Operating System-ऑपरेटिंग सिस्टम

ऑपरेटिंग सिस्टम-Operating System

जैसा कि नाम से पता चलता है, एक ऑपरेटिंग सिस्टम (Operating System) एक प्रकार का सॉफ्टवेयर है जिसके बिना आप कंप्यूटर को संचालित या चला नही सकते हैं। यह कंप्यूटर हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर पर इंस्टाल किये गये एप्लीकेशन प्रोग्राम के बीच मध्यस्थ या अनुवाद प्रणाली के रूप में कार्य करता है। दूसरे शब्दों में, आप कंप्यूटर प्रोग्रामों के बीच संबंध स्थापित करने के लिए एक माध्यम के साथ सीधे उपयोग नही कर सकते हैं।

इसके अलावा, यह कंप्यूटर उपयोगकर्ता  और कंप्यूटर हार्डवेयर के बीच एक मध्यस्थ भी है क्योंकि यह एक मानक उपयोगकर्ता  इंटरफ़ेस प्रदान करता है जिसे आप अपने कंप्यूटर पर स्विच करने के बाद अपने कंप्यूटर स्क्रीन पर देखते हैं। उदाहरण के लिए विंडोज और मैक ओएस भी ऑपरेटिंग सिस्टम है जो एक ग्राफ़िकल इंटरफ़ेस प्रदान करते हैं जिसमे आइकॉन और चित्र होते हैं ताकि उपयोगकर्ता एक साथ कई फाइलों और एप्लीकेशन तक पहुँच सकें।

इसलिए, हालाँकि ऑपरेटिंग सिस्टम स्वयं एक प्रोग्राम या सॉफ्टवेर है, यह उपयोगकर्ताओं को सिस्टम पर अन्य प्रोग्राम या एप्लीकेशन चलने की अनुमति देता है। हम कह सकते हैं कि यह आपके कंप्यूटर को चलाने के लिये परदे के पीछे का काम है।

ऑपरेटिंग सिस्टम के प्रमुख कार्य-Major Functions of Operating System:

इसके प्रमुख कार्य इस प्रकार हैं:

• मेमोरी मैनेजमेंट
• प्रोसेसर मैनेजमेंट
• डिवाइस / हार्डवेयर मैनेजमेंट
• रन सॉफ्टवेयर एप्लीकेशन
• डेटा मैनेजमेंट
• सिस्टम के स्वास्थ्य का मुल्यांकन -Evaluates the System’s Health
• यूजर इंटरफ़ेस प्रदान करना-Provides user interface
• I/O मैनेजमेंट-I/O Management
• सिक्यूरिटी-Security
• टाइम मैनेजमेंट-Time Management
• डेडलॉक प्रिवेंशन-Deadlock Prevention
• इंटरप्ट हैंडलिंग-Interrupt Handling

१. मेमोरी मैनेजमेंट-Memory Management

यह प्राइमरी और सेकेंडरी मेमोरी जैसे रैम, रोम, हार्ड डिस्क, पेन ड्राइव आदि दोनों को मैनेज करता है। यह विभिन्न प्रक्रियाओं के लिए मेमोरी स्पेस के आवंटन और डीलोकेशन की जाँच करता है और तय करताहै। जब कोई उपयोगकर्ता किसी सिस्टम के साथ इंटरैक्ट करता है, तो CPU को संचालन पढ़ना या लिखना माना जाता है, इस मामले में, ओएस प्रोग्राम निर्देशों और डेटा को रैम में लोड करने के लिए आवंटित की जाने वाली ममोरी की मात्रा तय करता है। इस कार्यक्रम के समाप्त होने के बाद, स्मृति क्षेत्र फिर से मुक्त हो जाता है और ओएस द्वारा अन्य कार्यक्रमों को आवंटित करने के लिए तैयार होता है।

