Hình thức trước đây của máy tính là máy tính lớn, nơi chúng bị thiếu trong quá trình hoạt động của hệ điều hành và các loại hệ điều hành. Trong các máy tính lớn, mỗi cá nhân chịu trách nhiệm riêng trong một khoảng thời gian cụ thể và họ cần tiếp cận máy có thông tin và chương trình, có thể được viết trên thẻ giấy, băng giấy hoặc băng từ khác. Sau đó, chương trình đã soạn sẽ được đưa vào máy. Sau đó, máy sẽ hoạt động cho đến khi hoàn thành hoặc thu gọn chương trình. Đầu ra của các chương trình sẽ được gỡ lỗi thông qua đèn bảng điều khiển, chuyển đổi các loại công tắc hoặc bằng cách sử dụng mặt số bảng điều khiển.

Nhưng với những chiếc máy này, thời gian cần thiết để chạy các chương trình ngày càng giảm và thời gian giao thiết bị cho người tiếp theo sẽ tăng lên. Do đó, phải có một giám sát tự động, thời gian vận hành tối thiểu và kích thước máy nhỏ hơn. Tất cả các tính năng này đã dẫn đến con đường phát triển của hệ điều hành. Vì vậy, hãy cho chúng tôi biết chính xác hệ điều hành là, chức năng của nó và các loại hệ điều hành khác nhau .

Hệ thống vận hành là gì?

Tên hệ điều hành tương ứng với nó là tập hợp nhiều phần mềm quản lý tài nguyên phần cứng của máy tính và cung cấp các dịch vụ tập thể cho người dùng. Các loại Hệ điều hành Máy tính đề cập đến tập hợp các loại phần mềm khác nhau. Mỗi máy tính sở hữu một hệ điều hành để chạy các chương trình khác có trong nó.

Hệ điều hành cơ bản

“các dạng năng lượng tái tạo khác nhau ”

Hệ điều hành ngày nay vì nó được quan sát thấy trong nhiều thiết bị khác nhau, từ máy tính cá nhân đến điện thoại di động, đặc biệt là điện thoại thông minh. Ví dụ: hầu hết mọi điện thoại thông minh đều sử dụng hệ điều hành android mới nhất .

Bất kỳ hệ điều hành nào cũng thực hiện một số tác vụ cơ bản như nhận dạng dữ liệu đầu vào từ bàn phím, gửi đầu ra đến màn hình hiển thị, lưu giữ các tệp và thư mục của đĩa và điều khiển các thiết bị ngoại vi như máy in. Hệ điều hành có thể thực hiện một tác vụ hoặc thao tác đơn lẻ cũng như nhiều tác vụ hoặc thao tác bất kỳ lúc nào.

Kiến trúc của các loại hệ điều hành

Hệ điều hành kiểm soát tài nguyên phần cứng của máy tính. Kernel và shell là những phần của hệ điều hành thực hiện các hoạt động thiết yếu.

Kiến trúc hệ điều hành

Khi người dùng đưa ra các lệnh để thực hiện bất kỳ hoạt động nào, yêu cầu sẽ chuyển đến phần shell, phần này còn được gọi là trình thông dịch. Sau đó, phần shell sẽ dịch chương trình của con người thành mã máy và sau đó chuyển yêu cầu đến phần kernel.

Khi kernel nhận được yêu cầu từ shell, nó sẽ xử lý yêu cầu đó và hiển thị kết quả trên màn hình. Kernel còn được gọi là trái tim của hệ điều hành vì mọi hoạt động đều được thực hiện bởi nó.

Vỏ

Vỏ là một phần của phần mềm được đặt giữa người dùng và hạt nhân, và nó cung cấp các dịch vụ của hạt nhân. Do đó, shell hoạt động như một trình thông dịch để chuyển đổi các lệnh từ người dùng sang mã máy. Vỏ hiện diện trong các loại hệ điều hành khác nhau gồm hai loại: vỏ dòng lệnh và vỏ đồ họa.

Các trình bao dòng lệnh cung cấp giao diện dòng lệnh trong khi các trình bao dòng đồ họa cung cấp giao diện người dùng đồ họa. Mặc dù cả hai shell đều thực hiện các hoạt động, nhưng shell giao diện người dùng đồ họa hoạt động chậm hơn shell giao diện dòng lệnh.

