作業系統分類

一般可以把作業系統分為三種基本型別，即批處理系統、分時系統和實時系統。隨著計算機體系結構的發展，又出現了許多態別的作業系統，它們是個人作業系統、網路作業系統、分布式作業系統和嵌入式作業系統。

1.基本工作方式

批處理作業系統的基本工作方式是：使用者將作業交給系統操作員，系統操作員在收到作業後，並不立即將作業輸入計算機，而是在收到一定數量的使用者作業之後，組成一批作業，再把這批作業輸入到計算機中。

2.特點與分類

批處理作業系統的特點是成批處理。

批處理作業系統追求的目標是系統資源利用率高，作業吞吐率高。

依據系統的複雜程度和出現時間的先後，可以把批處理作業系統分類為簡單批處理系統和多道批處理系統。

3.設計思想

簡單批處理系統是在作業系統發展的早期出現的，因此它有時被稱為早期批處理系統，也稱為監控程式。其設計思想是：在監控程式啟動之前，操作員有選擇地把若干作業合併成一批作業，將這批作業安裝有輸入裝置上。然後啟動監控程式，監控程式將自動控制這批作業的執行。

4.作業控制說明書

作業控制說明書是由作業控制語言編寫的一段程式，它通常存放在被處理作業的前面。在執行過程中，監控程式讀入並解釋作業前面的這段作業控制說明書中的語句，以控制各個作業步的執行。

作業執行後，監控程式逐條解釋每一行語句。

5.一般指令和特權指令

特權指令包括輸入/輸出指令、停機指令等待，只有監控程式才能執行特權指令。使用者程式只能執行一般指令。一旦使用者程式需要執行特權指令，處理器會通過特殊的機制將控制權移交給監控程式。

6.系統呼叫的過程

下面我們考察系統呼叫的處理過程。

首先，當系統呼叫發生時，處理器通過一種特殊的機制，通常是中斷或者異常處理，把控制流程轉移到監控程式內的一些特定的位置。同時，處理器模式轉變為特權模式。

其次，由監控程式執行被請求的功能**。這個功能**代表著對一段標準程式段的執行，用以完成所請求的功能。

第三，處理結束後，監控程式恢復系統呼叫之前的現場；把執行模式從特權模式恢復成為使用者方式；最後將控制權轉移回原來的使用者程式。

7.spooling

技術但是，真正引發併發機制的是多道批處理系統。在多道批處理系統中，關鍵技術就是多道程式執行、假離線(

spooling)

技術等等。

假離線(

spooling:simultaneousperipheraloperatingon-line)

技術的全稱是

「同時的外部裝置聯機操作

」。這種技術的基本思想是用磁碟裝置作為主機的直接輸入輸出裝置，主機直接從磁碟上選取作業執行，作業的執行結果也存在磁碟上；相應地，通道則負責將使用者作業從卡片機上動態寫入磁碟，而這一操作與主機並行。

spooling

技術如圖1-6。

從作業系統的發展歷史上看，分時作業系統出現在批處理作業系統之後。它是為了彌補批處理方式不能向使用者提供互動式快速服務的缺點而發展起來的。

1.基本工作方式

在分時系統中，一台計算機主機連線了若干個終端，每個終端可由乙個使用者使用。使用者通過終端互動式地向系統提出命令請求，系統接受使用者的命令之後，採用時間片輪轉方式處理服務請求，並通過互動方式在終端上向使用者顯示結果。使用者根據系統送回的處理結果發出下一道互動命令。

2.設計思想

分時作業系統將

cpu的時間劃分成若干個小片段，稱為時間片。作業系統以時間片為單位，輪流為每個終端使用者服務。

3.特點

總體上看，分時作業系統具有多路性、互動性、獨占性和及時性的特點。

「多路性

」是指有多個使用者在同時使用一台計算機。

「互動性

」是指使用者根據系統響應的結果提出下乙個請求。

「獨占性

」是指使用者感覺不到計算機為其他人服務，就好像整個系統為他人所獨佔一樣。

「及時性

」是指系統能夠對使用者提出的請求及時給予響應。

分時作業系統追求的目標是及時響應使用者輸入的互動命令。

一般通用作業系統結合了分時系統與批處理系統兩種系統的特點。典型的通用作業系統是

unix

作業系統。在通用作業系統中，對於分時與批處理的處理的原則是：分時優先，批處理在後。

實時作業系統(

rtos

：realtimeoperatingsystem)

