سیستم عامل Time-Sharing و Real-Time | تفاوت‌ها و ویژگی‌ها
فهرست مطالب
سیستم عامل (operating system) سیستمی است که به مدیریت سخت افزارها و منابع نرم افزاری می‌پردازد و برای برنامه‌های رایانه ای خدماتی مشترک ارائه می‌دهد. سیستم عاملها می‌توانند شامل مواردی همچون نرم افزار حسابداری برای تخصیص هزینه زمان پردازنده، ذخیره‌سازی انبوه، چاپ و سایر منابع باشد. سیستم عاملها در اغلب رایانه‌ها وجود دارند و سهمی در حدود 74.99 درصد از بازار را در اختیار دارند. و بعد از آن به ترتیب macOS در جایگاه دوم (14.84%) و انواع لینوکس در مجموع در جایگاه سوم (2.81%) قرار دارند. بعضی از سیستم عاملها نیاز به نصب دارند و حتی ممکن است توسط رایانه‌ها خریداری و نصب شده باشند و برخی دیگر نیز از باید به صورت مستقیم نصب شوند.
در مقالات گذشته درباره ی سیستم عاملها و انواع آنها صحبت کردیم و ویژگی‌های آنها را بیان نمودیم در این مقاله می‌خواهیم درباره ی سیستم عامل Time-Sharing و Real-Time صحبت کنیم. سیستم عامل‌های Time-Sharing و Real-Time دو نوع سیستم عاملی هستند که با روش‌های مختلف از یکدیگر متمایز میشوند. Time-Sharing در اغلب مواقع به انجام وظایف عمومی می‌پردازد. در مقابل سیستم عامل Real-Time وظایف خاصی را انجام خواهد داد.
سیستم عامل Time-Sharing چیست؟
در رایانش Time-sharing به معنای اشتراک گذاری منابع مختلف رایانه بین چند کاربر با استفاده از شیوه‌های چندبرنامه‌ای و چندوظیفه‌ای می‌باشد. سیستم عامل Time-sharing این امکان را برای چندین کاربر فراهم می‌کند تا بتوانند از یک سیستم کامپیوتری از مکان‌های مختلف به صورت همزمان استفاده نمایند. سیستم عامل Time-Sharing بر اساس برنامه نویسی می‌باشد که در آن کار های زیادی به صورت همزمان با جا به جایی پیوسته آنها تکمیل میشوند.
سوئیچینگ در سیستم عامل Time-sharing بسیار زیاد است و این امکان را برای کاربران فراهم می‌کند تا بتوانند با برنامه ها تعامل داشته باشند چرا که بدون اشتراک گذاری سیستم اجرا میشوند. سیستم‌های اشتراک زمانی از یک سیستم کامپیوتری تعاملی استفاده می‌کنند تا امکان تعامل مستقیم بین کاربر و سیستم را فراهم کنند. علاوه بر آن، به چندین کاربر اجازه می‌دهند منابع خود را در یک زمان به اشتراک بگذارند.
مزایا و معایب سیستم عامل Time-Sharing
این سیستم عامل مزایا و معایب مختلفی دارد که در این جا به توضیح درباره ی آنها می‌پردازیم:
مزایا Time-Sharing
- منجر به کاهش زمان بیکاری در CPU می‌شود.
- به ارائه پاسخ سریع می‌پردازد.
- برابری فرصت شغلی را به همراه دارد.
- مزایای یک پاسخ سریع را ارائه می‌دهد.
- از تکراری شدن نرم افزار جلوگیری می‌کند.
- هر شغل فرصت برابری دارد.
معایب Time-Sharing
- ارتباط دیتاها در سیستم عامل اشتراک زمانی اتفاق می‌افتد.
- قابلیت اطمینان آن با مشکلاتی مواجه است.