Các loại vỏ

Vỏ korn
Vỏ Bourne
Vỏ C
Vỏ POSIX

Kernel

Kernel là một phần của phần mềm. Nó giống như một cầu nối giữa vỏ và phần cứng. Nó chịu trách nhiệm chạy các chương trình và cung cấp quyền truy cập an toàn vào phần cứng của máy. Kernel được sử dụng để lập lịch, tức là nó duy trì một bảng thời gian cho tất cả các tiến trình. Và các loại nhân được liệt kê như sau:

Nhân nguyên khối
Microkernels
Hạt nhân
Hạt nhân lai

Chức năng Hệ điều hành Máy tính

Hệ điều hành thực hiện các chức năng sau:

Quản lý bộ nhớ
Quản lý công việc hoặc quy trình
Quản lý lưu trữ
Quản lý thiết bị hoặc đầu vào / đầu ra
Kernel hoặc lập lịch

Quản lý bộ nhớ

Quản lý bộ nhớ là quá trình quản lý bộ nhớ máy tính. Bộ nhớ máy tính có hai loại: bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ. Phần bộ nhớ cho các chương trình và phần mềm được cấp phát sau khi giải phóng không gian bộ nhớ.

Quản lý bộ nhớ hệ điều hành

Quản lý bộ nhớ rất quan trọng đối với hệ điều hành liên quan đến đa nhiệm, trong đó hệ điều hành yêu cầu chuyển đổi không gian bộ nhớ từ tiến trình này sang tiến trình khác. Mỗi chương trình đều yêu cầu một số không gian bộ nhớ để thực thi nó, được cung cấp bởi đơn vị quản lý bộ nhớ. Một CPU bao gồm hai các loại mô-đun bộ nhớ : bộ nhớ ảo và bộ nhớ vật lý. Bộ nhớ ảo là bộ nhớ RAM và bộ nhớ vật lý là bộ nhớ đĩa cứng. Hệ điều hành quản lý không gian địa chỉ bộ nhớ ảo, và việc gán bộ nhớ thực được theo sau bởi địa chỉ bộ nhớ ảo.

Trước khi thực hiện các lệnh, CPU sẽ gửi địa chỉ ảo đến đơn vị quản lý bộ nhớ. Sau đó, MMU gửi địa chỉ vật lý đến bộ nhớ thực và sau đó bộ nhớ thực phân bổ không gian cho các chương trình hoặc dữ liệu.

Quản lý Tác vụ hoặc Quy trình

Quản lý quy trình là một thể hiện của một chương trình đang được thực thi. Quá trình này bao gồm một số phần tử, chẳng hạn như mã định danh, bộ đếm chương trình, bộ nhớ con trỏ và dữ liệu ngữ cảnh, v.v. Quy trình thực sự là một thực thi các hướng dẫn đó.

Quản lý quy trình

Có hai loại phương pháp quy trình: quy trình đơn và phương pháp đa nhiệm. Phương pháp quy trình duy nhất xử lý một ứng dụng duy nhất đang chạy tại một thời điểm. Phương pháp đa nhiệm cho phép nhiều quy trình cùng một lúc.

Quản lý lưu trữ

Quản lý lưu trữ là một chức năng của hệ điều hành xử lý việc cấp phát dữ liệu trong bộ nhớ. Hệ thống bao gồm các loại thiết bị nhớ khác nhau, chẳng hạn như bộ nhớ lưu trữ chính (RAM), bộ nhớ lưu trữ thứ cấp, (Đĩa cứng) và bộ nhớ lưu trữ cache.

“cách động cơ không chổi than hoạt động ”

Hướng dẫn và dữ liệu được đặt trong bộ nhớ lưu trữ chính hoặc bộ nhớ đệm, được tham chiếu bởi chương trình đang chạy. Tuy nhiên, dữ liệu sẽ bị mất khi nguồn điện bị cắt. Bộ nhớ phụ là thiết bị lưu trữ vĩnh viễn. Hệ điều hành phân bổ nơi lưu trữ khi các tệp mới được tạo và yêu cầu truy cập bộ nhớ được lên lịch.