२. प्रोसेसर मैनेजमेंट-Processor Management

यह रोसस्सर मैनेजमेंट की सुबिधा देता है, जहाँ यह प्रोसेसर तक पहुँचाने के लिए प्रक्रियाओं के क्रम को तय करता है और साथ ही प्रत्येक प्रक्रिया के लिए आवंटित किये जाने वाले प्रसंस्करण समय को भी तय करता है। इसके अलावा, यह प्रक्रियाओं की स्थिति की निगरानी करता है, जब कोई प्रक्रिया निष्पादित होती है तो प्रोसेसर को मुक्त करता है और फिर इसे एक नहीं प्रक्रिया में आवंटित करता है।

३. डिवाइस/हार्डवेयर प्रबंधन-Device/ hardware Management

ओपेरातिंग सिस्टम में डिवाइस को प्रबंधित करने के लिए ड्राइवर भी होते हैं। ड्राइवर एक प्रकार का अनुवाद सॉफ्टवेयर है जो ओपेरातिंग सिस्टम को उपकरणों के साथ संचार करने की अनुमति देता है, और विभिन्न उपकरणों के लिए अलग-अलग ड्राइवर होते हैं क्योंकि प्रत्येक डिवाइस एक अलग भाषा बोलता है।

४. सॉफ्टवेयर एप्लीकेशन चलाना-Ru Software applications

यह विशिष्ट कार्यों को करने के लिए विकसित सॉफ्टवेयर एप्लीकेशन को चलाने या उपयोग करने के लिए वातावरण प्रदान करता है, उदाहरण के लिए, एमएस वर्ड, एमएस एक्सेल, फोटोशॉप आदि।

५. डेटा प्रबंधन-Data Management

यह डेटा प्रबंधन के लिए निर्देशिकाओं की पेशकश और प्रदर्शित करके डेटा प्रबंधन में मदद करता है। आप फाइलों, फोल्डरों को देख सकते हैं और उनमें हेरफेर कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, आप किसी फ़ाइल या फोल्डर को स्थानांतरित, कॉपी, नाम या नाम बदल सकते हैं, हटा सकते हैं।

६. सिस्टम के स्वास्थ्य का मूल्यांकन करना-Evaaluates the system’s health

यह हमें सिस्टम के हार्डवेयर के प्रदर्शन के बारे में एक विचार देता है। उदाहरण के लिए, आप देख सकते हैं कि सीपीयू कितना व्यस्त है, हार्ड डिस्क से डेटा कितनी तेज़ी से प्राप्त होता है आदि।

७. यूजर इंटरफ़ेस प्रदान करता है-Povides user interface

यह यूजर और हार्डवेयर के बीच इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करता है। यह एक जीयूआई हो सकता है जहाँ आप विभिन्न कार्यों को करने के लिए स्क्रीन प् तत्वों को देख और क्लिक कर सकते हैं। यह आपको कंप्यूटर के भाषा जाने बिना भी कंप्यूटर से संवाद करने में सक्षम बनाता है।

८. आई/ओ प्रबंधन-I/O Management

यह इनपुट आउटपुट डिवाइस का प्रबंधन करता है और I/O प्रक्रिया को सुचारू और प्रभावी बनाता है। उदाहरण के लिए, यह उपयोगकर्ता द्वारा प्रदान किये गये इनपुट को इनपुट डिवाइस के माध्यम से प्राप्त करता है और इसे मुख्य मेमोरी में संग्रहीत करता है। फिर यह सीपीयू को इस इनपुट को  प्रोसेस करने के लिए निर्देशित  करता है और तदानुसार आउटपुट डिवाइस जैसे मॉनिटर के माध्यम से आउटपुट प्रदान करता है।

९. सुरक्षा-Security

इसमें Malware और Unauthorized access के विरुद्ध कंप्यूटर की मेमोरी में संग्रहीत डेटा या जानकारी की सुरक्षा के लिए एक सुरक्षा मॉड्यूल है। इस प्रकार, यह न केवल आपके डेटा का प्रबंधन करता है बल्कि इसे सुरक्षित रखने में भी मदद करता है।

