3.分時(shí)操作系統(tǒng)

　　在批處理系統(tǒng)中，用戶不能干預(yù)自己程序的運(yùn)行，無法得知程序運(yùn)行情況，對程序的調(diào)試和排錯(cuò)不利。為了克服這一缺點(diǎn)，便產(chǎn)生了分時(shí)操作系統(tǒng)。允許多個(gè)聯(lián)機(jī)用戶同時(shí)使用一臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算的操作系統(tǒng)稱分時(shí)操作系統(tǒng)(Time Sharing Operating System)。其實(shí)現(xiàn)思想如下：即把處理機(jī)的時(shí)間劃分成很短的時(shí)間片，輪流地分配給各個(gè)終端作業(yè)使用。若在分配給它的時(shí)間片內(nèi)，作業(yè)仍沒執(zhí)行完，它也必須將CPU交給下一個(gè)作業(yè)使用，并等下一輪得到CPU時(shí)再繼續(xù)執(zhí)行。這樣系統(tǒng)便能及時(shí)地響應(yīng)每個(gè)用戶的請求，從而使每個(gè)用戶都能及時(shí)地與自己的作業(yè)交互。

　　分時(shí)操作系統(tǒng)具有以下特征：

　　— 多路性：連接多個(gè)用戶終端，能同時(shí)為多個(gè)用戶服務(wù);

　　— 獨(dú)立性：各個(gè)用戶使用各自終端與主機(jī)交互，感覺不到其他用戶的存在，獨(dú)立工作，互不干擾;

　　— 及時(shí)性：系統(tǒng)按人們所能接受的等待時(shí)間，在較短的時(shí)間內(nèi)及時(shí)響應(yīng)用戶的請求;

　　— 交互性：用戶通過終端向主機(jī)發(fā)出請求，并根據(jù)主機(jī)的響應(yīng)結(jié)果再向系統(tǒng)發(fā)出請求，直至得到滿意的結(jié)果。能進(jìn)行廣泛的人機(jī)交互;

　　— 同時(shí)性：從客觀上看，是若干用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)，其實(shí)是計(jì)算機(jī)輪流服務(wù)。

　　分時(shí)操作系統(tǒng)和批處理操作系統(tǒng)雖然有共性，它們都基于多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，但存在下列不同點(diǎn)：

　　— 追求的目標(biāo)不同。批處理系統(tǒng)以提高系統(tǒng)資源利用率和作業(yè)吞吐率為目標(biāo);分時(shí)系統(tǒng)則要滿足多個(gè)聯(lián)機(jī)用戶立即型命令的快速響應(yīng);

　　— 適應(yīng)的作業(yè)不同。批處理適應(yīng)已經(jīng)調(diào)試好的大型作業(yè);而分時(shí)系統(tǒng)適應(yīng)正在調(diào)試的小作業(yè);

　　— 資源的利用率不同。批處理操作系統(tǒng)可合理安排不同負(fù)載的作業(yè)，使各種資源利用率較佳;分時(shí)操作系統(tǒng)中，多個(gè)終端作業(yè)使用相同類型編譯系統(tǒng)、運(yùn)行系統(tǒng)和公共子程序時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用它們的開銷較小;

　　— 作業(yè)控制的方式不同。批處理由用戶通過JCL 的語句書寫作業(yè)控制流，預(yù)先提交，脫機(jī)工作;交互型作業(yè)，由用戶從鍵盤輸入操作命令控制，交互方式、聯(lián)機(jī)工作。

　　分時(shí)操作系統(tǒng)主要用于軟件開發(fā)和運(yùn)行較小的程序。因?yàn)樵谶@種環(huán)境下，用戶大部分時(shí)間都在思考，不會(huì)長期連續(xù)地占用CPU，以利于其他用戶使用。

