווה מכיוון שהמשתמש אינו נוכח בזמן הביצוע.

מערכת הפעלה רב תכנותית

ריבוי תכנות הוא הרחבה לעיבוד אצווה שבו המעבד תמיד עסוק. כל תהליך זקוק לשני סוגים של זמן מערכת: זמן מעבד וזמן IO.

בסביבת ריבוי תכנות, כאשר תהליך עושה את ה-I/O שלו, ה-CPU יכול להתחיל בביצוע של תהליכים אחרים. לכן, ריבוי תכנות משפר את יעילות המערכת.

היתרונות של מערכת הפעלה רב תכנותית

• בכל המערכת, זה גדל מכיוון שלמעבד תמיד הייתה תוכנית אחת להפעיל.
• ניתן גם להפחית את זמן התגובה.

החסרונות של מערכת הפעלה רב תכנותית

• מערכות ריבוי תכנות מספקות סביבה שבה משאבי מערכות שונים משמשים ביעילות, אך הן אינן מספקות אינטראקציה כלשהי למשתמש עם מערכת המחשב.

מערכת הפעלה מרובת עיבודים

ב-Multiprocessing מושג מחשוב מקביל. ישנם יותר ממעבד אחד במערכת שיכולים לבצע יותר מתהליך אחד בו זמנית. זה יגדיל את התפוקה של המערכת.

כריית מידע

ב-Multiprocessing מושג מחשוב מקביל. יותר ממעבד אחד הקיים במערכת יכול לבצע יותר מתהליך אחד בו זמנית, מה שיגדיל את התפוקה של המערכת.

יתרונות מערכת ההפעלה Multiprocessing:

אמינות מוגברת:בשל מערכת ריבוי העיבודים, ניתן לחלק משימות עיבוד בין מספר מעבדים. זה מגביר את האמינות כאילו אם מעבד אחד נכשל, ניתן לתת את המשימה למעבד אחר לצורך השלמתו.גדל לאורך:ככל שמספר מעבדים גדלים, ניתן לבצע יותר עבודה בפחות.

החסרונות של מערכת ההפעלה Multiprocessing

קוד java לדוגמה

• מערכת הפעלה ריבוי עיבודים מורכבת ומתוחכמת יותר מכיוון שהיא מטפלת במספר מעבדים בו זמנית.

מערכת הפעלה ריבוי משימות

מערכת ההפעלה ריבוי משימות היא הרחבה לוגית של מערכת ריבוי תכנות המאפשרת מרובות תוכניות בו זמנית. זה מאפשר למשתמש לבצע יותר ממטלת מחשב אחת בו-זמנית.

היתרונות של מערכת הפעלה ריבוי משימות

• מערכת הפעלה זו מתאימה יותר לתמיכה במספר משתמשים בו זמנית.
• למערכות ההפעלה ריבוי המשימות יש ניהול זיכרון מוגדר היטב.

חסרונות של מערכת הפעלה ריבוי משימות

• המעבדים המרובים עמוסים יותר בו-זמנית כדי להשלים כל משימה בסביבת ריבוי משימות, כך שה-CPU מייצר יותר חום.

מערכת הפעלה ברשת

מערכת הפעלה, הכוללת תוכנה ופרוטוקולים קשורים לתקשורת עם מחשבים אחרים דרך רשת בצורה נוחה וחסכונית, נקראת מערכת הפעלה ברשת.

היתרונות של מערכת הפעלה ברשת

• במערכת הפעלה מסוג זה, התעבורה ברשת מצטמצמת עקב החלוקה בין לקוחות לשרת.
• סוג זה של מערכת זול יותר להתקנה ולתחזוקה.

חסרונות של מערכת הפעלה ברשת

• בסוג זה של מערכת הפעלה, כשל של כל צומת במערכת משפיע על המערכת כולה.
• אבטחה וביצועים הם נושאים חשובים. אז דרושים מנהלי רשת מיומנים לניהול רשת.

מערכת הפעלה בזמן אמת

ב-Real-Time Systems, כל עבודה נושאת דד-ליין מסוים שבתוכו אמורה העבודה להסתיים, אחרת, ההפסד העצום יהיה שם, או אפילו אם התוצאה תופק, היא תהיה חסרת תועלת לחלוטין.

היישום של מערכת בזמן אמת קיים במקרה של יישומים צבאיים, אם רוצים להפיל טיל, אז הטיל אמור להיות מוטל בדיוק מסוים.

היתרונות של מערכת הפעלה בזמן אמת:

• קל לפריסה, לפתח ולהפעיל יישומים בזמן אמת תחת מערכת ההפעלה בזמן אמת.
• במערכת הפעלה בזמן אמת, ניצול מירבי של מכשירים ומערכות.

חסרונות של מערכת הפעלה בזמן אמת:

• מערכות הפעלה בזמן אמת יקרות מאוד לפיתוח.
• מערכות הפעלה בזמן אמת מורכבות מאוד ויכולות לצרוך מחזורי CPU קריטיים.

מערכת הפעלה שיתוף זמן

במערכת ההפעלה Time Sharing, משאבי מחשב מוקצים באופן תלוי זמן למספר תוכניות בו זמנית. כך זה עוזר לספק מספר רב של גישה ישירה של המשתמש למחשב הראשי. זוהי הרחבה הגיונית של ריבוי תכנות. בשיתוף זמן, המעבד עובר בין מספר תוכניות שניתנו על ידי משתמשים שונים על בסיס מתוזמן.

מערכת הפעלה לשיתוף זמן מאפשרת שירות למשתמשים רבים בו-זמנית, ולכן נדרשות סכימות תזמון מתוחכמות של CPU וניהול קלט/פלט.

מערכות הפעלה שיתוף זמן קשות מאוד ויקרות לבנייה.

יתרונות מערכת ההפעלה Time Sharing

• מערכת ההפעלה לשיתוף זמן מספקת ניצול ושיתוף יעיל של משאבים.
• מערכת זו מפחיתה את סרק המעבד ואת זמן התגובה.

החסרונות של מערכת הפעלה בזמן שיתוף

• קצבי העברת הנתונים גבוהים מאוד בהשוואה לשיטות אחרות.
• יש לשמור על האבטחה והשלמות של תוכניות המשתמש הטעונות בזיכרון ובנתונים מכיוון שמשתמשים רבים ניגשים למערכת בו-זמנית.

מערכת הפעלה מבוזרת

מערכת ההפעלה המבוזרת אינה מותקנת על מכונה אחת, היא מחולקת לחלקים, וחלקים אלו נטענים על מכונות שונות. חלק ממערכת ההפעלה המבוזרת מותקן בכל מכונה כדי לאפשר את התקשורת שלהם. מערכות הפעלה מבוזרות הן הרבה יותר מורכבות, גדולות ומתוחכמות ממערכות הפעלה ברשת מכיוון שהן צריכות לדאוג גם לפרוטוקולי רשת משתנים.

עם הצורה המלאה

היתרונות של מערכת הפעלה מבוזרת

• מערכת ההפעלה המבוזרת מספקת שיתוף משאבים.
• מערכת מסוג זה עמידה בפני תקלות.

חסרונות של מערכת הפעלה מבוזרת

• תקורה של פרוטוקול יכולה לשלוט בעלות החישוב.