Quản lý thiết bị hoặc đầu vào / đầu ra

Trong kiến trúc máy tính, sự kết hợp giữa CPU và bộ nhớ chính là bộ não của máy tính, và nó được quản lý bởi các tài nguyên đầu vào và đầu ra. Con người tương tác với máy móc bằng cách cung cấp thông tin thông qua các thiết bị I / O.

Các trưng bày , bàn phím, máy in và chuột là các thiết bị I / O. Việc quản lý tất cả các thiết bị này ảnh hưởng đến thông lượng của hệ thống, do đó, quản lý đầu vào và đầu ra của hệ thống là trách nhiệm chính của hệ điều hành

Lập lịch trình

Lập lịch của hệ điều hành là một quá trình kiểm soát và ưu tiên các thông điệp được gửi đến bộ xử lý. Hệ điều hành duy trì một lượng công việc liên tục cho bộ xử lý và do đó cân bằng khối lượng công việc. Kết quả là, mỗi quá trình được hoàn thành trong một khung thời gian quy định.

Do đó, lập lịch là rất quan trọng trong các hệ thống thời gian thực. Bộ lập lịch chủ yếu có ba loại:

Bộ lập lịch dài hạn
Lập lịch ngắn hạn
Lịch trình trung hạn

Các loại hệ điều hành

Về cơ bản, hệ điều hành máy tính về cơ bản được phân loại thành hai loại:

Các loại hệ điều hành

Hệ điều hành bình thường
Hệ điều hành thời gian thực

Hệ điều hành bình thường

Hệ điều hành bình thường được phân loại thành hai loại:

- Hệ điều hành giao diện người dùng ký tự
- Hệ điều hành giao diện người dùng đồ họa

GUI và CUI

Hệ điều hành giao diện người dùng ký tự (CUI)

Hệ điều hành CUI là hệ điều hành dựa trên văn bản, được sử dụng để tương tác với phần mềm hoặc tệp bằng cách nhập các lệnh để thực hiện các tác vụ cụ thể. Hệ điều hành dòng lệnh chỉ sử dụng bàn phím để nhập lệnh. Hệ điều hành dòng lệnh bao gồm DOS và UNIX . Hệ điều hành dòng lệnh nâng cao nhanh hơn hệ điều hành GUI nâng cao.

Hệ điều hành giao diện người dùng đồ họa (GUI)

Hệ điều hành giao diện chế độ đồ họa là hệ điều hành dựa trên chuột (Hệ điều hành Windows, LINUX), trong đó người dùng thực hiện các tác vụ hoặc thao tác mà không cần nhập lệnh từ bàn phím. Các tệp hoặc biểu tượng có thể được mở hoặc đóng bằng cách nhấp vào chúng bằng nút chuột.

Ngoài ra, chuột và bàn phím được sử dụng để điều khiển hệ điều hành GUI cho một số mục đích. Hầu hết các dự án dựa trên nhúng được phát triển trên hệ điều hành này. Hệ điều hành GUI nâng cao chậm hơn hệ điều hành dòng lệnh.

Hệ điều hành thời gian thực

Hệ điều hành thời gian thực còn được gọi là hệ điều hành đa nhiệm. Hệ điều hành thông thường chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên phần cứng của máy tính. RTOS thực hiện những tác vụ này, nhưng nó được thiết kế đặc biệt để chạy các ứng dụng vào một thời điểm đã lên lịch hoặc chính xác với độ tin cậy cao.

RTOS

Hệ điều hành thời gian thực được thiết kế cho các ứng dụng thời gian thực, chẳng hạn như hệ thống nhúng, rô bốt công nghiệp, thiết bị nghiên cứu khoa học, v.v. Có nhiều loại hệ điều hành khác nhau trong thời gian thực, chẳng hạn như hệ điều hành thời gian thực mềm và hệ điều hành thời gian thực cứng.

Ví dụ về RTOS

Linux
VxWorks
TRON
Windows CE

Hệ thống thời gian thực cứng

Hệ thống thời gian thực cứng là một hệ thống hằng số thời gian thuần túy. Đối với một hệ điều hành thời gian thực cứng, việc hoàn thành nhiệm vụ trong thời hạn là rất quan trọng để hệ thống hoạt động hiệu quả.