१०. टाइम प्रबंधन-Time Management

यह सीपीयू को टाइम मैनेजमेंट में मदद करता है। कर्नेल OS CPU समय का अनुरोध करने वाली प्रक्रियाओं की आवृत्ति की जाँच करता रहता है। जब दो या दो से अधिक प्रक्रियाएं जो सामान रूप से महत्वपूर्ण सीपीयू समय के लिए प्रतिस्पर्धा  करती हैं, तो सीपीयू समय को खंडों में विभाजित किया जाता है और इन प्रक्रियाओं को एक राउंड-रॉबिन फैशन में आवंटित किया जाता है ताकि एक प्रक्रिया को सीपीयू पर एकाधिकार करने से रोका जा सके।

११. गतिरोध निवारण-Deadlock Prevention 

कभी-कभी एक संसाधन जिसे दो यादो से अधिक प्रक्रियाओं द्वारा साझा किया जाना चाहिए, एक प्रक्रिया द्वारा आयोजित किया जाता है जिसके करण संसाधन जारी नही रह सकता है। इस स्थिति को गतिरोध के रूप में जाना जाता है। OS विभिन्न प्रक्रियाओं  के बीच संसाधनों का सावधानीपूर्वक वितरण करके इस स्थिति को उत्पन्न नही होने देता।

१२. इंटरप्ट हैंडलिंग-Interrupt Handling

ओएस इंटरप्ट का भी जवाब देता है, जो कि सीपीयू का ध्यान आकर्षित करने के लिए प्रोग्राम या डिवाइस द्वारा उत्पन्न सिगनल है। ओएस इंटरप्ट की प्राथमिकता की जाँच करता है, और यदि यह वर्तमान में चल रही प्रक्रिया से अधिक महत्वपूर्ण है, तो यह वर्तमान प्रक्रिया के निष्पादन को रोकता है और सीपीयू की इस स्थिति को संरक्षित करता है और फिर अनुरोधित  प्रक्रिया को निष्पादित करता है। इसके बाद सीपीयू वापस उसी अवस्था में आ जाता है जहाँ उसे रोका गया था।

ऑपरेटिंग सिस्टम के प्रकार-Types of Operating System:

ऑपरेटिंग सिस्टम कई प्रकार के होते हैं जिनका वर्णन नीचे किया गया है;

• बैच प्रोसेसिंग ऑपरेटिंग सिस्टम-Batch Processing Operating System
• टाइम शेयरिंग ऑपरेटिंग सिस्टम-Time Sharing Operating System
• डिस्ट्रिब्यूटेड ऑपरेटिंग सिस्टम-Distrubuted Operating System
• नेटवर्क ऑपरेटिंग सिस्टम-Network Operating System
• रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम-Real-Time Operating System

१. बैच प्रोसेसिंग ऑपरेटिंग सिस्टम-Batch Processing Operating System

इस सिस्टम में यूजर और कंप्यूटर के बीच इंटरेक्शन नही होता है। उपयोगकर्ता को पंच कार्डों पर बैचों के रूप में जॉब तैयार करने और उन्हें कंप्यूटर ऑपरेटर को जमा करने की आवश्यकता होती है। कंप्यूटर ऑपरेटर नौकरियों या कार्यक्रमों को क्रमबद्ध करता है और समान कार्यक्रमों या नौकरियों को एक ही बैच में रखता है और प्रसंकरण को गति देने के लिए के समूह के रूप में चलाता है। यह एक समय में एक काम को अंजाम देने के लिए बनाया गया है।नौकरियों को पहले आओ, पहले पाओ के आधार पर संसाधित किया जाता है, अर्थात,बिना किसी मानवीय हस्तक्षेप के उन्हें प्रस्तुत करने के क्रम में।

उदाहरण के लिए, बैंकों द्वारा उत्पन्न क्रेडिट कार्ड बिल बैच प्रोसेसिंग का एक उदाहरण है। प्रत्येक क्रेडिट कार्ड खरीद के लिए एक अलग बिल नही बनाया जाता है, बल्कि एक बिल जिसमें एक महीने में सभी खरीद शामिल हैं, बैच प्रोसेसिंग के माध्यम से उत्पन्न होता है। बिल विवरण एकत्र किए जाते हैं और एक बैच के रूप में रखे जाते हैं, और फिर बिलिंग चक्र के अंत में बिल बनाने केलिए इसे संसाधित किया जाता है। इसी तरह, पेरोल सिस्टम में, कंपनी के कर्मचारियों के वेतन की गणना और प्रत्येक महीने के अंत में बैच प्रोसेसिंग सिस्टम के माध्यम से की जाती है।

