Классификация и предварительный обзор операционных систем
1.2. Классификация и предварительный обзор операционных систем
В изданиях, упомянутых выше, классификация совмещается с историческим обзором, показывающим, как со временем увеличивались ресурсы вычислительных систем и соответственно усложнялись функции управления ими. Наряду с этим, нам представляется интересным провести классификацию также и в одном (сегодняшнем) временном срезе.
Мы будем классифицировать ОС по количеству пользователей и количеству задач (процессов), одновременно управляемых системой. Чем вызывается стремление увеличить эти показатели?
Доводы за многопользовательский режим составляют две группы. Во-первых, возьмем на себя смелость утверждать, что сегодня персональный компьютер возможен только как игрушка. Профессиональный программист или пользователь ЭВМ не может сегодня работать на персональном компьютере - он может (и должен) работать на сколь угодно интеллектуальном персональном терминале в глобальной компьютерной сети. Естественно, что стоимость обработки данных в такой сети может быть существенно снижена при концентрации программ и данных, относящихся к одному, например, проекту или предприятию, в одном узле этой сети с обеспечением доступа к ним всех пользователей этой информации. Во-вторых, в 70-е годы состояние средств вычислительной техники и их программного обеспечения позволило специалистам вывести правило о том, что при линейном возрастании стоимости вычислительной системы ее возможности возрастают в квадрате [8]. В середине 80-х годов это правило было нарушено из-за значительного снижения стоимости ПЭВМ за счет их массового производства, но в настоящее время технологии производства компонентов больших ЭВМ (мейнфреймов) по стоимостному показателю сравнялись с ПЭВМ [22, 28], и это правило вновь становится актуальным. Но более мощную вычислительную систему один пользователь будет просто не в состоянии загрузить - отсюда и необходимость в многопользовательском режиме.
Многозадачность (синоним: мультипрограммирование - "режим работы, предусматривающий поочередное выполнение двух или более программ одним процессором" [4]) при ее возникновении была обусловлена стремлением наиболее полно использовать ресурсы. При работе системы в пакетном режиме целью, к которой стремится ОС, является повышение пропускной способности - обслуживание как можно большего числа заданий в единицу времени. Поскольку аппаратная архитектура большинства вычислительных систем допускает параллельное функционирование центрального процессора и каналов ввода-вывода, очевидным представляется программное решение, использующее это распараллеливание: один процесс выполняется на центральном процессоре, в то время как другой (другие) работает с каналом (каналами) ввода-вывода. С заменой перфокарточных и перфоленточных устройств ввода на терминалы стал активно развиваться интерактивный режим. Понятие "задание" (job) сменяется понятием "сеанс" (session). В отличие от задания, в котором исходные данные готовились до начала выполнения программы и вводились в ЭВМ вместе с программой, в сеансе эти данные вводятся уже в ходе выполнения, зачастую они просто не могут быть подготовлены заранее. Пока в одном сеансе происходит подготовка и ввод данных, система может обслуживать другие сеансы. Поскольку ввод данных, выполняемый оператором или пользователем, - процесс очень медленный, уровень мультипрограммирования (количество параллельно выполняемых процессов) в такой системе значительно повышается. При управлении ресурсами в интерактивном режиме на передний план выдвигается цель справедливого обслуживания: обеспечение минимальной дисперсии времени ответа системы на ввод данных пользователем и приемлемого времени ожидания ответа.
Разновидностью интерактивного режима можно считать вычисления в режиме клиент/сервер [25]. В этом режиме управление каким-либо ресурсом (например, базой данных) осуществляется отдельным процессом (возможно, и отдельным компьютером в сети) - сервером. Приложения-клиенты - для получения доступа к ресурсу обращаются к серверу. При любой обработке данных имеются три основных уровня манипулирования данными, как показано на рисунке 1.2:
- хранение данных;
- бизнес-логика, т.е. выборка и обработка данных для нужд прикладной задачи;
- представление данных и результатов обработки конечному пользователю.