Ví dụ: đối với một đầu vào nhất định, nếu người dùng mong đợi kết quả đầu ra sau 10 giây, thì hệ thống sẽ xử lý dữ liệu đầu vào và đưa ra kết quả chính xác sau 10 giây. Ở đây, thời hạn là 10 giây và do đó, hệ thống sẽ không đưa ra kết quả sau giây thứ 11 hoặc giây thứ 9.

Do đó, các hệ thống thời gian thực cứng được sử dụng trong quân đội và quốc phòng.

Mềm mại Hệ thống thời gian thực

Đối với một hệ thống thời gian thực mềm, việc đáp ứng thời hạn không phải là bắt buộc đối với mọi nhiệm vụ. Do đó, một hệ thống thời gian thực mềm có thể bỏ lỡ thời hạn một hoặc hai giây. Tuy nhiên, nếu hệ thống luôn bỏ lỡ thời hạn, điều này sẽ làm giảm hiệu suất của hệ thống. Máy tính, hệ thống âm thanh và video là những ví dụ về hệ thống thời gian thực mềm. Ngày nay, Android đang được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng như máy mở cổng tự động .

Ngoài ra, còn rất nhiều các loại hệ điều hành khác nhau trên máy tính cùng với những ưu nhược điểm của chúng. Một số loại có thể được giải thích như sau:

Hệ điều hành hàng loạt

Các cá nhân hoạt động trong hệ điều hành lô sẽ không có giao tiếp trực tiếp với máy tính. Mỗi cá nhân thiết lập nhiệm vụ của họ trên bất kỳ thiết bị ngoại tuyến nào như thẻ đục lỗ và sau đó tải thông tin đã chuẩn bị vào máy tính. Để nâng cao tốc độ xử lý, các tác vụ có kiểu hoạt động tương tự được nhóm lại với nhau và chúng được vận hành như một nhóm duy nhất.

Các máy này thực hiện các hoạt động bằng cách sử dụng người vận hành và người vận hành sẽ thực hiện thao tác sắp xếp các chương trình có cùng chức năng thành các lô. Đây là một trong những hệ điều hành được triển khai rộng rãi.

Ưu điểm

Có thể dễ dàng xử lý một lượng lớn công việc lặp đi lặp lại
Những người dùng khác nhau có thể dễ dàng phân chia hệ thống hàng loạt của họ
Thời gian không hoạt động trong hệ thống lô này là rất ít
Bộ xử lý có thể dễ dàng biết được thời gian hoàn thành một tác vụ khi chúng được tải vào máy ở định dạng hàng đợi

Nhược điểm

Hệ điều hành hàng loạt hơi đắt
Quá trình gỡ lỗi phức tạp
Chỉ những người có kinh nghiệm mới nên vận hành hệ thống này

Các loại hệ điều hành phân tán

Hệ điều hành phân tán là cải tiến hiện đại trong miền máy tính. Loại hệ thống này được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới cùng với tốc độ cực nhanh. Các máy tính độc lập khác nhau được kết nối với nhau sẽ có giao tiếp giữa chúng thông qua hệ điều hành phân tán này. Mỗi hệ thống tự trị đều có các đơn vị xử lý và bộ nhớ riêng. Các hệ thống này cũng được gọi là hệ thống kết hợp lỏng lẻo và chúng có nhiều kích cỡ và hoạt động khác nhau.

Ưu điểm quan trọng của loại hệ điều hành này là các cá nhân có thể có khả năng truy cập vào phần mềm hoặc tài liệu không có trong hệ điều hành hiện tại nhưng tồn tại trên các hệ thống khác có kết nối trong hệ thống hiện tại. Điều này có nghĩa là tồn tại khả năng truy cập từ xa bên trong các thiết bị được kết nối trong hệ thống.

“bộ chỉnh lưu hoạt động như thế nào ”

Tùy thuộc vào sự sắp xếp của các nút khác nhau, có nhiều các loại hệ điều hành phân tán và đó là:

Ngang hàng - Hệ thống này bao gồm các nút có những người tham gia chia sẻ dữ liệu giống hệt nhau. Toàn bộ chức năng được chia sẻ trên tất cả các nút. Các nút có giao tiếp với những người khác được gọi là tài nguyên được chia sẻ. Điều này có thể đạt được thông qua một mạng lưới.

