Принято различать системы мягкого (soft) и  жесткого (hard) реального времени. В системах жесткого реального времени неспособность обеспечить реакцию на какие-либо события в заданное время ведет к отказам и невозможности выполнения поставленной задачи. В большинстве русскоязычной литературы такие системы называют системами с детерминированным временем. При практическом применении время реакции должно быть минимальным. Системами мягкого реального времени называются системы, не попадающие под определение "жесткие", т.к. в литературе четкого определения для них пока нет. Системы мягкого реального времени могут не успевать решать задачу, но это не приводит к отказу системы в целом. В системах реального времени необходимо введение некоторого директивного срока (в англоязычной литературе – deadline), до истечения которого задача должна обязательно (для систем мягкого реального времени – желательно) выполниться. Этот директивный срок используется планировщиком задач как для назначения приоритета задачи при ее запуске, так и при выборе задачи на выполнение. [8]

     Мартин  Тиммерман сформулировал следующие  необходимые требования для ОСРВ:

• ОС должна быть многозадачной и допускающей вытеснение (preemptable),
• ОС должна обладать понятием приоритета для потоков,
• ОС должна поддерживать предсказуемые механизмы синхронизации,
• ОС должна обеспечивать механизм наследования приоритетов,
• поведение ОС должно быть известным и предсказуемым (задержки обработки прерываний, задержки переключения задач, задержки драйверов и т.д.); это значит, что во всех сценариях рабочей нагрузки системы должно быть определено максимальное время отклика.

     В течение последних 25-30 лет структура  операционных систем эволюционировала от монолитной к многослойной структуре  ОС и далее к архитектуре клиент-сервер. При монолитной структуре ОС состоит из набора модулей, и изменения одного модуля влияют на другие модули. Чем больше модулей, тем больше хаоса при эксплуатации такой системы. Кроме того, невозможно распределить ОС в многопроцессорной системе. В многослойной структуре изменения одного слоя влияют на соседние слои; кроме того, обращение через слой невозможно. Для систем реального времени должно быть обеспечено прямое обращение к каждому слою ОС, а иногда напрямую к аппаратуре.

     Основной  идеей клиент-серверной технологии в ОС является сведение базиса ОС к минимуму (планировщик и примитивы синхронизации). Вся остальная функциональность выносится на другой уровень и реализуется через потоки или задачи. Совокупность таких серверных задач отвечает за системные вызовы. Приложения являются клиентами, которые запрашивают сервисы через системные вызовы. [4]

     Клиент-серверная  технология позволяет создавать  масштабируемые ОС и упрощает распределение  в многопроцессорной системе. При  эксплуатации системы замена одного модуля не вызывает эффекта “снежного кома”; кроме того, сбой модуля не всегда влечет за собой отказ системы в целом. Появилась возможность динамической загрузки и отгрузки модулей. Главной проблемой в этой модели является защита памяти, поскольку серверные процессы должны быть защищены. При каждом запросе сервиса система должна переключаться с контекста приложения на контекст сервера. При поддержке защиты памяти время переключения с одного процесса на другой увеличивается.

     Как правило, большинство современных  ОСРВ построено на основе микроядра (kernel или nucleus), которое обеспечивает планирование и диспетчеризацию задач, а также осуществляет их взаимодействие. Несмотря на сведение к минимуму в ядре абстракций ОС, микроядро все же должно иметь представление об абстракции процесса. Все остальные концептуальные абстракции операционных систем вынесены за пределы ядра, вызываются по запросу и выполняются как приложения.

     Рассмотрим  концептуальные абстракции операционной системы через призму требований к системам реального времени.

2.1 Операционные системы семейства Windows95, 98, МЕ

Windows95

       Windows95 - представляет собой высокопроизводительную, многозадачную и многопоточную  32- разрядную ОС с графическим  интерфейсом и расширенными сетевыми  возможностями. Она работает в  защищенном режиме и предназначена для настольных и переносных компьютеров блокнотного типа (notebook). Данная ОС позволяет более полно использовать потенциал персонального компьютера, обеспечивая доступ пользователя к ресурсам сети. Windows95 - это первая графическая операционная среда для   компьютеров IBM PC.

       Windows 95 - интегрированная среда, которая  обеспечивает эффективный обмен  текстовой, графической, звуковой  и видео информацией между  отдельными программами. Новая  ОС расширяет возможности использования средств мультимедиа и компьютерных игр, предоставляет большие возможности при работе с интерактивными компакт-дисками, редактировании музыкальных произведений, воспроизведение видеоизображений.

