Особливості областей використання

Багатозадачні ОС підрозділяються на три типи відповідно до використаного при їхній розробці критерію ефективності:

• системи пакетної обробки (наприклад, OC EC);
• системи поділу часу (UNIX, VMS, Linux, Windows);
• системи реального часу (QNX, RT/11).

Системи пакетної обробки. Ці системи забезпечують високу продуктивність при обробці великих обсягів інформації, але знижують ефективність роботи користувача в інтерактивному режимі.

Системи пакетної обробки призначалися для рішення завдань в основному обчислювального характеру, не потребуючого швидкого одержання результатів.

Головною метою й критерієм ефективності систем пакетної обробки є максимальна пропускна здатність, тобто рішення максимального числа завдань в одиницю часу. Для досягнення цієї мети в системах пакетної обробки використаються наступна схема функціонування: на початку роботи формується пакет завдань, кожне завдання містить вимоги до системних ресурсів; із цього пакета завдань формується мультипрограмна суміш, тобто безліч одночасно виконуваних завдань. Для одночасного виконання вибираються завдання (кожне завдання має свої ї вимоги до ресурсів) таким чином, щоб забезпечувалося збалансоване завантаження всіх будов обчислювальної машини; так, наприклад, у мультипрограмній суміші бажано одночасна присутність обчислювальних завдань і завдань із інтенсивним вводом-виводом. Таким чином, вибір нового завдання з пакета завдань залежить від внутрішньої ситуації, що складається в системі, тобто вибирається "вигідне" завдання.

Отже, у таких ОС неможливо гарантувати виконання того або іншого завдання протягом певного періоду часу. У системах пакетної обробки перемикання процесора з виконання одного завдання на виконання іншого відбувається тільки у випадку, якщо активне завдання саме відмовляється від процесора, наприклад, через необхідність виконати операцію вводу-виводу. Тому одне завдання може надовго зайняти процесор, що унеможливлює виконання інтерактивних завдань.

Таким чином, взаємодія користувача з обчислювальною машиною, на якій установлена система пакетної обробки, зводиться до того, що він приносить завдання, віддає його диспетчерові-операторові, а наприкінці дня, після виконання всього пакета завдань, одержує результат. Очевидно, що такий порядок знижує ефективність роботи користувача.

Системи поділу часу покликані виправити основний недолік систем пакетної обробки - ізоляцію користувача-програміста від процесу виконання його завдань.

Кожному користувачеві системи поділу часу надається термінал, з якого він може вести діалог зі своєю програмою. Тому що в системах поділу часу кожному завданню виділяється тільки квант процесорного часу, жодне завдання не займає процесор надовго, і час відповіді виявляється прийнятним. Якщо квант обраний досить невеликим, то у всіх користувачів, що одночасно працюють на одній і тій же машині, складається враження, що кожний з них одноосібно використає машину.

Ясно, що системи поділу часу мають меншу пропускну здатність, ніж системи пакетної обробки, тому що на виконання приймається кожне запущене користувачем завдання, а не те, котре "вигідне" системі, і, крім того, є накладні витрати обчислювальної потужності на більше часте перемикання процесора із завдання на завдання. Критерієм ефективності систем поділу часу є не максимальна пропускна здатність, а зручність й ефективність роботи користувача.

Системи реального часу застосовуються для керування різними технічними об'єктами, такими, наприклад, як верстат, супутник, наукова експериментальна установка або технологічні процеси, такими, як гальванічна лінія, доменний процес і т.п.

У всіх цих випадках існує гранично припустимий час, протягом якого повинна бути виконана та або інша програма, що управляє об'єктом, у противному випадку може відбутися аварія: супутник вийде із зони видимості, експериментальні дані, що надходять із датчиків, будуть загублені, товщина гальванічного покриття не буде відповідати нормі.

Таким чином, критерієм ефективності для систем реального часу є їхня здатність витримувати заздалегідь задані інтервали часу між запуском програми й одержанням результату (керуючого впливу). Цей час називається часом реакції системи, а відповідна властивість системи - реактивністю. Для цих систем мультипрограмна суміш являє собою фіксований набір заздалегідь розроблених програм, а вибір програми на виконання здійснюється виходячи з поточного стану об'єкта або відповідно до розкладу планових робіт.

Деякі операційні системи можуть сполучати в собі властивості систем різних типів, наприклад, частина завдань може виконуватися в режимі пакетної обробки, а частина - у режимі реального часу або в режимі поділу часу. У таких випадках режим пакетної обробки часто називають фоновим режимом.