さまざまな種類のオペレーティングシステム

以前の形式のコンピューターはメインフレームであり、オペレーティングシステムのプロセスとオペレーティングシステムの種類が不足しています。メインフレームでは、すべての個人が特定の期間、個人の責任を負い、おそらく紙のカード、紙テープ、または磁気テープに書かれた情報とプログラムを持っているマシンに近づく必要があります。次に、作成されたプログラムがマシンにダンプされます。この後、プログラムが完了するか折りたたまれるまで、マシンは機能します。プログラムの出力は、パネルライト、スイッチの種類の切り替え、またはコントロールパネルのダイヤルを使用してデバッグされます。

しかし、これらのマシンでは、プログラムの実行に必要な時間が悪化し、次の個人に機器を割り当てるのにかかる時間が長くなります。その結果、自動化された監視、最小限の操作時間、およびマシンのより小さなサイズが必要になります。これらすべての機能は、オペレーティングシステムの開発の道につながりました。だから、正確に何を教えてください オペレーティング・システム は、その機能、および さまざまな種類のオペレーティングシステム 。

オペレーティングシステムとは何ですか？

オペレーティングシステムという名前は、コンピュータのハードウェアリソースを管理し、ユーザーに集合的なサービスを提供する複数のソフトウェアの集合であることに対応しています。さまざまな種類のコンピュータオペレーティングシステムは、さまざまな種類のソフトウェアのコレクションを指します。すべてのコンピューターには、そこに存在する他のプログラムを実行するためのオペレーティングシステムがあります。

基本的なオペレーティングシステム

最近のオペレーティングシステムは、パソコンから携帯電話、特にスマートフォンに至るまで、複数のデバイスで見られるためです。たとえば、ほとんどすべてのスマートフォンは 最新のAndroidオペレーティングシステム 。

どのオペレーティングシステムでも、キーボードからの入力データの認識、表示画面への出力の送信、ディスクのファイルとディレクトリの保持、プリンタなどの周辺機器の制御など、いくつかの基本的なタスクを実行します。オペレーティングシステムは、単一のタスクまたは操作だけでなく、複数のタスクまたは操作をいつでも実行できます。

オペレーティングシステムの種類のアーキテクチャ

オペレーティングシステムは、コンピューターのハードウェアリソースを制御します。カーネルとシェルは、重要な操作を実行するオペレーティングシステムの一部です。

OSアーキテクチャ

ユーザーが操作を実行するためのコマンドを入力すると、要求はシェル部分に送られます。シェル部分はインタープリターとも呼ばれます。次に、シェル部分は人間のプログラムをマシンコードに変換し、要求をカーネル部分に転送します。

カーネルはシェルからリクエストを受信すると、リクエストを処理して結果を画面に表示します。カーネルは、すべての操作がカーネルによって実行されるため、オペレーティングシステムの心臓部としても知られています。

シェル

シェルは、ユーザーとカーネルの間に配置されるソフトウェアの一部であり、カーネルのサービスを提供します。したがって、シェルは、ユーザーからのコマンドをマシンコードに変換するインタープリターとして機能します。さまざまな種類のオペレーティングシステムに存在するシェルには、コマンドラインシェルとグラフィカルシェルの2種類があります。

コマンドラインシェルはコマンドラインインターフェイスを提供し、グラフィカルラインシェルはグラフィカルユーザーインターフェイスを提供します。両方のシェルが操作を実行しますが、グラフィカルユーザーインターフェイスシェルは、コマンドラインインターフェイスシェルよりも実行速度が遅くなります。

シェルの種類

• Kornシェル
• ボーンシェル
• Cシェル
• POSIXシェル

カーネル

カーネルはソフトウェアの一部です。これは、シェルとハードウェアの間の架け橋のようなものです。プログラムを実行し、マシンのハードウェアへの安全なアクセスを提供する責任があります。カーネルはスケジューリングに使用されます。つまり、すべてのプロセスのタイムテーブルを維持します。また、カーネルの種類は次のとおりです。