       Улучшенные  телекоммуникационные возможности  позволяют использовать Windows 95 в локальных и глобальных сетях, работать с электронной почтой. Система обеспечивает поддержку национальных стандартов большого числа стран, в том числе России, поддерживает технологию Plug and Play ( Включи и Работай), стандарт самоустанавливающихся устройств, которая автоматизирует сложный процесс подключения к компьютеру новых периферийных устройств и различных плат и их удаление, то есть подключение таких устройств происходит автоматически, ОС сама "узнает" что установлено в компьютере, и настраивается на работу с новым оборудованием. Важнейшей особенностью новой ОС является 32-разрядная архитектура, которая обеспечивает более высокую производительность системы, снимает многие ограничения на память системных ресурсов, предыдущие версии ОС имели 16-разрядную архитектуру. Тесты показали, что в Windows 95 WinWord -документ объемом 100 страниц загружается и печатается примерно на 30% быстрее, чем в Windows для рабочих групп 3.11.

       По  сравнению с предыдущими версиями пользовательский интерфейс системы  стал проще и понятнее. Функциональные возможности ОС заключаются в  следующем. Она позволяет более полно реализовать возможности оперативной памяти и микропроцессоров 386-х и 486-х и более старших моделей компьютеров. Запуск системы производится одновременно с включением компьютера. 32-разрядные приложения работают в защищенном адресном пространстве, причем система обеспечивает автоматическую очистку памяти после завершения работы каждого приложения, о не распространяется на 16-разрядные приложения.

       Отличия от Windows 3.x и Windows. Несколько изменилась терминология: вместо ранее использовавшихся понятий каталог, директория и подкаталог используются новые - папка и подчиненная папка. В них хранятся все документы и программы. Появилась поддержка длинных имен файлов, позволяющая более полно отразить их содержание: имя файла или папки вместо восьми символов иметь до 255 символов.[9]

       Более удобной стала работа в сети, упростился доступ к файлам и программам, которые  хранятся на других компьютерах сети. Улучшенная интеграция сетевой печати. Большие возможности предоставляют базовые программы, входящие в стандартную поставку.Windows 95 обладает значительной гибкостью. Она позволяет использовать не только программы, написанные для этой системы, но и программы, написанные ранее для операционной системы MS-DOS и для операционной системы Windows 3.x

       Разумеется, за передовыми возможностями иногда приходится расплачиваться. Например, высокая гибкость Windows95, иногда приводит к снижению надежности ее работы, поэтому  эту систему не используют там, где  надежность стоит на первом месте. Другой недостаток системы состоит в том, что за многообразие ее возможностей приходится расплачиваться многими часа их изучения.

       Выпущенная  летом 1998 года новая операционная система Windows 98 продолжает развитие Windows 95. Она  стала еще более мощной и гибкой, отличается высокой надежностью, улучшенным оформлением, наличием специальных средств для "самозалечивания" и саморазвития системы. Основное отличие Windows 98 от Windows 95 состоит в том, что эта система особо ориентирована на работу с компьютерами, подключенными к Интернету, устранила известные ошибки и недостатки Windows95.

Windows 98

      Операционная система Microsoft Windows 98 - это обновление Windows, расширяющее функциональные возможности компьютера. Простой доступ к Интернету, высокая производительность системы, новые служебные программы и средства диагностики увеличивают эффективность работы. Windows 98 улучшает качество воспроизведения графики, звука и мультимедийных приложений, созданных по новейшим технологиям. Поддержка шины Universal Serial Bus (USB) позволяет легко подключать и отключать внешние устройства, создает условия для интеграции возможностей телевидения и персонального компьютера в домашних условиях. Замечательные возможности, впервые появившиеся в Windows 95, получили дальнейшее развитие в новой операционной системе. При этом Windows 98 сохраняет совместимость с приложениями и технологиями, разработанными для старых версий Windows.[10]

     Преимущества:

     Простота  использования и доступа в  Интернет. Динамическая справочная система по технологии Web и 15 программ-мастеров, упрощающих использование компьютера. Web-совместимый интерфейс пользователя Windows 98 облегчает поиск, унифицируя представление информации в компьютере, локальной сети и Web.  
Высокая производительность и надежность. Сокращение времени запуска приложений, новые средства очистки диска и повышения эффективности его работы. Все это стало возможным благодаря новшествам, превращающим Windows 98 в мощную и надежную операционную систему.  
Поддержка аппаратных средств нового поколения. Использование преимуществ новейших технологий, таких как шина USB и диски DVD, расширение возможностей благодаря возможности подключения к одному компьютеру нескольких мониторов и поддержка технологий Digital Imaging для Windows.

     Windows Me

     Windows Millennium Edition (или Windows Me) - это новая  операционная система, предлагающая  пользователям домашних компьютеров  все удобство и богатство возможностей  электронного мира. Windows Me предлагает  преимущества в четырех ключевых областях, обеспечивая лучшую платформу для мультимедиа, повышенное удобство работы, улучшенную поддержку домашних сетей и широкие возможности использования Интернета. Как и предыдущие версии Windows 9x, операционная система Windows Me обеспечивает наиболее широкую поддержку аппаратных и программныхо средств потребительского класса.

