操作系统的基本类型、工作流程及其优缺点

描述任何一种操作系统都要用到作业的概念。所谓作业，就是用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合，包括用户程序、所需的数据及命令等。

1.批处理系统

批处理系统分为两种：一种是单道批处理系统，一种是多道批处理系统

1.1 单道批处理系统的工作流程大致为：用户将作业交给系统管理员，系统管理员将多个用户作业组成一批输入并传送到外存储器；然后批处理系统按一定的原则选择其中的一个作业调入内存并使之运行；作业运行完成或出现错误而无法再进行下去时，由系统输出有关信息并调入下一个作业运行。重复上述过程，知道这批作业全部处理完为止。

优点：大大减少了人工操作的时间，提高了机器的利用率。
缺点：但这对于某些作业来说看，当它发出输入/输出请求后，CPU必须等待I/O的完成，这就意味着CPU空闲，特别时当I/O设备的速度较慢时，将导致CPU的利用率很低。

1.2 多道批处理系统：为了提高CPU的利用率，引入了多道程序设计技术，在单道批处理系统中引入多道程序设计技术就形成了多道批处理系统。在多道批处理系统中，不仅在内存中可以同时有多道作业运行，而且作业可随时被接受进入系统，并存放在外存中形成作业队列，然后由操作系统按一定的原则从作业队列中调度一个或多个作业进入内存运行。

优点：
1.用户脱机使用计算机。用户提交完作业之后几乎可以不与计算机打交道
2.成批处理。操作员将各用户提交的作业组织成一批进行处理，由操作系统负责每批作业间的自动调度
3.多道程序运行。按多道程序设计的调度原则，从一批后备作业中选取多道作业调入内存并组织它们运行。

2. 分时系统

由于多道批处理系统的不足之处时无交互性，用户提交作业后就完全脱离了自己的作业，不管在什么情况下都不能加以干预，只能等待该批作业处理结束，这种操作方式对用户而言极其不便，人们希望能以联机方式使用计算机，这种需求导致了分时系统的产生

工作原理：所谓分时技术，就是把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转把
处理机分配给各联机作业使用。若某个作业在分配给它的时间片内不能完成计算，则该作
业暂时停止运行，把处理机让给另一个作业使用，等待下一轮时再继续使用。

优点：
1.同时性。也称多路性，是指允许多个终端用户同时使用一台计算机，即一台计算机与若干终端相连接，终端上的这些用户可以同时或基本同时使用该计算机。
2.交互性。用户能够方便地与系统进行人——机对话，即用户通过终端采用人——机对话的方式直接控制程序运行，与程序进行交互。
3.独立性。系统中各用户可以彼此独立地进行操作，互不干扰，即各用户都感觉不到别人也在使用这台计算机，好像只有自己单独使用这台计算机一样。
4.及时性。用户请求能在很短时间获取响应。分时系统采用时间片轮转方式使一台计算机同时为多个终端用户服务，通常能够在2~3s内响应用户的请求，使用户对系统的及时响应感到满意。

3. 实时系统

例如，在生产控制过程中，必须及时对出现的各种情况进行分析和处理，这种系统是专用的，它对实时响应的要求是批处理系统和分时系统无法满足的。于是，人们引入了实时系统。

实时系统有两类典型的应用形式，即实时控制系统和实时信息处理系统

3.1 实时控制系统：是指以计算机为中心的生产过程控制系统，又称计算机控制系统。要求计算机实时采集现场数据，并对它们进行及时的处理，进而自动控制响应的执行机构，是某参数能按预定规律变化或保持不变，以达到保证产品质量、提高产量的目的。

3.2 实时信息处理系统：计算机及时接收从远程终端发来的服务请求，根据用户提出的问题对信息进行检索和处理，并在很短时间内对用户作出正确的响应。航空订票系统、情报检索系统等，都属于实时信息处理系统。

主要特点：响应及时和可靠性高。

实时系统和分时系统的区别如下:
(1) 许多实时系统是专用系统，而批处理系统与分时系统通常是通用系统。
(2) 实时系统用于控制实时过程，要求对外部事件的响应迅速，具有较强的中断处理机构。
(3) 实时系统用于控制重要过程，要求高度可靠，具有较高冗余。
(4) 实时系统的工作方式是接受外部消息，分析消息，调用相应处理程序进行处理。

批处理系统、分时系统、实时系统是3种基本的操作系统类型。一个实际的操作系统往往兼有批处理、分时、实时系统三者或其中两者的功能。

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