• モノリシックカーネル
• マイクロカーネル
• エクソカーネル
• ハイブリッドカーネル

コンピュータのオペレーティングシステムの機能

オペレーティングシステムは、次の機能を実行します。

• メモリ管理
• タスクまたはプロセス管理
• ストレージ管理
• デバイスまたは入出力管理
• カーネルまたはスケジューリング

メモリ管理

メモリ管理 コンピュータのメモリを管理するプロセスです。コンピュータメモリには、プライマリメモリとセカンダリメモリの2種類があります。プログラムやソフトウェアのメモリ部分は、メモリスペースを解放した後に割り当てられます。

オペレーティングシステムのメモリ管理

メモリ管理は、OSが1つのプロセスから別のプロセスへのメモリ空間の切り替えを必要とするマルチタスクに関与するオペレーティングシステムにとって重要です。すべてのプログラムは、その実行のためにメモリ管理ユニットによって提供されるメモリスペースを必要とします。 CPUは2つで構成されています メモリモジュールの種類 ：仮想メモリと物理メモリ。仮想メモリはRAMメモリであり、物理メモリはハードディスクメモリです。オペレーティングシステムが仮想メモリアドレス空間を管理し、実メモリの割り当ての後に仮想メモリアドレスが続きます。

命令を実行する前に、CPUは仮想アドレスをメモリ管理ユニットに送信します。続いて、MMUは物理アドレスを実メモリに送信し、実メモリはプログラムまたはデータにスペースを割り当てます。

タスクまたはプロセス管理

プロセス管理 実行されているプログラムのインスタンスです。このプロセスは、識別子、プログラムカウンタ、メモリなど、いくつかの要素で構成されています。 ポインター およびコンテキストデータなど。プロセスは、実際にはそれらの命令の実行です。

プロセス管理

プロセス方式には、シングルプロセス方式とマルチタスク方式の2種類があります。シングルプロセスメソッドは、一度に実行される単一のアプリケーションを処理します。マルチタスク方式では、一度に複数のプロセスを実行できます。

ストレージ管理

ストレージ管理は、データのメモリ割り当てを処理するオペレーティングシステムの機能です。このシステムは、プライマリストレージメモリ（RAM）、セカンダリストレージメモリ（ハードディスク）、キャッシュストレージメモリなど、さまざまなタイプのメモリデバイスで構成されています。

命令とデータは、実行中のプログラムによって参照されるプライマリストレージまたはキャッシュメモリに配置されます。ただし、電源が切れるとデータは失われます。セカンダリメモリは永続的なストレージデバイスです。オペレーティングシステムは、新しいファイルが作成され、メモリアクセスの要求がスケジュールされたときに、保存場所を割り当てます。

デバイスまたは入出力管理

コンピュータアーキテクチャでは、CPUとメインメモリの組み合わせがコンピュータの頭脳であり、入力リソースと出力リソースによって管理されます。人間は、I / Oデバイスを介して情報を提供することによってマシンと対話します。

ザ・ 表示 、キーボード、プリンタ、およびマウスはI / Oデバイスです。これらすべてのデバイスの管理はシステムのスループットに影響を与えるため、システムの入出力管理はオペレーティングシステムの主な責任です。

スケジューリング

オペレーティングシステムによるスケジューリングは、プロセッサに送信されるメッセージを制御して優先順位を付けるプロセスです。オペレーティングシステムは、プロセッサに対して一定量の作業を維持するため、ワークロードのバランスを取ります。その結果、各プロセスは規定の時間枠内に完了します。

