سیستم عامل در یک نگاه | انواع سیستم عامل
فهرست مطالب
سیستم عامل رابطی میان کاربر و سخت افزار به شمار می‌آید و محیطی را در اختیار کاربران قرار میدهد تا بتوانند وظایف خود را به شکلی مناسب تر انجام دهند. از آنجا که سیستم کامپیوتر به دو بخش نرم افزار و سخت افزار تقسیم می‌شود و تنها سخت افزار است که می‌تواند کدهای ماشین را که به صورت 0 و 1 است درک کند؛ بنابراین، ما به سیستمی نیاز داریم که بتواند نقش یک واسطه را ایفا نماید و به مدیریت منابع موجود در سیستم بپردازد.
سیستم عامل، رابط میان کاربران و سخت افزار است مسئولیت اجرای تمامی فرآیندها، تخصیص منابع، مدیریت CPU، مدیریت فایل و بسیاری از وظایف دیگر را بر عهده دارد. و هدف آن فراهم آوردن محیطی است که کاربران بتوانند برنامه ها را به صورتی مناسب تر اجرا نمایند. در این مقاله به معرفی سیستم عامل می‌پردازیم، پس تا انتها همراه ما باشید.
نسل‌های سیستم عامل
نسل اول (از سال 1940 تا اوایل 1950)
نخستین کامپیوتر الکترونیکی در سال 1940 بدون هیچگونه سیسنم عاملی ایجاد شد. در سال‌های ابتدایی کاربران دسترسی کاملی به کامپیوترها داشند و برای انجام هر کدام از کارها به نوشتن برنامه ای به زبان ماشین می‌پرداختند. در حالت کلی، برنامه نوبسان تنها قادر بودند محاسبات ابتدایی و ساده را اتجام دهند که این محاسبات نیز نیازی به سیستم عامل نداشت.
نسل دوم (1955 – 1965)
نخستین سیستم عامل در اوایل سال 1950 ایجاد شد. و با عنوان GMOS معروف گشت. سیستم عامل نسل دوم بر اساس سیستم پردازش دسته ای تک جریانی بود؛ چرا که همه ی کارهای مشابه را به صورت گروهی جمع آوری و با کمک کارت پانچ به سسیتم عامل ارسال می‌کند تا کارها را کامل نماید.
نسل سوم (1965 – 1980)
در اواخر دهه 1960، طراحان سیستم عامل توانستند سیستم عامل‌های جدیدی را توسعه دهند که بتواند به صورت همزمان چندین کار را در یک برنامه ی واحد به نام Multiprogramming انجام دهند. معرفی این برنامه نقش عظیمی را در توسعه و گسترش این سیستم ها ایفا نمود و به CPU این اجازه را می‌داد تا بتواند به اتجام وطابف مختلف به صورت همزمان بپردازد.
نسل چهارم (1980 – تا به امروز)
این نسل مربوط به توسعه رایانه شخصی است. کامپیوترهای شخصی شباهت زیادی به کامپبوترهای کوچکی که در نسل سوم ساخته شدند داشتند، با این حال در آن زمان هزینه ی لازم برای ساخت کامپیوترهای شخصی بسیار زیاد بود. از جمله دلایل مهم در ایجاد این رایانه‌ها شکل گیری مایکروسافت و سیستم عامل بود که باعث حرکت رایانه‌ها به سطح بعدی شد.
مزایای سیستم عامل
- نظارت و تنظیم منابع مفید
- کارکرد راحت
- عملکرد بر اساس CPU
- پاسخگویی سریع
- به اشتراک گذاری منابع مختلف
- و…
معایب سیستم عامل
- محدودیت در اجرای همزمان کارها
- وقوع هرگونه خطا می‌تواند منجر به از بین رفتن داده‌های ذخیره شده شود.
- تامین امنیت دشوار
- هزینه‌های بالا
- و..