是指，使計算機能在規定的時間內，及時響應外部事件的請求，同時完成以該事件的處理，並能夠控制所有實時裝置和實時任務協調一致地工作的作業系統。實時作業系統主要目標是：在嚴格時間範圍內，對外部請求做出反應，系統具有高度可靠性。

實時作業系統主要有兩類：第一類是硬實時系統。硬實時系統對關鍵外部事件的響應和處理時間有著極嚴格的要求，系統必須滿足這種嚴格的時間要求，否則會產生嚴重的不良後果。第二類是軟實時系統。軟實時系統對事件的響應和處理時間有一定的時間範圍要求。不能滿足相關的要求會影響系統的服務質量，但是通常不會引發災難性的後果。

實時系統為了能夠實現硬實時或軟實時的要求，除了具有多道程式系統的基本能力外，還需要有以下幾方面的能力。

(1)實時時鐘管理

實時系統的主要設計目標是對實時任務能夠進行實時處理。實時任務根據時間要求可以分為兩類：第一類是定時任務，它依據使用者的定時啟動並按照嚴格的時間間隔重複執行；第二類是延時任務，它非週期地執行，允許被延後執行，但是往往有乙個嚴格的時間界限。

(2)過載防護

實時系統在出現過載現象時，要有能力在大量突發的實時任務中，迅速分析判斷並找出最重要的實時任務，然後通過拋棄或者延後次要任務以保證最重要任務成功的執行。

(3)高可靠性

高可靠性是實時系統的設計目標之一。實時作業系統的任何故障，都有可能對整個應用系統帶來極大的危害。所以實時作業系統需要有很強的健壯性和堅固性。

個人計算機作業系統(

personalcomputeroperatingsystem)

是一種單使用者的作業系統。個人計算機作業系統主要供個人使用，功能強，**便宜，在幾乎任何地方都可安裝使用。它能滿足一般人操作、學習、遊戲等方面的需求。個人計算機作業系統的主要特點是：計算機在某一時間內為單個使用者服務；採用圖形介面人機互動的工作方式，介面友好；使用方便，使用者無需具備專門知識，也能熟練地操縱系統。

為計算機網路配置的作業系統稱為網路作業系統。網路作業系統(

networkoperatingsystem)

是基於計算機網路的、在各種計算機作業系統之上按網路體系結構協議標準設計開發的軟體，它包括網路管理、通訊、安全、資源共享和各種網路應用。

網路作業系統把計算機網路中的各個計算機有機地連線起來，其目標是相互通訊及資源共享。

將大量的計算機通過網路鏈結在一起，可以獲得極高的運算能力及廣泛的資料共享。這樣一種系統稱作為分布式系統(

distrbutedsystem)

。為分布式系統配置的作業系統稱為分布式作業系統(

distrbutedoperatingsystem)

。分布式作業系統具備如下特徵：

(1)分布式作業系統是乙個統一的作業系統，在系統中的所有主機使用的是同乙個作業系統。

(2)實現資源的深度共享。

(3)透明性。在網路作業系統中，使用者能夠清晰地感覺到本地主機和非本地主機之間的區別。

(4)自治性。即處於分布式系統中的各個主機都處於平等的地位，各個主機之間沒有主從關係。乙個主機的失效一般不會影響整個分布式系統。

分布式系統的優點在於它的分布式，分布式系統可以以較低的成本獲得較高的運算效能。分布式系統的另乙個優勢是它的可靠性。

機群是分布式系統的一種，乙個機群通常由一群處理器密集構成，機群作業系統專門服務於這樣的機群。

網路作業系統與分布式作業系統在概念上的主要不同之處，在於網路作業系統可以構架於不同的作業系統之上，也就是說它可以在不同的本機作業系統上通過網路協議實現網路資源的統一配置。分布式作業系統強調單一作業系統對整個分布式系統的管理、排程。

作業系統分類

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作業系統分類詳解

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