したがって、スケジューリングはリアルタイムシステムで非常に重要です。スケジューラには主に次の3つのタイプがあります。

• 長期スケジューラ
• 短期スケジューラ
• 中期スケジュール

オペレーティングシステムの種類

一般的に、コンピュータのオペレーティングシステムは基本的に2つのタイプに分類されます。

オペレーティングシステムの種類

1. 通常のオペレーティングシステム
2. リアルタイムオペレーティングシステム

通常のオペレーティングシステム

通常のオペレーティングシステムは、さらに2つのタイプに分類されます。

• • キャラクターユーザーインターフェースオペレーティングシステム
  • グラフィカルユーザーインターフェイスオペレーティングシステム

GUIとCUI

文字ユーザーインターフェイスオペレーティングシステム（CUI）

CUIオペレーティングシステムはテキストベースのオペレーティングシステムであり、特定のタスクを実行するコマンドを入力してソフトウェアまたはファイルを操作するために使用されます。コマンドラインオペレーティングシステムは、キーボードのみを使用してコマンドを入力します。コマンドラインオペレーティングシステムには、DOSと UNIX 。高度なコマンドラインオペレーティングシステムは、高度なGUIオペレーティングシステムよりも高速です。

グラフィカルユーザーインターフェイスオペレーティングシステム（GUI）

グラフィカルモードインターフェイスオペレーティングシステムは、マウスベースのオペレーティングシステム（Windowsオペレーティングシステム、LINUX）であり、ユーザーはキーボードからコマンドを入力せずにタスクまたは操作を実行します。ファイルまたはアイコンは、マウスボタンでクリックすることで開いたり閉じたりできます。

これに加えて、マウスとキーボードは、いくつかの目的でGUIオペレーティングシステムを制御するために使用されます。ほとんど 組み込みベースのプロジェクト このオペレーティングシステムで開発されています。高度なGUIオペレーティングシステムは、コマンドラインオペレーティングシステムよりも低速です。

リアルタイムオペレーティングシステム

リアルタイムオペレーティングシステムは、マルチタスクオペレーティングシステムとも呼ばれます。通常のオペレーティングシステムは、コンピュータのハードウェアリソースを管理する責任があります。 RTOSはこれらのタスクを実行しますが、スケジュールされた時間または正確な時間に高い信頼性でアプリケーションを実行するように特別に設計されています。

RTOS

リアルタイムオペレーティングシステムは、組み込みシステム、産業用ロボット、科学研究機器などのリアルタイムアプリケーション向けに設計されています。ソフトリアルタイムオペレーティングシステムやハードリアルタイムオペレーティングシステムなど、リアルタイムのオペレーティングシステムにはさまざまな種類があります。

RTOSの例

• Linux
• VxWorks
• トロン
• Windows CE

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、純粋に時定数のシステムです。ハードリアルタイムオペレーティングシステムの場合、効率的なシステムパフォーマンスを実現するには、期限内にタスクを完了することが非常に重要です。

たとえば、特定の入力について、ユーザーが10秒後に出力を期待する場合、システムは入力データを処理し、正確に10秒後に出力を提供する必要があります。ここで、期限は10秒であるため、システムは11秒または9秒後に出力を出力しないようにする必要があります。

そのため、軍隊と防衛ではハードリアルタイムシステムが使用されています。

柔らかい リアルタイムシステム

ソフトリアルタイムシステムの場合、すべてのタスクで期限を守ることは必須ではありません。したがって、ソフトリアルタイムシステムは、期限を1〜2秒遅らせる可能性があります。ただし、システムが毎回期限を逃すと、システムのパフォーマンスが低下します。コンピュータ、オーディオ、およびビデオシステムは、ソフトリアルタイムシステムの例です。今日、Androidは次のようなアプリケーションに広く使用されています 自動ゲートオープナー 。

さらに、他にもたくさんあります コンピューター上のさまざまな種類のオペレーティングシステム それらの長所と短所とともに。いくつかのタイプは次のように説明できます。

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で操作する個人は、コンピューターと直接通信できません。すべての個人は、パンチカードなどのオフライン機器でタスクを設定し、準備した情報をコンピューターにロードします。処理速度を上げるために、同様の操作を行うタスクをグループ化し、1つのグループとして操作します。

これらのマシンはオペレーターを使用して操作を実行し、オペレーターは同じ機能を持つプログラムをバッチにソートする操作を実行します。これは、広く実装されているオペレーティングシステムの1つです。