ساختار یک سیستم کامپیوتری
- کاربران (افرادی که از رایانه استفاده می‌کنند)
- برنامه‌های کاربردی (کامپایلر، پایگاه داده، بازی، پخش کننده ویدئو، مرورگر و غیره)
- برنامه‌های سیستم (شل، ویرایشگر، کامپایلر و غیره)
- سیستم عامل (برنامه ای خاص که به عنوان رابط بین کاربر و سخت افزار عمل می‌کند)
- سخت افزار (CPU، دیسک، حافظه و دیگر موارد)
کارهایی که یک سیستم عامل انجام میدهد؟
- مدیریت فرآیند
- همگام سازی فرآیند
- مدیریت حافظه
- برنامه ریزی CPU
- مدیریت فایل
- امنیت
انواع سیستم عامل (OS)
سیستم عامل‌ها مجموعه از برنامه‌ها هستند که به مدیریت سخت افزارها می‌پردازند و وظیفه ی آن‌ها بهبود عملکرد در سیستم‌های کامپبوتری است. که در این بخش به معرفی انواع سیستم عامل‌ها می‌پردازیم:
Batch Operating System
در حدود سال‌های 1970، این نوع از پردازش مورد استقبال افراد قرار گرفت؛ به این صورت که کارهای مشابه در یک دسته بندی قرار می‌گرفتند و در زمان مشخص انجام می‌شدند. مردم به داشتن کامپیوتری منفرد به نام مین فریم عادت داشتند. در این سیستم، دسترسی‌ها به افراد زیادی داده می‌شد و مشاغلی که به آن‌ها مربوط بود را برای اجرا به سیستم ارسال می‌کردند. در سیستم عامل Batch، کارها به صورت مرتب در یک صف قرار می‌گرفتند و به ترتیب اجرا می‌شدند. و در آخر کاربران خروجی مربوطه را پس از اجرای تمامی کارها جمع آوری می‌کردند.
هدف سیستم عامل Batch ، منتقل کردن کنترل‌ها از کاری به کار دیگر بود؛ که شامل مجموعه ای کوچک از برنامه‌ها به نام resident monitor بود که در بخشی از حافظه اصلی قرار داشت. از بخش باقی مانده برای کارهای قسمت خدماتی استفاده می‌شد.
مزایای Batch OS
استفاده از resident monitor سبب بهبود در کارایی کامپیوترها می‌شود؛ چرا که زمان میان دو کار CPU را حذف می‌کند.
معایب Batch OS
- Starvation : به این صورت که درصورتی که بازه زمانی برای یکی از کارها طولاتی تر از حالت عادی باشد بر اجرای سایر کارها اثر نامطلوبی می‌گذارد.
- تعاملی نیست : شما نمی‌توانید از این نوع سیستم عامل در کارهایی که به ورودی وابسته هستند استفاده کنید.
Multiprogramming Operating System
نوعی فرمت برای پردازش Batch به شمار می‌آید و CPU پیوسته در آن مشغول است. فرآیندها نیازمند دو نوع زمان می‌باشند، که یکی زمان CPU و دیگری زمان IO است. در حالت کلی Multiprogramming Operating System کارایی و عملکرد سیستم را تا حد زیادی بهبود می بخشد.
مزایای Multiprogramming Operating System
- از آن جا که CPU همیشه یک برنامه برای اجرا دارد. در نمام سیستم‌ها افزایش یافت.
- کاهش زمان پاسخگویی
معایب Multiprogramming Operating System
- عذم تعامل کاربران با سیستم‌های کامپیوتری
Multiprocessing Operating System
در این سیستم بیش از یک پردازنده وجود دارد که می‌تواند فرآیندهای زیادی را به صورت همزمان اجرا نماید که این امر می‌تواند عملیات سیستم را بهبود بخشد.
مزایای سیستم عامل Multiprocessing
- با توجه به سیستم Multiprocessing، وظایف پردازشی را می‌توان بین چندین پردازنده توزیع کرد. این امر قابلیت اطمینان را افزایش میدهد، زیرا اگر یک پردازنده از کار بیوفتد، می‌توان کار را برای تکمیل به پردازنده دیگری واگذار کرد.
- از آن جا که در این سیستم بیش از یک پردازنده وجود دارد؛ بنابراین می‌نوان کار بیشتری را در زمان کمتری انجام داد.
معایب سیستم عامل چند پردازشی
پیچیدگی بیش از حد آن، چرا که از چندین CPU به طور همزمان مراقبت می‌کند.
بیشتر بخوانید : تفاوت میان Process و Program
Multitasking Operating System
توسعه و گسترش منطقی یک سیستم Multiprogramming Operating System است به فعال سازی چندین برنامه به طور همزمان میپردازد. و این امکان را برای کاربران فراهم می‌آورد تا بتوانند تعداد بیشتری از کارهای کامپبوتری را در یک زمان انجام دهد.