　　4.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

　　雖然多道批處理操作系統(tǒng)和分時(shí)操作系統(tǒng)獲得了較佳的資源利用率和快速的響應(yīng)時(shí)間，從而使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，但它們難以滿足實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)信息處理領(lǐng)域的需要。于是，便產(chǎn)生了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，目前有3種典型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，即過程控制系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)和事務(wù)處理系統(tǒng)。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(Real Time Operating System)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成對該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。實(shí)時(shí)的含義是計(jì)算機(jī)對于外來信息，能夠以足夠快的速度進(jìn)行處理，并在被控制對象允許的時(shí)間范圍內(nèi)，做出快速響應(yīng)。因而，提供及時(shí)響應(yīng)和高可靠性是其主要特點(diǎn)。由于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)控制的過程控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，通常由四部分組成：1)數(shù)據(jù)采集。它用來收集、接收和錄入系統(tǒng)工作必需的信息或進(jìn)行信號檢測。2)加工處理。它對進(jìn)入系統(tǒng)的信息進(jìn)行加工處理，獲得控制系統(tǒng)工作必需的參數(shù)或做出決定，然后，進(jìn)行輸出、記錄或顯示。3)操作控制。它根據(jù)加工處理的結(jié)果采取適當(dāng)措施或動(dòng)作，達(dá)到控制或適應(yīng)環(huán)境的目的。4)反饋處理，它監(jiān)督執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行結(jié)果，并將該結(jié)果反饋至信號檢測或數(shù)據(jù)接收部件，以便系統(tǒng)根據(jù)反饋信息采取進(jìn)一步措施，達(dá)到控制的預(yù)期目的。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以分成如下兩類：

　　— 硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)，即實(shí)時(shí)控制系統(tǒng);

　　— 軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)，即實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是專用性強(qiáng)、種類多，而且用途各異。應(yīng)用實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常應(yīng)考慮實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理、連續(xù)人機(jī)對話、過載防護(hù)和高可靠性4個(gè)方面的問題。實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。

　　— 及時(shí)性：它一般具有高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，能及時(shí)地響應(yīng)外部文件的請求，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成對該文件的處理，控制實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。

　　— 支持多道程序設(shè)計(jì)：任務(wù)調(diào)度算法簡單、實(shí)用，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單明了，任務(wù)切換速度快，能夠處理時(shí)間驅(qū)動(dòng)的任務(wù)和文件驅(qū)動(dòng)的任務(wù)。

　　— 高可靠性：這是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)之一。為了提高實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可靠性，軟硬件都必須采取相應(yīng)的措施加以保證。

　　— 較強(qiáng)的過載防護(hù)能力：在支持多任務(wù)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)任務(wù)的數(shù)目在某些時(shí)候超出系統(tǒng)的處理能力時(shí)，系統(tǒng)要通過相應(yīng)的措施(如延遲或丟棄不重要的任務(wù))來保證實(shí)時(shí)性強(qiáng)的重要任務(wù)能及時(shí)處理。

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)的比較如下。

　　— 多路性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)一樣具有多路性，即系統(tǒng)能同時(shí)為多個(gè)終端用戶服務(wù)。

　　— 獨(dú)立性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)一樣具有獨(dú)立性，每個(gè)終端用戶可獨(dú)立地向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)提出服務(wù)請求，彼此互不干擾。

　　— 及時(shí)性：實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)對及時(shí)性的要求與分時(shí)系統(tǒng)類似，都是以用戶能接受的等待時(shí)間來確定的;而實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的及時(shí)性通常高于分時(shí)系統(tǒng)，它是以控制對象所能接受的等待時(shí)間來確定的，一般要求秒級、毫秒級甚至微秒級的響應(yīng)時(shí)間。

　　— 交互性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)雖然也具有交互性，但其交互性通常不及分時(shí)系統(tǒng)。這里，用戶與系統(tǒng)的交互，僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序，它不像分時(shí)系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理、資源共享等多方面的服務(wù)。

　　— 可靠性：分時(shí)系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，相比之下，實(shí)時(shí)系統(tǒng)則要求系統(tǒng)高度可靠。因?yàn)槿魏尾僮鞫伎赡軒�來巨大的�?jīng)濟(jì)損失，甚至無法預(yù)料的災(zāi)難性后果。因此，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，常采用多級容錯(cuò)措施來保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。

　　批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是3種基本的操作系統(tǒng)，如果一個(gè)操作系統(tǒng)具有批處理、分時(shí)處理和實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)三者或其中兩者的功能，那就能形成通用操作系統(tǒng)。