利点

• 膨大な量の作業を繰り返し簡単に処理できます
• さまざまなユーザーがバッチシステムを簡単に分割できます
• このバッチシステムの非アクティブ時間はごくわずかです
• タスクの完了にかかる時間は、タスクがキュー形式でマシンにロードされるときに、プロセッサによって簡単に知ることができます。

短所

• バッチオペレーティングシステムはやや高価です
• デバッグプロセスは複雑です
• 経験者のみがこのシステムを操作する必要があります

分散型のオペレーティングシステム

分散オペレーティングシステムは、コンピュータドメインの最新の拡張機能です。このタイプのシステムは、極端なペースで世界中で広く使用されています。相互接続されたさまざまな独立したコンピューターは、この分散オペレーティングシステムを介してコンピューター間で通信します。すべての自律システムは、独自の処理ユニットとメモリユニットを保持しています。これらのシステムは疎結合システムとも呼ばれ、さまざまなサイズと操作があります。

この種のオペレーティングシステムの決定的な利点は、現在のオペレーティングシステムにはないが、現在のシステム内で接続されている他のシステムに存在するソフトウェアやドキュメントに個人がアクセスできることです。これは、システムに接続されているデバイスの内部にリモートアクセスが存在することを意味します。

さまざまなノードの配置に応じて、さまざまな 分散オペレーティングシステムの種類 そしてそれらは：

ピアツーピア –このシステムは、データ共有に同一の参加者を持つノードに含まれています。機能全体がすべてのノードで共有されます。他のノードと通信するノードは、共有リソースと呼ばれます。これは、ネットワークを介して実現できます。

クライアントサーバー –クライアント/サーバーシステムでは、クライアントによって送信される要求はサーバーシステムによって提供されます。サーバーシステムは、クライアントが1つのサーバーにのみ接続している場合にのみ、一度に複数のクライアントにサービスを提供する機能を保持します。クライアントデバイスとサーバーデバイスはネットワークを介して通信するため、分散システムの分類に分類されます。

利点

• データ共有は、ノード全体が相互に接続する合理化された方法で実行できます。
• ノードを追加するプロセスは非常に単純であり、構成は要件に応じて簡単にスケーラブルです
• 1つのノードに障害が発生しても、他のノードは故障しません。他のすべてのノードは、他のすべてのノードとの通信を確立できます

短所

• すべての接続とノードに強化されたセキュリティを提供することはやや複雑です
• ノード送信時に、一部のデータが失われる可能性があります
• 個々のユーザーシステムと比較すると、ここではデータベースの管理は非常に複雑です
• すべてのノードからのデータの送信中に、データの過負荷が発生する可能性があります

タイムシェアリングオペレーティングシステム

これは、さまざまな場所にいるさまざまな人々が特定のシステムを一度に共有できるようにする手順です。この種のオペレーティングシステムは、マルチプログラミングの論理的な拡張として示されます。タイムシェアリングという名前は、プロセッサの時間がさまざまな個人間で同時に共有されることに対応しています。バッチオペレーティングシステムとタイムシェアリングオペレーティングシステムの間にある主なバリエーションは、プロセッサの使用率と応答時間です。

バッチシステムでは、主な指示はプロセッサの使用率を高めることですが、タイムシェアリングオペレーティングシステムでは、指示は応答時間を短縮することです。

さまざまなタスクがCPUによって実行されますが、これらの切り替えは非常に定期的に行われます。このため、すべてのユーザーが迅速に対応できます。

例えば、トランザクションの方法では、プロセッサは非常に短い期間ですべての個々のプログラムを操作します。したがって、「n」人の個人がいる場合、すべての人が自分の期間を取得できます。コマンドが送信されると、迅速な応答があります。このオペレーティングシステムは、マルチプログラミングとプロセッサスケジューリングで動作し、すべての個人に対応する期間を割り当てます。最初にバッチとして開発されたオペレーティングシステムは、現在、タイムシェアリングシステムにアップグレードされています。