     Преимущества

     Лучшая  платформа для мультимедиа. Новые  технологии и функциональные возможности  упрощают совместное использование  цифровых фотографий, видеоматериалов и музыкальных записей. Windows Me включает средство Movie Maker, проигрыватель Windows Media 7, новую технологию для работы с изображениями, полученными с цифровых фотокамер и сканеров, а также мощную поддержку трехмерной графики и звука. Повышенное удобство работы. Улучшенная справка делает Windows Me самой "беспроблемной" операционной системой для домашних компьютеров. Благодаря функции восстановления системы пользователи могут быстро возвращать свой компьютер в рабочее состояние, а функция защиты системных файлов обеспечивает безопасность ключевых компонентов системы. Кроме того, Windows Me предлагает простой централизованный доступ к ресурсам справки и технической поддержки и позволяет планировать автоматические обновления через веб-узел Windows Update. Улучшенная поддержка домашних сетей. Усовершенствованный мастер домашней сети упрощает процесс организации сетей на базе домашних компьютеров, а средство общего доступа к подключению Интернета дает возможность использовать одно подключение к Интернету на нескольких ПК. Система включает новую версию сетевого протокола TCP/IP, обеспечивающего повышенный уровень надежности и безопасности при работе в Интернет, а также поддержку универсального стандарта Plug and Play, предназначенного для подключения "интеллектуальных" устройств нового поколения. Широкие возможности работы в Интернете. Обозреватель Internet Explorer 5.5 обеспечивает более удобную работу в Интернете, ускоряя загрузку и упрощая печать веб-страниц. Приложение Outlook Express и служба MSN Messenger позволяют поддерживать связь с друзьями, знакомыми и всем остальным миром. Сетевые версии классических игр дадут вам возможность испытать накал страстей при игре через Интернет.[9]

2.2 Операционные системы  семейства Windows NT, 2000, ХР, NET, VISTA, CE

     В отличие от таких систем, как DOS, Windows 3.1 и Windows 9x, 32-разрядная Windows NT, а также Windows 2000 разрабатывались как совершенно новые операционные системы. Необходимость  обеспечивать постоянную совместимость  с предыдущими версиями невероятно тормозит развитие новых компьютерных технологий. Попробуйте-ка продать продукт, при покупке которого пользователь потеряет все свои предыдущие наработки!

     Именно  поэтому Windows 9x гораздо ближе к DOS, чем к Windows NT и Windows 2000. Корпорации ни за что не станут переходить на новую операционную систему, если при этом им придется потерять миллионы долларов, вложенных в 16-разрядное программное обеспечение и обучение персонала. A Windows NT является именно таким продуктом, поэтому, появившись на рынке еще в 1993 году, она продвигается хоть и уверенно, но медленно. Интерфейс Windows 9x, включенный в новую версию Windows NT 4.0, и мощная маркетинговая программа по продвижению 32-разрядных приложений способствуют росту популярности этой операционной системы. Если раньше продвижение Windows NT тормозилось отсутствием достаточного количества 32-разрядных приложений, то теперь, с появлением Windows 9x, ситуация немного исправляется. Windows NT и Windows 2000 - это нечто совсем иное, чем DOS. Хотя в этих операционных системах можно открыть окно сеанса DOS, они вовсе не являются оболочкой в традиционном понимании этого слова. Здесь речь может идти, скорее, об эмуляции DOS (для того чтобы все желающие могли поработать с привычным интерфейсом командной строки). В сеансе DOS Windows NT многие DOS-программы работать не будут. И символьного режима экрана, который в Windows 9x предшествует загрузке графической оболочки, вы здесь не увидите.

     Для хранения параметров и загрузки драйверов Windows NT и Windows 2000, как и Windows 9x, используют системный реестр. Файлов Config.sys, Autoexec.bat и .ini здесь нет вообще. Более того, модернизировать Windows 9л- до Windows NT невозможно. При установке Windows NT все приложения придется устанавливать и настраивать заново. Windows NT и Windows 2000 может использовать файловую систему FAT, и поэтому вы, можете загружать компьютер с DOS-диска и иметь полный доступ ко всем файлам. Однако некоторые из самых прогрессивных возможностей Windows NT и Windows 2000 обеспечиваются ее собственной файловой системой NTFS (NT File System). NTFS позволяет создавать на диске разделы объемом до 2 Тбайт (как и FAT 32), но, кроме этого, в нее встроены функции сжатия файлов, безопасности и аудита, необходимые при работе в сетевой среде. А в Windows 2000 предполагается реализовать поддержку файловой системы FAT 32. I Установка операционной системы Windows NT начинается на диске FAT, но по желанию пользователя в конце установки данные на диске могут быть конвертированы в формат NTFS. Можно сделать это и позже, воспользовавшись утилитой Convert.ехе, поставляемой вместе с операционной системой. Преобразованный к системе NTFS раздел диска становится недоступным для других операционных систем. Чтобы вернуться в DOS, Windows 3.1 или Windows 9x, нужно удалить раздел NTFS, а вместо него создать раздел FAT. Windows 2000 можно устанавливать на диск с файловой системой FAT 32 и NTFS.[5]