الگوریتم سیستم های اشتراک زمانی یا Time-Sharing چیست؟
Round Robin یک الگوریتم زمانبندی CPU است که در آن به هر فرایند به صورت دوره‌ای یک شکاف زمانی ثابت اختصاص داده می شود. این نسخه پیشگیرانه الگوریتم زمانبندی سی پی یو، First come First Serve است. الگوریتم Round Robin CPU به طور کلی بر تکنیک Time Sharing تمرکز دارد.
سیستم عامل Real-Time چیست؟
سیستم عامل Real-Time یا همان سیستم عامل بی درنگ (RTOS) برای سرویس دهی به برنامه‌های کاربردی Real-Time طراحی شد. RTOS به پردازش دیتاها در زمان رسیدن آنها می‌پردازد. کارها در سیستم عامل Real-Time در زمانی خاص کامل میشوند. در انتها درستی خروجی سیستم را، نتیجه منطقی محاسبات و زمان مورد نیاز برای ایجاد نتیجه تعیین می‌کند؛ که شامل روش‌هایی برای زمان بندی کارها در زمان واقعی است. از آن جا که زمان بندی درست در این سیستم مسئله ای مهم به شمار می‌آید، برای این زمان بندی‌ها محدودیت‌های خاصی در نظر گرفته می‌شود تا در بازه مقرر به انجام وظایف خود بپردازند.
در سیستم عامل بی درنگ یا RTOS لازم است نتایج به صورت دقیق و به موقع در اختیار قرار گیرند. به عبارتی دیگر این نتایج باید در یک بازه زمانی مشخصی تولید شوند. در غیر این صورت سیستم از کار خواهد افتاد. از جمله موارد مورد استفاده سیستم عامل Real-Time میتوان به استفاده در سیستم‌های تزریق سوخت در موتور خودروها، سیستم‌های کنترل صنعتی، سیستم‌های سلاح، سیستم‌های تصویربرداری پزشکی و دیگر موارد اشاره کرد.
مزایا و معایب سیستم عامل Real-Time
این سیستم عامل مزایا و معایب مختلفی دارد که در این جا به توضیح درباره ی آنها می‌پردازیم:
مزایا سیستم عامل Real-Time
- این سیستم عامل به زمان کمتری برای جا به جایی میان کارها نیاز دارد. این ویژگی سیستم عامل بی درنگ، انجام سریع کارها و فرایندهای مهم و کلیدی را تضمین خواهد کرد.
- RTOS سیستمی است که در هر ساعت از شبانه روز در دسترس است؛ چرا که حداکثر نتایج را ایجاد می‌کند. بنابراین برای برنامه‌هایی که باید پیوسته اجرا شوند مناسب است. علاوه بر آن، یک سیستم RTOS می‌تواند از سیستم‌های مختلف MCU پشتیبانی کند.
- سیستم عامل های Real-Time، علی الخصوص آن‌هایی که مبتنی بر RTOS سخت هستند، کاملاً بدون خطا هستند. به عبارتی این سیستم عامل با کمک RTOS، با صرف میزان بیشتری از سیستم، منابع تمامی دستگاه ها را فعال نگه می‌دارد. بنابراین سیستمی که از آن استفاده می‌کند، میزان خطا در این سیستم عامل بسیار کم بوده و این امر بهینه سازی و نمایان کردن حداکثر نتایج را بهبود می‌بخشد.
- سیستم عامل Real-Time بر روی یک برنامه در یک زمان تمرکز می‌کند که این برنامه در اکثر مواقع در حال اجرا است. به عبارتی دیگر تمامی کارها به موقع و در زمان مقرر انجام می‌شود.
معایب سیستم عامل Real-Time
- وقفه‌های پیوسته بر روی سیگنال‌ها.
- تنها برای اجرای برخی از وظایف طراحی شدند.
- در صورت مواجه با خرابی و یا مشکلات، RTOS ممکن است به طور موثر دامنه‌های حافظه را جدا نکند. در نتیجه، فرایندها در رسیدگی به آنها با مشکل مواجه خواهند شد.
- الگوریتم‌های موجود در آن پیچیده بوده و نوشتن آن برای کاربران مبتدی دشوار است و تنها یک توسعه دهنده حرفه‌ای می‌تواند آن را بنویسد و درک نماید.
