オペレーティングシステムの種類
1. 概要
オペレーティングシステムは、操作の実行とすべてのリソースの管理を担当するプログラムのコレクションです。
このチュートリアルでは、オペレーティングシステムの5つの一般的なバリエーション、バッチ、分散、タイムシェアリング、ネットワーク、リアルタイムオペレーティングシステムについて説明します。
最後に、さまざまなオペレーティングシステム間の主要な違いを示します。
2. バッチオペレーティングシステム
このオペレーティングシステムには、すべてのジョブを受け取るオペレーターがいます。
ここでは、すべてのジョブが順番に実行されます。 したがって、現在実行中のジョブが完了した後、次のジョブの実行が開始されることを意味します。 したがって、ジョブ間でコンテキストを切り替える必要はありません。 さらに、バッチオペレーティングシステムは、すべてのジョブを非プリエンプティブプロセスとして実行します。
これは非対話型のオペレーティングシステムです。したがって、ユーザーは実行時に入力を行うことができません。 さらに、ユーザーはマシンを直接操作しません。 また、処理を開始する前に、すべてのプログラム、入力データ、および命令を作成する必要があります。
このバージョンでは、すべてのジョブをパンチカードに書き込み、オペレーターに渡します。 次に、オペレーターは同様のジョブをソートし、バッチを作成してコンピューターに挿入します。 パンチカードは板紙でできています。 ただし、高度なシステムでは、パンチカードの代わりに磁気テープも使用されます。
バッチオペレーティングシステムにはさまざまな欠点があります。 まず、枯渇の可能性があります。ジョブが完了するまでに多くのリソースと時間がかかる場合、キュー内の他のジョブが努力する可能性があります。
この種のオペレーティングシステムではCPU使用率が大幅に低くなります。ここでは、人間がパンチカードをコンピューターに挿入し、CPUの速度は人間に比べて非常に高速です。
3. 分散オペレーティングシステム
このオペレーティングシステムのバリエーションでは、複数のコンピューターが高速バスを介して接続され、リソースを共有します。このようにして、さまざまな操作を同時に実行できます。 緩く結合されたシステムとしても知られています：
分散オペレーティングシステム（DOS）には、クライアントサーバー、ミドルウェア、スリータイヤ、ピアツーピアシステムなどさまざまな種類があります。
分散オペレーティングシステムは、ワークステーション、データベースサーバー、コンピューターノード、ネットワーク、端末、およびファイルサーバーで構成されます。
それでは、DOSのさまざまなアプリケーションを見てみましょう。 これは、通信ネットワーク、並列計算、ネットワーキング操作、リアルタイムプロセス制御で使用されます。
分散オペレーティングシステムはスケーラブルであるため、処理能力が向上します。さらに、リソース共有はこのOSの重要な機能の1つです。 これにより、ユーザーはリソースを共有できるため、単一のシステムからのワークロードが減少します。
単一障害点を克服することも重要な利点です。したがって、システムに何らかの問題や故障が発生しても、システム内の他のコンピューターの処理に影響を与えることはありません。
DOSの主要な問題の1つは、同期と同時実行性の維持です。 スケーラビリティと柔軟性はDOSの大きな利点ですが、ネットワークの遅延を引き起こし、システムの一貫性を低下させる可能性もあります。
4. 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（NOS）では、さまざまなコンピューターがネットワークを介して接続され、リソースを共有します。 ほとんどの場合、これらはワイドエリアネットワーク（WAN）を介して接続されています。 主にルーター、スイッチ、ファイアウォールなどのネットワークデバイスでNOSを使用します：
NOSには、ピアツーピアとクライアントサーバーの2つのタイプがあります。ピアツーピアNOSを使用すると、ユーザーは自分のコンピューターにあるリソースとファイルを共有できます。 さらに、他のコンピューター上の共有リソースへのアクセスも提供します。 さらに、ネットワークに接続されているすべてのマシンには、リソースを使用するための同じ特権があります。
クライアント/サーバー構造には、中央システムがあります。 中央システムに接続されている他のすべてのマシンは、リソースにアクセスして共有します。 この構造により、セキュリティが向上します。 データセンターおよびクラウドベースのアーキテクチャでNOSのクライアントサーバー構造を使用します：