बैच प्रोसेसिंग ऑपरेटिंग सिस्टम के लाभ-Advantages of Batch Processing  Operating System:

• दोहराए गये कार्य बिना किसी मानवीय हस्तक्षेप के आसानी से पुरे कए जा सकते हैं।
• बैच सिस्टम में डेटा इनपुट करने के लियर हार्डवेयर या सिस्टम सपोर्ट की आवश्यकता नही होती है।
• यह ऑफलाइन काम कर सकता है, इसलिए यह प्रोसेसर पर कम तनाव का करण बनता है क्योंकि यह जानता है कि कौन सा कार्य आगे संसाधित करना है और कार्य कितने समय तक चलेगा।
• इसे कई यूजर्स के बीच शेयर किया जा सकता है।
• आप बैच की नौकरियों का समय निर्धारित कर सकते हैं ताकि जब कंप्यूटर व्यस्त न हो, ओत वह राम में या किसी अन्य खली समय जैसे बैच की नौकरियों को संसाधित करना शुरू कर सके।

बैच प्रोसेसिंग ऑपरेटिंग सिस्टम के नुकसान-Disadvantages of batch processing operating systems:

• बैच सिस्टम का यूज करने के लिए आपको कंप्यूटर ऑपरेटरों को प्रशिक्षित करने की आवश्यकता है।
• इस सिस्टम को डिबग करना आसान नही है।
• यदि एक कार्य में कोई त्रुटि होती है, तो अन्य कार्यों को अनिश्चित समय के लिए प्रतीक्षा करनी पड़ सकती है।

२. टाइम शेयरिंग ऑपरेटिंग सिस्टम-Time sharing Operating System:

जैसा कि नाम से पता चलता है, यह विहिन्न टर्मिनलों पर स्थित कई उपयोगकर्ताओं को कंप्यूटर सिस्टम का उपयोग करने और प्रोसेसर के समय को एक साथ साझा करने में सक्षम बनाता है। दुसरे शब्दों में, प्रत्येक कार्य को निष्पादित होने के लिए समय मिलता है, और इस प्रकार सभी कार्यों को सुचारू रूप से निष्पादित किया जाता है। प्रत्येक उपयोगकर्ता को प्रोसेसर का समय उतना ही मुल्ता है जितना उसे एक सिस्टम का उपयोग करते समय मिलता है। किसी कार्य को आवंटित समय की अवधि को क्वांटम या टाइम स्लाइस कहा जाता है; जब यह अवधि समाप्त हो जाती है, OS अगला कार्य प्रारंभ करता है।

टाइम शेयरिंग ऑपरेटिंग सिस्टम के फायदे:

• यह सीपीयू निष्क्रिय समय को कम करता है और इस प्रकार इसे अधिक उत्पादक बनाता है।
• प्रत्येक प्रक्रिया को सीपीयू का उपयोग करने का मौका मिलता है।
• इसने विभिन्न अनुप्रयोगों को एक साथ चलाने की अनुमति दी।

टाइम शेयरिंग ऑपरेटिंग सिस्टम के नुकसान:

• इसके लिए एक विशेष ऑपरेटिंग सिस्टम की आवश्यकता होती है क्योंकि यह अधिक संसाधनों की खपत करता है।
• कार्यों के बीच स्विच करने से सिस्टम हैंग हो सकता है क्योंकि यह बहुत सारे उपयोगकर्ताओं की सेवा करता है और एक ही समय में बहुत सारे एप्लीकेशन चलाता है, इसलिए इसके लिए उच्च विनिर्देशों वाले हार्डवेयर की आवश्यकता होती है।
• यह कम विश्वसनीय है।

३. डिस्ट्रिब्यूटेड ऑपरेटिंग सिस्टम:

यह एकाधिक उपयोगकर्ताओं और एकाधिक रियल-टाइम अनुप्रयोगों की सेवा के लिए एकाधिक स्वतंत्र प्रोसेसर (सीपीयू) का उपयोग करता है या चलाता है। प्रोसेसर के बीच संचार कई संचार लाइनों जैसे तेइफोने लाइनों और हाई-स्पीड बसों के माध्यम से स्थापित होता है। प्रोसेसर आकार और कार्य के मामले में एक दुसरे से भिन्न हो सकते हैं। शक्तिशाली माइक्रोफोन और उन्नत संचार प्रौद्योगिकी की उपलब्धता ने वितरित ऑपरेटिंग सिस्टम को डिज़ाइन, विकसित और उपयोग करना संभव बना दिया है। इसके अलावा, यह एक नेटवर्क ऑपरेटिंग सिस्टम का विस्तार है जो उच्च स्तर के संचार और नेटवर्क पर मशीनों के एकीकरण का समर्थन करता है।

डिस्ट्रिब्यूटेड ऑपरेटिंग सिस्टम के फायदे-Advangages of distributed operating system:

• इसका प्रदर्शन एकल प्रणाली से अधिक है क्योंकि संसाधनों को शेयर किया जा रहा है।
• यदि एक सिस्टम काम करना बंद कर देता है, खराबी करता है, या टूट जाता है, तो अन्य नोड्स प्रभावित नही होते हैं।
• अतिरिक्त संसाधन आसानी से जोड़े जा सकते हैं।
• प्रिंटर जैसे संसाधनों तक शेयर पहुंच स्थापित की जा सकती है।
• प्रसंस्करण में देरी काफी हद तक कम हो जाती है।
• इलेक्ट्रोनिक मिल के उपयोग के करण डेटा साझाकरण या विनिमय गति अधिक होती है।

डिस्ट्रिब्यूटेड ऑपरेटिंग सिस्टम के नुकसान-Disadvantages of distributed:

• संसाधनों के बंटवारे के करण सुरक्षा समस्या उत्पन्न हो सकती है।
• सिस्टम में कुछ संदेश खो सकते हैं।
• बड़ी मात्रा में डेटा को संभालने के मामले में उच्च बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है।
• ओवरलोडिंग की समस्या अ सकती है।
• प्रदर्शन कम हो सकता है।
• वितरित प्रणाली को स्थापित करने के लिए उपयोग की जाने वाली भाषाएँ अभी तक अच्छी तरह से परिभाषित नहीं हैं।
• वे बहुत महंगे हैं, इसलिए वे आसानी से उपलब्ध नहीं हैं।

4. नेटवर्क ऑपरेटिंग सिस्टम-Network Operating System

 

जैसा कि नाम से पता चलता है,यह OS कंप्यूटर और उपकरणों को लोकल एरिया नेटवर्क से जोड़ता है और न्तेवोर्क संसाधनोंका प्रबंधन करता है। NOS में सॉफ्टवेयर नेटवर्क के उपकरणों को संसाधनों को शेयर करने और एक दूसरे के साथ संवाद करने में सक्षम बनाता है। यह एक सर्वर पर चलता है और एक लेन पर प्रिंटर, फाइलों, एप्लीकेशन, फाइलों और अन्य नेटवर्किंग संसाधनों और कार्यों के लिए शेयर एक्सेस की अनुमति देता है। इसके अलावा नेटवर्क के सभी उपयोगकर्ता एक-दूसरे के अंतर्निहित कॉन्फ़िगरेशन और व्यक्तिगत  कनेक्शन से अवगत हैं। उदाहरण लिए MS Windows सर्वर 2003 और 2008 Linux, UNIX, Novell NetWare, Mac OS X, आदि।

नेटवर्क ऑपरेटिंग सिस्टम के लाभ-Advantages of network operating system:

• सर्वर केंद्रीकृत होते हैं जिन्हें दूर के स्थानों और विभिन्न प्रणालियों से दूरस्थ रूप से एक्सेस किया जा कसता है।
• इस प्रणाली में उन्नत और नवीनतम तकनीकों और हार्डवेयर को एकीकृत करना आसान है।

नेटवर्क ऑपरेटिंग सिस्टम के नुकसान-Disadvantages of network operating system:

