توجد أنظمة التشغيل من الجيل الأول للكمبيوتر وتستمر في التطور بمرور الوقت. في هذه المقالة، سنناقش بعض الأنواع المهمة من أنظمة التشغيل الأكثر استخدامًا.
1. نظام التشغيل الدفعي.
لا يتفاعل مستخدموا نظام التشغيل الدفعي مع الكمبيوتر بشكل مباشر. يقوم كل مستخدم بإعداد وظيفته على جهاز غير متصل بالإنترنت مثل البطاقات المثقوبة وإرسالها إلى مشغل الكمبيوتر. لتسريع المعالجة، يتم تجميع المهام ذات الاحتياجات المماثلة معًا وتشغيلها كمجموعة. يترك المبرمجون برامجهم مع المشغل ثم يقوم المشغل بفرز البرامج ذات المتطلبات المماثلة إلى دفعات.
مشاكل أنظمة التشغيل الدفعي هي:
- عدم وجود تفاعل بين المستخدم والوظيفة.
- غالبًا ما تكون وحدة المعالجة المركزية خاملة، لأن سرعة أجهزة الإدخال / الإخراج الميكانيكية أبطأ من وحدة المعالجة المركزية.
- من الصعب إعطاء الأولوية المطلوبة.
2. أنظمة تشغيل مشاركة الوقت.
مشاركة الوقت هي تقنية تمكن العديد من الأشخاص الموجودين في محطات طرفية مختلفة من استخدام نظام كمبيوتر معين في نفس الوقت. تعد مشاركة الوقت أو تعدد المهام امتدادًا منطقيًا للبرمجة المتعددة. يُطلق على وقت المعالج الذي يتم مشاركته بين عدة مستخدمين في وقت واحد اسم مشاركة الوقت.
يتمثل الاختلاف الرئيسي بين أنواع أنظمة التشغيل الدفعي متعددة البرامج وأنظمة مشاركة الوقت في أنه في حالة أنظمة الدُفعات متعددة البرامج، يكون الهدف هو تعظيم استخدام المعالج، بينما في أنظمة مشاركة الوقت، يكون الهدف هو تقليل وقت الاستجابة.
يتم تنفيذ مهام متعددة بواسطة وحدة المعالجة المركزية (CPU) عن طريق التبديل بينها، ولكن تحدث التبديل بشكل متكرر. وبالتالي، يمكن للمستخدم تلقي استجابة فورية. على سبيل المثال، في معالجة المعاملات، يقوم المعالج بتنفيذ كل برنامج مستخدم في دفعة قصيرة أو كمية من الحساب.
بمعنى، إذا كان عدد المستخدمين موجودين، فيمكن لكل مستخدم الحصول على كمية الوقت. عندما يرسل المستخدم الأمر، يكون وقت الاستجابة في بضع ثوانٍ على الأكثر. يستخدم نظام التشغيل جدولة وحدة المعالجة المركزية (CPU) والبرمجة المتعددة لتزويد كل مستخدم بجزء صغير من الوقت. تم تعديل أنظمة الكمبيوتر التي تم تصميمها بشكل أساسي كنظم دفعات إلى أنظمة مشاركة الوقت.
مزايا أنظمة مشاركة الوقت هي:
- يوفر ميزة الاستجابة السريعة.
- يتجنب ازدواجية البرامج.
- يقلل وقت خمول وحدة المعالجة المركزية.
عيوب أنظمة تشغيل مشاركة الوقت:
- مشكلة الموثوقية.
- مسألة أمن وسلامة برامج وبيانات المستخدم.
- مشكلة اتصال البيانات.
3. نظام التشغيل الموزع.
من أنواع أنظمة التشغيل الأخرى هي نظام التشغيل الموزع. تستخدم الأنظمة الموزعة معالجات مركزية متعددة لخدمة تطبيقات متعددة في الوقت الفعلي ومستخدمين متعددين.
يتم توزيع وظائف معالجة البيانات بين المعالجات وفقًا لذلك. تتواصل المعالجات مع بعضها البعض من خلال خطوط اتصال مختلفة (مثل الحافلات عالية السرعة أو خطوط الهاتف).
يشار إلى هذه على أنها أنظمة مقترنة بشكل فضفاض أو أنظمة موزعة. قد تختلف المعالجات في النظام الموزع من حيث الحجم والوظيفة. تتم الإشارة إلى هذه المعالجات بالمواقع والعُقد وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك.
