操作系统的类型

操作系统是一个井然有序的程序集合，负责管理计算机硬件。它是一种系统软件，负责计算机系统的顺畅运行。

批处理操作系统

在1970年代，批处理处理非常流行。在这种技术中，将类似类型的作业合并在一起并按时执行。人们习惯于拥有称为大型机的单台计算机。

在批处理操作系统中，多个人可以访问，他们将各自的作业提交给系统进行执行。

系统按照先到先服务的原则将所有作业放入队列中，然后逐个执行作业。当所有作业被执行完毕时，用户收集他们各自的输出。

该操作系统的目的主要是在作业完成后立即将控制权从一个作业转移到另一个作业。它包含一组称为常驻监视器的小型程序，始终驻留在主存的一部分。其余部分用于处理作业。

批处理操作系统的优点

• 使用常驻监视器可以提高计算机的效率，因为它消除了两个作业之间的CPU时间。

批处理操作系统的缺点

1. 饥饿

批处理处理遭受饥饿问题。

例如:

有五个作业 J1、J2、J3、J4 和 J5，在批处理中存在。如果 J1 的执行时间非常长，那么其他四个作业将永远不会被执行，或者它们必须等待很长时间。因此，其他进程会被饿死。

2. 不交互

批处理不适用于依赖用户输入的作业。如果一个作业需要从控制台输入两个数字，那么在批处理场景下它将永远得不到这些输入，因为用户在执行时不在场。

多程序操作系统

多程序是批处理的扩展，其中 CPU 总是保持忙碌状态。每个进程需要两类系统时间：CPU 时间和 I/O 时间。

在多程序环境中，当一个进程进行 I/O 时，CPU 可以开始执行其他进程。因此，多程序提高了系统的效率。

多编程操作系统的优势

• 整个系统中，CPU始终有一个程序可以执行。
• 响应时间也可以减少。

多编程操作系统的缺点

• 多编程系统提供了一种有效利用各种系统资源的环境，但它们不提供与计算机系统的任何用户交互。

多进程操作系统

在多进程操作系统中，实现了并行计算。系统中存在多个处理器，可以同时执行多个进程。这将提高系统的吞吐量。

在多处理器系统中，可以实现并行计算。系统中的多个处理器可以同时执行多个进程，这将增加系统的吞吐量。

多处理操作系统的优点：

• 提高可靠性： 由于多处理系统，处理任务可以分布在多个处理器之间。这增加了可靠性，因为如果一个处理器失败，任务可以交给另一个处理器完成。
• 提高吞吐量： 随着多个处理器的增加，可以在更短的时间内完成更多的工作。

多处理操作系统的缺点：

• 多处理操作系统更复杂和精密，因为它同时处理多个CPU。

多任务操作系统

多任务操作系统是多程序系统的逻辑扩展，可以同时运行多个程序。它允许用户同时执行多个计算机任务。

多任务操作系统的优点

• 这种操作系统更适合同时支持多个用户。
• 多任务操作系统具有明确的内存管理。

多任务操作系统的缺点

• 在多任务环境中，多个处理器同时忙于完成任何任务，因此CPU会产生更多的热量。

网络操作系统

一个包括软件和相关协议的操作系统，能够通过网络方便且具有成本效益地与其他计算机进行通信，被称为网络操作系统。

网络操作系统的优势

• 在这类型的操作系统中，由于客户端和服务器之间的细分，网络流量减少。
• 这种类型的系统设置和维护成本较低。

网络操作系统的劣势

• 在这类型的操作系统中，系统中任何一个节点的故障都会影响整个系统。
• 安全性和性能是重要问题，因此需要受过培训的网络管理员进行网络管理。

实时操作系统

在实时系统中，每个作业都有一个特定的截止时间，在此期限内该作业应该完成，否则将会有巨大的损失，即使结果产生也将是完全无用的。

实时系统的应用存在于军事应用中，如果你想要投放一枚导弹，那么导弹应该以一定的精确度被投放。

实时操作系统的优点：

• 在实时操作系统下，易于布局、开发和执行实时应用程序。
• 实时操作系统实现了设备和系统的最大利用。

实时操作系统的缺点：

• 开发实时操作系统非常昂贵。
• 实时操作系统非常复杂，可能消耗关键的CPU周期。

分时操作系统

在分时操作系统中，计算机资源按时间依赖的方式同时分配给多个程序。因此，它能够为大量用户直接访问主机提供帮助。这是多道程序设计的逻辑扩展。在分时操作系统中，CPU会按照预定的计划在不同用户提供的多个程序之间切换。

时间共享操作系统允许同时为多个用户提供服务，因此需要先进的CPU调度方案和输入/输出管理。

时间共享操作系统非常困难且昂贵。

时间共享操作系统的优点

• 时间共享操作系统提供了资源的有效利用和共享。
• 该系统减少了CPU空闲和响应时间。

时间共享操作系统的缺点

• 与其他方法相比，数据传输速率非常高。
• 需要保持内存中正在加载的用户程序和数据的安全性和完整性，因为许多用户同时访问系统。

分布式操作系统

分布式操作系统没有安装在单个机器上，而是分成多个部分，并在不同的机器上加载这些部分。分布式操作系统的每个机器上安装了一部分，以实现它们之间的通信。与网络操作系统相比，分布式操作系统更加复杂、庞大和精密，因为它们还必须处理各种网络协议。

分布式操作系统的优点

• 分布式操作系统提供资源共享。
• 这种类型的系统具有容错性。

分布式操作系统的缺点

• 协议开销可能占主导地位。