• सिस्टम में प्रयुक्त सर्वर महंगे हो सकते हैं।
• प्रणाली केंद्रय स्थान पर निर्भर करती है और इसके लिए नियमित निगरानी और रखरखाव की आवश्यकता होती है।

5. रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम-Real-Time Operating System

यह वास्तविक समय के अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है जहाँ डेटा को एक निश्चित, छोटी अवधि ए संसाधित किया जाना चाहिए। इसका उपयोग ऐसे वातावरण में किया जाता है जहाँ कम समय में कई प्रक्रियाओं को स्वीकार और संसाधित किया जाना चाहिए। RTOS को त्वरित इनपुट और तत्काल प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है, उद्धरण के लिए पेट्रोलिम रिफाइनरी में, यदि शीतोष्ण  बहुत अधिक हो जाता है और थ्रेशोल्ड मान को पार कर जाता है, तो विस्फोट से बचने के लिए इस स्थिति पर तत्काल प्रतिक्रिया होनी चाहिए। इसी तरह, इस प्रणाली का उपयोग वैज्ञानिक उपकरणों, मिसाइल लाँच सिस्टम, ट्राफिक लाइट कंट्रोल सिस्टम, एयर ट्राफिक कंट्रोल सिस्टम, आदि को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

इस प्रणाली को समय की कमी के आधार पर दो प्रकारों में विभाजित किया गया है:

(i) हार्ड रीयल-टाइम  सिस्टम्स-Hard Real-Time Systems

इनका उपयोग उन अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है जहाँ समय महत्वपूर्ण है या प्रतिक्रिया समय एक प्रमुख करक है; सेकंड के एक अंश की देरी भी आपदा का करण बन सकती है। उदाकरण के लिए, एयरबैग और स्वचालित पैराशूट जो दुर्घटना की स्थिति में तुरंत खुल जाते हैं। इसके अलावा, इन प्रणालियों में वर्चुअल मेमोरी की कमी होती है।

(ii) सॉफ्ट रीयल-टाइम सिस्टम-Soft Real-Time System

इनका उपयोग उन अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है जहाँ समय या प्रतिक्रिया समय कम महत्वपूर्ण होता है। यहां, समय सीमा को पूरा करने में विफलता के के परिणामस्वरुप आपदा के बजाय ख़राब प्रदर्शन हो सकता है। उदाहरण के लिए, वीडियो सर्विलांस (CCTV), विडियो प्लेयर, वर्चुअल रियलिटी, आदि यहाँ  हर बार हर काम के लिए समय सीमा महत्वपूर्ण नही है।

रीयल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम के लाभ-Advantages of Real-Time operating system:

• उपकरणों और सिस्टम के अधिकतम उपयोग के करण आउटपुट अधिक और त्वरित है।
• टास्क शिफ्टिंग बहुत तेज है, उदाहरण के लिए, 3 माइक्रोसेकंड, जिसके कारण ऐसा लगता है कि कई कार्यों को एक साथ निष्पादित किया जाता है।
• कतारबद्ध आवेदन की तुलना में वर्तमान में चल रहे अनुप्रयोगों को अधिक महत्व देता है।
• इसका उपयोग एम्बेडेड सिस्टम जैसे परिवहन और अन्य में किया जा सकता है।
• यह त्रुटियों से मुक्त है
• मेमोरी उचित रूप से आवंटित की जाती है।

रीयल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम के नुकसान-Disadvantages of real-time operating system:

• त्रुटियों से बचने के लिए कम संख्या में कार्य एक साथ चल सकते हैं।
• एक डिज़ाइनर के लिए वांछित आउटपुट प्राप्त करने के लिए आवश्यक जटिल अरु कठिन एल्गोरिदम या कुशल प्रोग्राम लिखना आसान नहीं है।
• इंटरप्ट का तुरंत जवाब्देने के लिए विशिष्ट ड्राइवरों और इनेर्रुप्त सिगनल की आवश्यकता होती है।
• काम करने के लिए आवश्यक संसाधनों की भागीदारी के करण यह बहुत महंगा हो सकता है।

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SB