Máy khách / Máy chủ - Trong hệ thống máy khách / máy chủ, yêu cầu được gửi bởi máy khách được cung cấp bởi hệ thống máy chủ. Hệ thống máy chủ chỉ có khả năng cung cấp dịch vụ cho nhiều máy khách tại một thời điểm khi máy khách chỉ liên hệ với một máy chủ. Các thiết bị máy khách và máy chủ sẽ có giao tiếp thông qua một mạng và do đó chúng được phân loại là hệ thống phân tán.

Ưu điểm

Chia sẻ dữ liệu có thể được thực hiện theo cách hợp lý khi toàn bộ các nút có kết nối với nhau
Quá trình thêm các nút bổ sung rất đơn giản và cấu hình có thể dễ dàng mở rộng theo yêu cầu
Sự cố của một nút không làm hỏng các nút khác. Tất cả các nút khác có thể thiết lập giao tiếp với nhau

Nhược điểm

Cung cấp bảo mật nâng cao cho tất cả các kết nối và nút có phần phức tạp
Tại thời điểm truyền các nút, một số dữ liệu có thể bị mất
Khi so sánh với hệ thống người dùng cá nhân, ở đây việc quản lý cơ sở dữ liệu khá phức tạp
Trong khi truyền dữ liệu từ tất cả các nút, có thể xảy ra quá tải dữ liệu

Hệ điều hành chia sẻ thời gian

Đây là quy trình cho phép kết nối cho những người khác nhau ở các vị trí khác nhau để chia sẻ một hệ thống cụ thể tại một thời điểm. Loại hệ điều hành này được biểu thị là sự mở rộng hợp lý của đa chương trình. Tên chia sẻ thời gian tương ứng với thời gian của bộ xử lý được chia sẻ cho các cá nhân khác nhau cùng một lúc. Sự khác biệt chính giữa các hệ điều hành chia sẻ theo lô và theo thời gian là thời gian phản hồi và sử dụng bộ xử lý.

Trong hệ thống theo lô, chỉ thị chính là tăng cường sử dụng bộ xử lý trong khi trong hệ điều hành chia sẻ thời gian, chỉ thị là giảm thời gian phản hồi.

Các tác vụ khác nhau được thực hiện bởi CPU bằng cách chuyển đổi qua lại, trong khi các công tắc này diễn ra thường xuyên. Do đó, mọi người dùng có thể nhận được phản hồi nhanh chóng.

Ví dụ, trong phương thức giao dịch, bộ xử lý vận hành mọi chương trình riêng lẻ trong một khoảng thời gian rất ngắn. Vì vậy, khi có ‘n’ cá nhân, mỗi người có thể nhận được khoảng thời gian của họ. Khi lệnh được gửi, sau đó sẽ có phản hồi nhanh chóng. Hệ điều hành này hoạt động dựa trên lập lịch đa chương trình và bộ xử lý để phân bổ mọi cá nhân với một khoảng thời gian tương ứng. Các hệ điều hành ban đầu được phát triển theo lô nay đã được nâng cấp lên hệ thống chia sẻ thời gian.

Một số ưu điểm và nhược điểm của hệ điều hành chia sẻ thời gian là:

Ưu điểm

Trả lời nhanh
Loại bỏ trùng lặp phần mềm
Thời gian nhàn rỗi của bộ xử lý tối thiểu

Nhược điểm

Độ tin cậy là mối quan tâm chính
Cả dữ liệu và chương trình đều được cung cấp bảo mật nâng cao
Giao tiếp dữ liệu là vấn đề

Các loại hệ điều hành đa người dùng

Nó là một phương thức của hệ điều hành mà nó cho phép những người dùng khác nhau kết nối và hoạt động trên một hệ điều hành duy nhất. Mọi người tương tác với nó bằng cách sử dụng máy tính hoặc thiết bị đầu cuối cung cấp khả năng truy cập qua mạng hoặc các thiết bị như máy in. Loại hệ điều hành này cần phải có giao tiếp nâng cao với tất cả người dùng theo cách tiếp cận cân bằng. Điều này là do khi một biến chứng xảy ra từ một người, nó sẽ không ảnh hưởng đến những người dùng khác trong chuỗi.