タイムシェアリングオペレーティングシステムの長所と短所のいくつかは次のとおりです。

利点

• 迅速な対応
• ソフトウェアの重複を排除します
• 最小のプロセッサアイドル時間

短所

• 信頼性が主な関心事です
• データとプログラムの両方に強化されたセキュリティが提供されます
• データ通信が問題です

マルチユーザータイプのオペレーティングシステム

これは、さまざまなユーザーが単一のオペレーティングシステムで接続して機能できるようにするオペレーティングシステムの方法です。人々は、ネットワークまたはプリンターなどのデバイスを介してアクセシビリティを提供するコンピューターまたは端末を使用して、それと対話します。この種のオペレーティングシステムでは、バランスの取れたアプローチですべてのユーザーとの通信を強化する必要があります。これは、ある人からの合併症が発生した場合、そのシーケンスにいる他のユーザーに影響を与えてはならないためです。

特徴

• 不可視性–これは、ディスクのフォーマットなどのように下端で行われます。
• バックエンドのデータ処理–フロントエンドからのデータ処理の機会がない場合、これによりバックエンドのデータ処理が可能になります
• リソース共有–ハードディスク、ドライバー、プリンターなどのさまざまなデバイスを共有でき、ファイルやドキュメントも共有できます
• マルチプロセッシング

主に3つあります マルチユーザーオペレーティングシステムの種類 そしてそれらは次のように説明されます：

分散オペレーティングシステム

それは、個人に対して単一の一貫したシステムと通信し、機能し、調整するさまざまなコンピューターシステム上に配置されたさまざまなデバイスの品揃えです。また、ネットワークシステムを介して、ユーザーは通信を確立できます。ここでは、さまざまなリクエストを管理し、最後にすべての個別のリクエストを保証できるというアプローチでリソースが共有されます。モバイルアプリケーションとデジタルバンキングは、分散オペレーティングシステムを介して操作される例です。

タイムスライスシステム

ここでは、すべての個々のユーザーに短いプロセッサ時間が割り当てられています。つまり、すべての機能に対して、一定の期間が割り当てられています。これらの時間セグメントは最小限のようです。操作する必要のあるタスクは、schedulerという名前の内部デバイスによって決定されます。これにより、割り当てられた優先順位に基づいて機能が決定および操作されます。

接続された個人の中で、オペレーティングシステムはユーザーの要求を処理します。これは、他では利用できないタイムスライスオペレーティングシステムの排他的な機能です。たとえば、メインフレーム。

マルチプロセッサシステム

ここでは、同時に、システムは複数のプロセッサを使用します。プロセッサ全体が結果的に動作するため、タスクの完了にかかる時間は、シングルユーザータイプのオペレーティングシステムよりも高速です。このタイプの最も一般的なシナリオは、音楽の再生、Excelの操作、Word文書、ブラウジングなど、一度に複数のタスクを処理できるWindowsオペレーティングシステムです。他のアプリケーションの効率を損なうことなく、より多くのアプリケーションを実行できます。

利点

マルチユーザーオペレーティングシステムの利点は次のとおりです。

• 簡単なリソース配分
• 極端なデータバックアップ
• 図書館で使用
• あらゆる種類の混乱を排除します
• 速度と効率の向上
• リアルタイムアプリケーションに実装

短所

マルチユーザーオペレーティングシステムの欠点は次のとおりです。

• 1つのシステムで複数のコンピューターが機能するため、システムへのウイルスの侵入が容易になる可能性があります。
• プライバシーと機密性が問題になります
• 単一のシステムで複数のアカウントを作成することは、リスクが高く複雑な場合があります

これらとは別に、他の多くの異なるタイプのオペレーティングシステムが存在し、それらは次のとおりです。

• ネットワークOS
• マルチタスクOS
• クラスター化されたOS
• リアルタイムOS
• Linux OS
• マックOS

つまり、これはすべて、さまざまな種類のオペレーティングシステムの詳細な概念に関するものです。オペレーティングシステムの動作、アーキテクチャ、タイプ、長所、および短所の概念を確認しました。したがって、ここにすべての熱心な読者のための非常に簡単な質問があります：何ですか Windowsに対するLinuxオペレーティングシステムの利点 ？