مزايا نظام التشغيل الموزع:
- باستخدام مرفق مشاركة الموارد، قد يتمكن مستخدم في موقع ما من استخدام الموارد المتاحة في موقع آخر.
- تسريع تبادل البيانات مع بعضها البعض عبر البريد الإلكتروني.
- إذا فشل أحد المواقع في نظام موزع، فمن المحتمل أن تستمر المواقع المتبقية في العمل.
- خدمة أفضل للعملاء.
- تقليل الحمل على الكمبيوتر المضيف.
- الحد من التأخير في معالجة البيانات.
4. نظام تشغيل الشبكة.
يعمل نظام تشغيل الشبكة على خادم ويب ويوفر للخادم القدرة على إدارة البيانات والمستخدمين والمجموعات والأمان والتطبيقات ووظائف الشبكات الأخرى. الغرض الأساسي من نظام تشغيل الشبكة هو السماح بالوصول المشترك إلى الملفات والطابعة بين أجهزة كمبيوتر متعددة في الشبكة، وعادةً ما تكون شبكة المنطقة المحلية (LAN) أو الشبكة الخاصة أو الشبكات الأخرى.
تتضمن أمثلة أنظمة تشغيل الشبكة Microsoft Windows Server 2003 و Microsoft Windows Server 2008 و UNIX و Linux و Mac OS X و Novell NetWare و BSD.
مزايا أنظمة تشغيل الشبكة:
- الخوادم المركزية مستقرة للغاية.
- يتم إدارة الأمن بواسطة الخادم.
- يمكن دمج الترقيات للتقنيات والأجهزة الجديدة بسهولة في النظام.
- يمكن الوصول عن بعد إلى الخوادم من مواقع وأنواع مختلفة من الأنظمة.
عيوب أنظمة تشغيل الشبكة:
- ارتفاع تكلفة شراء وتشغيل الخادم.
- الاعتماد على موقع مركزي لمعظم العمليات.
- مطلوب صيانة وتحديثات منتظمة.
5. نظام التشغيل في الوقت الفعلي.
يُعرَّف نظام الوقت الفعلي بأنه نظام معالجة البيانات يكون فيه الفاصل الزمني المطلوب لمعالجة المدخلات والاستجابة لها صغيرًا جدًا لدرجة أنه يتحكم في البيئة. يُطلق على الوقت الذي يستغرقه النظام للرد على إدخال وعرض المعلومات المحدثة المطلوبة وقت الاستجابة. لذلك في هذه الطريقة، يكون وقت الاستجابة أقل بكثير مقارنة بالمعالجة عبر الإنترنت.
تُستخدم أنظمة الوقت الفعلي عندما تكون هناك متطلبات زمنية صارمة لتشغيل المعالج أو تدفق البيانات ويمكن استخدام أنظمة الوقت الفعلي كجهاز تحكم في تطبيق مخصص.
يجب أن يكون لنظام التشغيل في الوقت الفعلي قيود زمنية محددة جيدًا وثابتة، وإلا فسيفشل النظام. على سبيل المثال ، التجارب العلمية وأنظمة التصوير الطبي وأنظمة التحكم الصناعية وأنظمة الأسلحة والروبوتات وأنظمة التحكم في الحركة الجوية وما إلى ذلك.
هناك نوعان من أنواع أنظمة التشغيل في الوقت الفعلي.
- أنظمة الوقت الحقيقي الصعبة.
تضمن أنظمة الوقت الفعلي الصعبة إكمال المهام الحرجة في الوقت المحدد. في أنظمة الوقت الفعلي الصعب، يكون التخزين الثانوي محدودًا أو مفقودًا ويتم تخزين البيانات في ذاكرة القراءة فقط. في هذه الأنظمة، لا توجد ذاكرة افتراضية تقريبًا.
- أنظمة الوقت الحقيقي الناعمة.
أنظمة الوقت الحقيقي الناعمة أقل تقييدًا. تحظى مهمة الوقت الفعلي الحرجة بالأولوية على المهام الأخرى وتحتفظ بالأولوية حتى تكتمل. تتمتع أنظمة الوقت الفعلي اللينة بفائدة محدودة مقارنة بأنظمة الوقت الفعلي الصعب. على سبيل المثال، الوسائط المتعددة، والواقع الافتراضي، والمشاريع العلمية المتقدمة مثل الاستكشاف تحت سطح البحر وعربات الكواكب، وما إلى ذلك.