ネットワークオペレーティングシステムは非常にスケーラブルです。ネットワークに任意のデバイスを簡単に追加できるためです。 NOSに接続されている各マシンは、個別のマシンとして機能します。 重要なのは、これは非常に安全なネットワークです。さらに、ユーザーログイン、ハードウェア認証、共有データの制限などのセキュリティが含まれています。
NOSを実行するには、コストが高く、定期的な時間間隔でのメンテナンスが必要なサーバーが必要です。ユーザーは、ネットワーク上で操作を実行するために中央の場所にも依存しています。
5. 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オペレーティングシステムは、マルチプログラミングバッチシステムの高度なバージョンです。ここでは、プロセッサの時間を複数のユーザー間で同時に共有します。 このオペレーティングシステムでは、ユーザーからのジョブを処理するためにCPUに一定の時間を割り当てます。 時間が経過すると、CPUは次のユーザーのジョブの処理を開始します。
したがって、ジョブを切り替えることにより、複数のプログラムを同時に実行できます。 タイムシェアリングオペレーティングシステムでは、ジョブ間の切り替えが非常に高速であるため、ユーザーはすべてのタスクが同時に実行されているように感じます。 割り当てられる時間は、タイムスライスまたはクォンタムとして知られています。
このオペレーティングシステムでは、特定のタイムスロット内でプロセスを迅速に切り替えられるように、メモリ管理が適切である必要があります。 ユーザーには、実行中、準備完了、待機中の3つの状態があります。
タイムシェアリングオペレーティングシステムには、さまざまな利点があります。 まず、タイムシェアリングオペレーティングシステムは応答時間を短縮します。さらに、異なるタスクを切り替える際のCPUのアイドル時間を大幅に短縮します。 さらに、ユーザーとコンピューターシステム間の直接対話を容易にします。
信頼性や高速データ通信など、タイムシェアリングオペレーティングシステムにはいくつかの欠点があります。このタイプのオペレーティングシステムでは、セキュリティも懸念事項です。
6. リアルタイムオペレーティングシステム
メモリに制限がある場合は通常リアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）を使用し、意思決定を迅速に行う必要があります。このタイプのオペレーティングシステムにはユーザーGUIはありません。 さらに、リアルタイムオペレーティングシステムは、厳しい期限と期限で動作します。 組み込みデバイスではRTOSを使用しています。
リアルタイムオペレーティングシステムのタスク切り替え能力は非常に高いため、ユーザーはすべてのタスクが同時に実行されているように感じます。 さらに、これらは軽量のオペレーティングシステムであり、外部イベントへの高速応答を提供します。 したがって、私たちは、リアルタイムオペレーティングシステムを、ハードリアルタイムオペレーティングシステム、ソフトリアルタイムオペレーティングシステム、ファームリアルタイムオペレーティングシステムの3つのタイプに分類できます。
ハードRTOSは、事前に指定された時間範囲で特定のジョブの完了を保証します。 ソフトRTOSは、特定のジョブを完了するための時間範囲での緩和を提供します。 ハードRTOSのように、しっかりしたRTOSは厳密に時間範囲に従います。 期限を逃すと、企業のRTOSに大きな影響を与え、製品の品質を低下させる可能性があります。
RTOSは、迅速なリアルタイム応答、外部イベントに対する非常に決定論的なアクションで知られています。さらに、WindowsやLinuxなどの通常のユーザーオペレーティングシステムとは大きく異なります。 もう1つの利点は、RTOSにエラーがなく、システムに接続されているデバイスの使用率を最大化できることです。 RTOSの例は、MTS、Lynx、QNXです。
RTOSは、複雑で複雑なレイアウトの原則を使用しています。 さらに、それらは展開して最小限のタスク切り替えを実行するのに費用がかかります。
7. さまざまなOSの違い
このセクションでは、同様のアーキテクチャに従い、同一のサービスを提供するオペレーティングシステム間の主な違いについて説明します。
まず、バッチOSと分散OSの違いについて説明します。
NOSとDOSはどちらもネットワーク上でリソースを共有しているため、混乱が生じる可能性があります。それらを区別して、主要な違いを見てみましょう。
8. 結論
このチュートリアルでは、オペレーティングシステムの5つのバリエーション、バッチ、分散、タイムシェアリング、ネットワーク、リアルタイムオペレーティングシステムについて説明しました。 また、それらの主な違いについても説明しました。
