操作系统（三）操作系统的发展和分类

1.3 操作系统的发展和分类

1.3.1 人工手动操作系统

1.3.2 批处理阶段

1.3.3 分时操作系统

1.3.4 实时操作系统

先对要讲的各个阶段有个大体的认识，要注意各自的优点以及不足，上一个阶段的不足一定是下一个阶段发展的动力。

1.3.1 人工手动操作系统

最开始的计算机是采用纸带的形式读取01代码，效率十分的低下。而且在执行一条纸带命令的时候，其他的纸带只能等待。

1.3.2 批处理阶段

单道批处理阶段

在第一节的时候曾经提到过批处理的概念即人们可以输入一堆然后相应的系统就会执行一堆。在单道批处理阶段，引入了脱机输入/输出技术（磁带+外围机），并由监督程序负责控制作业的输入、输出。（我感觉王道的图太棒了...）

从图中我们可以看出，虽然单道批处理系统在一定程度上可以解决处理速度慢的问题，但是在内存中仅能有一道程序运行，只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低。

多道批处理阶段

多道批处理阶段每次可以往计算机中输入多个程序指令，多道程序并发执行，共享计算机资源。资源利用率大幅提升，CPU和其他资源更能保持“忙碌”状态，系统吞吐量增大。在下面的图示我们可以看出，当第一个程序在进行计算时，此时输入系统是空闲的，这时第二道程序便可以进行输入操作。这样做确实可以提高操作系统的性能，但是用户响应时间长，没有人机交互功能，用户提交自己的作业之后就只能等待计算机处理完成，中间不能控制自己的作业执行。eg：无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数。

1.3.3 分时操作系统

分时操作系统：计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务，各个用户可通过终端与计算机进行交互。

主要优点：用户请求可以被即时响应，解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机，并且用户对计算机的操作相互独立，感受不到别人的存在。

主要缺点：不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的，循环地为每个用户/作业服务一个时间片，不区分任务的紧急性。

1.3.4 实时操作系统

实时操作系统：系统能及时(或即时)响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。

主要优点：能够优先响应一些紧急任务，某些紧急任务不需时间片排队。在实时操作系统的控制下，计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完事件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性。如果再进行划分的话，实时操作系统又可分为软实时操作系统以及硬实时操作系统。