انواع سیستم عامل های بی درنگ یا RTOS
سیستم عامل Real-Time سه نوع است:
سیستم عامل Hard Real-Time
یک سیستم عامل Hard Real-Time زمانی استفاده می‌شود که باید وظایف را در یک مهلت مشخص انجام دهیم. در واقع اگر کار به موقع انجام نشود، سیستم شکست خورده محسوب می‌شود.
سیستم عامل Soft Real-Time
سیستم عامل Soft Real-Time برای سیستم‌هایی که در آن تاخیرهای کمی در مدت زمان قابل قبول است، کاربرد دارد. یعنی اگر وظیفه داده شده چند ثانیه بیشتر از زمان مشخص شده طول بکشد، آسیب جدی رخ نخواهد داد.
سیستم عامل Firm Real-Time
یک سیستم عامل Firm Real-Time بین دو سیستم عامل Hard Real-Time و Soft Real-Time قرار دارد. یک سیستم Firm Real-Time سیستمی است که در آن چند مهلت از دست رفته منجر به شکست کامل نمی‌شود، اما از دست دادن بیش از چند مورد ممکن است منجر به شکست کامل یا فاجعه بار سیستم شود. با این حال، بر خلاف یک وظیفه Hard Real-Time، حتی اگر یک وظیفه Firm Real-Time در مهلت مقرر تکمیل نشود، سیستم شکست نمی‌خورد، بلکه نتایج دیرهنگام کنار گذاشته میشوند.
تفاوت های اصلی بین سیستم عامل Time-sharing و Real-Time
- کاربران در سیستم عامل Real-Time در یک بازه زمانی مشخص پاسخ‌ها را دریافت می‌کنند که در غیر این صورت ممکن است سیستم دچار خرابی شده باشد. در صورتی که در سیستم عامل Time-sharing پاسخ‌ها به صورت سریع ارسال میشوند و حساسیت‌هایی مشابه سیستم عامل Real-Time در پاسخ در کسری از ثانیه را ندارد.
- به اشتراک گذاری منابع در سیستم عامل Real-Time نسبت به Time-sharing محدود است.
- برنامه‌های کاربردی در Real-Time محدود و یکی است در مقابل در Time-sharing با حجم گسترده ای از این برنامه‌های کاربردی رو به رو است.
- سوئیچینگ در سیستم عامل Real-Time رخ نخواهد داد. از سوی دیگر، سیستم عامل Time-sharing از تغییر متن برای تغییر CPU از یک فرایند به فرایند دیگر استفاده می‌کند.
جمع بندی
در جهان امروزی سیستم عاملها نقش وسیعی را در زندگی افراد ایفا می‌کنند و کارها را برایشان آسان تر می‌سازند. در این مقاله ما به توضیح درباره سیستم عامل Time-Sharing و سیستم عامل Real-Time پرداختیم و مزایا و معایب آن را بیان کردیم. در صورت وجود هرگونه سوال یا ابهام در رابطه با سیستم عامل Time-Sharing و سیستم عامل Real-Time یا همان سیستم عامل بی درنگ، از طریق دیدگاه با ما در میان بگذارید.
سوالات متداول
آیا لینوکس یک سیستم عامل Time-Sharing است؟
بله، لینوکس یک سیستم عامل منبع باز Time-Sharing است. Time-Sharing (اشتراک زمانی) بسیاری از افراد را که در پایانه‌های مختلف قرار دارند، قادر می سازد تا از یک سیستم کامپیوتری خاص به طور همزمان استفاده کنند.
سیستم عاملها به چند دسته تقسیم میشوند؟
سیستم عاملها را میتوان به 7 دسته زیر تقسیم بندی کرد:
Batch Operating System.
Real-Time Operating System.
Time-Sharing Operating System.
Distributed Operating System.
Embedded Operating System.
Network Operating System.
Mobile Operating System.
اولین دیدگاه را اضافه کنید.