Đặc trưng

Tàng hình - Điều này diễn ra ở đầu dưới giống như định dạng đĩa và các định dạng khác
Xử lý dữ liệu back end - Khi không có cơ hội xử lý dữ liệu từ front end, điều này cho phép xử lý dữ liệu back end
Chia sẻ tài nguyên - Có thể chia sẻ nhiều thiết bị khác nhau như đĩa cứng, trình điều khiển hoặc máy in và cũng có thể chia sẻ tệp hoặc tài liệu
Đa xử lý

Chủ yếu có ba các loại hệ điều hành đa người dùng và chúng được giải thích như sau:

Hệ điều hành phân tán

Nó là sự phân loại của các thiết bị khác nhau được đặt trên các hệ thống máy tính khác nhau giao tiếp, hoạt động và phối hợp với một hệ thống nhất quán duy nhất cho từng cá nhân. Và thông qua một hệ thống mạng, người dùng có thể thiết lập giao tiếp. Tại đây, các tài nguyên được chia sẻ theo cách tiếp cận mà các yêu cầu khác nhau có thể được quản lý và mọi yêu cầu rõ ràng có thể được đảm bảo ở cuối. Các ứng dụng di động và ngân hàng kỹ thuật số là những ví dụ được vận hành thông qua một hệ điều hành phân tán.

Hệ thống cắt lát thời gian

Ở đây, mỗi người dùng cá nhân được chỉ định với một khoảng thời gian xử lý ngắn có nghĩa là đối với mọi chức năng, một khoảng thời gian nào đó sẽ được phân bổ. Các phân đoạn thời gian này dường như là tối thiểu. Nhiệm vụ phải được vận hành được xác định bởi thiết bị nội bộ có tên là bộ lập lịch. Điều này xác định và vận hành chức năng dựa trên các mức độ ưu tiên được chỉ định.

Trong số các cá nhân được kết nối, hệ điều hành xử lý các yêu cầu của người dùng. Đây là chức năng độc quyền trong hệ điều hành cắt thời gian mà không có ở bất kỳ hệ điều hành nào khác. Ví dụ, máy tính lớn.

Hệ thống đa xử lý

Ở đây, cùng một lúc, hệ thống sử dụng nhiều bộ xử lý. Do toàn bộ bộ xử lý hoạt động theo hệ quả, nên thời gian thực hiện để hoàn thành tác vụ sẽ nhanh hơn so với loại hệ điều hành dành cho một người dùng. Kịch bản chung nhất của loại này là hệ điều hành windows nơi nó có thể xử lý nhiều tác vụ cùng lúc như chơi nhạc, làm việc với excel, tài liệu word, duyệt web và nhiều tác vụ khác. Nhiều ứng dụng hơn có thể được thực hiện mà không ảnh hưởng đến hiệu quả của những ứng dụng khác.

Ưu điểm

Ưu điểm của hệ điều hành nhiều người dùng là

Phân phối tài nguyên dễ dàng
Sao lưu dữ liệu cực cao
Được sử dụng trong thư viện
Loại bỏ bất kỳ loại gián đoạn nào
Cải thiện tốc độ và hiệu quả
Được triển khai trong các ứng dụng thời gian thực

Nhược điểm

Nhược điểm của hệ điều hành nhiều người dùng là

Vì nhiều máy tính hoạt động trên một hệ thống, nó có thể cho phép vi rút xâm nhập vào hệ thống một cách dễ dàng
Quyền riêng tư và bảo mật trở thành một vấn đề
Việc tạo nhiều tài khoản trong một hệ thống đôi khi có thể rủi ro và phức tạp

Ngoài những hệ điều hành này, còn tồn tại nhiều loại hệ điều hành khác và đó là:

Hệ điều hành mạng
Hệ điều hành đa nhiệm
Hệ điều hành nhóm
Hệ điều hành thời gian thực
Hệ điều hành Linux
hệ điều hành Mac

Vì vậy, đây là tất cả về khái niệm chi tiết của các loại hệ điều hành khác nhau. Chúng ta đã xem qua các khái niệm về Hệ điều hành làm việc, kiến trúc, các loại, ưu điểm và nhược điểm. Vì vậy, đây là một câu hỏi rất đơn giản dành cho tất cả những độc giả nhiệt tình: ưu điểm của hệ điều hành Linux so với Windows ?