Многозадачные ОС по типу доступа пользователя к ЭВМ делятся на:
- системы с пакетной обработкой (например, ОС ЕС ЭВМ)
- системы разделения времени (UNIX, VMS)
- системы реального времени (QNX, RT/11)
- смешанные системы
В начале скажу словами.
1.в системах с пакетной обработкой из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет заданий. Они вводятся в ЭВМ и выполняются в порядке очередности с возможным учетом приоритета. Пользователи непосредственно с ОС не взаимодействуют.
Данный тип ОС предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов ЭВМ при решении вычислительных задач;
Главной целью и критерием эффективности систем пакетной
обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используются следующая схема функционирования:
· в начале работы формируется пакет заданий. Каждое задание содержит требование к системным ресурсам;
· из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач.
· Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины;
· так, например, в мультипрограммной смеси желательно
одновременное присутствие вычислительных задач и задач с интенсивным вводом-выводом.
Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, то есть выбирается "выгодное" задание. Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. В системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная задача сама отказывается от процессора, например, из-за необходимости выполнить операцию ввода-вывода. Поэтому одна задача может надолго занять процессор, что делает невозможным выполнение интерактивных задач. Таким образом, взаимодействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установлена система пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдает его диспетчеру-оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета заданий получает результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.
· область приложений - вычислительные неоперативные задачи;
· критерий качества - эффективное использование оборудования;
· формируется (на внешней памяти) пакет заданий;
· каждое задание имеет паспорт с описанием требуемых ресурсов;
· из пакета заданий формируется мультипрограммная смесь
максимально сбалансированно использующая ресурсы;
· переключение задач в смеси - при отказе очередной исполняемой от процессора или при завершении;
· результат - работа пользователя неэффективна
2.системы разделения времени, обеспечивают одновременный
диалоговый (интерактивный) доступ к ЭВМ нескольких пользователей с разных терминалов. Ресурсы ЭВМ выделяются каждому пользователю «по очереди» в соответствии с той или иной дисциплиной обслуживания. Этот тип ОС предназначен для обеспечения удобства работы группы пользователей;
Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки - изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Ясно, что системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая "выгодна" системе. Кроме того, имеются накладные расходы вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Критерием эффективности систем разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя.
· область приложений - диалоговые оперативные задачи;
· критерий качества - эффективная работа пользователя;
· каждому заданию в мультипрограммной смеси предоставляется квант времени (менее 100 мс) на обслуживание, т.е. задачи в смеси переключаются достаточно часто;
· результат - повышение эффективности работы пользователя, снижение эффективности использования аппаратуры ВС.
3. Системы реального времени обеспечивают гарантированное время ответа на внешние события. Такие ОС служат для управления технологическими процессами и техническими объектами ,внешними по отношению к ЭВМ, например, как станок, спутник, научная экспериментальная установка или технологическими процессами, такими, как гальваническая линия, доменный процесс и т.п.
Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объетом. В противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны, толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме.
Система должна обрабатывать поступающие данные быстрее, чем они могут поступать, причем от нескольких источников одновременно.
Таким образом, критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы - реактивностью. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется исходя из текущего состояния объекта или в соответствии с расписанием плановых работ.
· область приложений - системы автоматизированного управления;
· критерий качества - обслуживание всех заявок (до сотен тысяч сигналов и временем реакции от 10 мкс и более);
· мультипрограммная смесь обычно состоит из фиксированного набора заранее разработанных программ. Программы, как правило, создаются с помощью той или иной инструментальной SCADA-системы. Supervisory Control And Data Acqusition (SCADA) - диспетчерские системы сбора данных и управления;
· выбор исполняемой программы определяется расписанием обслуживания и текущим состоянием объекта управления (событиями на объекте);
· критерии эффективности - время реакции системы и гарантированность времени ответа.
4. Некоторые операционные системы могут совмещать в себе
свойства систем разных типов. Например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.
· пакетный режим + разделение времени или реальное время;