مزایای سیستم عامل چند وظیفه ای
- مناسب برای پشتیبانی از کاربران در یک بازه زمانی
- مدیریت حافظه ای متاسب
معایب سیستم عامل Multitasking
از آنجا که از تعداد بالایی از این پردازنده‌ها به صورت همزمان برای انجام کارها در یک محیط شلوغ، CPU گرمای بیش تری را تولید می‌کند.
Network Operating System
شامل نرم افزار و پروتکل‌های مرتبط برای برقراری ارتباط راحت با هزینه ی مناسب به وسیله ی رایانه‌های دیگر از طریق شبکه است.
مزایای Network Operating System
- کاهش ترافیک شبکه به دلیل تقسیم بین کلاینت و سرور
- هزینه ی کمتر در راه اندازی و نگهداری این نوع سیستم
معایب Network Operating System
- در این نوع سیستم عامل، خرابی هر گره در یک سیستم، کل سیستم را تحت تاثیر قرار میدهد.
- امنیت و عملکرد مسائل مهمی هستند. بنابراین برای مدیریت شبکه به مدیران شبکه آموزش دیده نیاز است.
Real Time Operating System
برای هرکار یک بازه ی زمانی ای تعیین می‌شود که باید در آن بازه کار انجام شود؛ در غیر این صورت ضرر هنگفتی را به وجود می‌آورد و اگر نتیجه ای نیز حاصل شود بی ثمر خواهد بود. از جمله موارد استفاده از آن می‌توان به کاربردهای نظامی در پرتاب موشک اشاره کرد.
مزایای Real-time operating system
- طرح بندی، توسعه و اجرای این برنامه‌ها در Real-time operating system آسان است.
- در Real-time operating system بیشترین استفاده از دستگاه‌ها و سیستم‌ها برده می‌شود.
معایب Real-time operating system
- توسعه و گسترش آن‌ها پر هزینه است.
- پیچیدگی بیش از حد
Time-Sharing Operating System
سیستم عامل Time Sharing، این امکان را برای کاربران فراهم می‌آورد تا بتوانند به صورت همزمان برای تعداد زیادی از کاربران امکانات سرویس دهی همزمان را فراهم آورد که دشوار و هزینه بر می‌باشد.
مزایای سیستم عامل Time Sharing
- استفاده موثر و به اشتراک گذاری منابع
- کاهش زمان پاسخگویی و بیکاری CPU
معایب سیستم عامل Time Sharing
- نرخ انتقال داده‌ها در مقایسه با روش‌های دیگر بسیار بالا است.
- امنیت و یکپارچگی برنامه‌های کاربر بارگذاری شده در حافظه و داده‌ها باید حفظ شود زیرا بسیاری از کاربران به طور همزمان به سیستم دسترسی دارند.
Distributed Operating System
این سیستم به قطعاتی تقسیم می‌شود و هرکدام از آن‌ها بر روی ماشین‌های گوناگون نصب می‌شوند. بخشی از این سیستم بر روی دستگاه‌های مختلف تصب می‌شود و ارتباط آن‌ها را مهیا می‌سازد. از آن جا که از پروتکل‌های مختلف شبکه مراقبت می‌کند؛ بنابراین Distributed Operating System از سیستم عامل‌های شبکه بزرگ تر و پیچیده تر است.
مزایای سیستم Distributed Operating System
- مهیا سازی اشتراک منابع سیستم عامل توزیع شده
- عیب پذیری
معایب Distributed Operating System
هزینه‌های محاسبات در این سیستم بالاست.
و در آخر
OS مخفف عبارت Operating System، مهم ترین نرم افزاری است که روی کامپیوتر اجرا می‌شود. و حافظه و فرآیندهای کامپیوتر و همچنین تمامی نرم افزارها و سخت افزارهای آن را مدیریت می‌کند. همچنین به شما این امکان را میدهد که بدون اینکه بدانید چگونه به زبان کامپیوتر صحبت کنید، با کامپیوتر ارتباط برقرار کنید. به عبارتی بدون سیستم عامل، کامپیوتر بی فایده است. در این مقاله به معرفی سیستم عامل پرداختیم و انواع آن ها را به شما معرفی کردیم؛ امیدواریم از خواندن این مقاله لذت ببرید. جهت کسب اطلاعات بیشتر به وبلاگ پویان آی تی مراجعه نمایید.
