3.分時操作系統(tǒng)

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

　　分時操作系統(tǒng)具有以下特征：

　　— 多路性：連接多個用戶終端，能同時為多個用戶服務;

　　— 獨立性：各個用戶使用各自終端與主機交互，感覺不到其他用戶的存在，獨立工作，互不干擾;

　　— 及時性：系統(tǒng)按人們所能接受的等待時間，在較短的時間內(nèi)及時響應用戶的請求;

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

　　— 同時性：從客觀上看，是若干用戶同時使用計算機，其實是計算機輪流服務。

　　分時操作系統(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)計技術(shù)，但存在下列不同點：

　　— 追求的目標不同。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;分時系統(tǒng)則要滿足多個聯(lián)機用戶立即型命令的快速響應;

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

　　— 資源的利用率不同。批處理操作系統(tǒng)可合理安排不同負載的作業(yè)，使各種資源利用率較佳;分時操作系統(tǒng)中，多個終端作業(yè)使用相同類型編譯系統(tǒng)、運行系統(tǒng)和公共子程序時，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，預先提交，脫機工作;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)機工作。

　　分時操作系統(tǒng)主要用于軟件開發(fā)和運行較小的程序。因為在這種環(huán)境下，用戶大部分時間都在思考，不會長期連續(xù)地占用CPU，以利于其他用戶使用。

　　4.實時操作系統(tǒng)

　　雖然多道批處理操作系統(tǒng)和分時操作系統(tǒng)獲得了較佳的資源利用率和快速的響應時間，從而使計算機的應用范圍日益擴大，但它們難以滿足實時控制和實時信息處理領(lǐng)域的需要。于是，便產(chǎn)生了實時操作系統(tǒng)，目前有3種典型的實時系統(tǒng)，即過程控制系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)和事務處理系統(tǒng)。

　　實時操作系統(tǒng)(Real Time Operating System)是指系統(tǒng)能及時響應外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)，完成對該事件的處理，并控制所有實時任務協(xié)調(diào)一致地運行。實時的含義是計算機對于外來信息，能夠以足夠快的速度進行處理，并在被控制對象允許的時間范圍內(nèi)，做出快速響應。因而，提供及時響應和高可靠性是其主要特點。由于實時操作系統(tǒng)控制的過程控制系統(tǒng)較為復雜，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行信號檢測。2)加工處理。它對進入系統(tǒng)的信息進行加工處理，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)果采取適當措施或動作，達到控制或適應環(huán)境的目的。4)反饋處理，它監(jiān)督執(zhí)行機構(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)反饋信息采取進一步措施，達到控制的預期目的。

　　實時操作系統(tǒng)可以分成如下兩類：

　　— 硬實時系統(tǒng)，即實時控制系統(tǒng);

　　— 軟實時系統(tǒng)，即實時信息處理系統(tǒng)。

　　實時操作系統(tǒng)的主要特點是專用性強、種類多，而且用途各異。應用實時系統(tǒng)通常應考慮實時時鐘管理、連續(xù)人機對話、過載防護和高可靠性4個方面的問題。實時系統(tǒng)具有以下特點。

　　— 及時性：它一般具有高精度的實時時鐘，能及時地響應外部文件的請求，并在規(guī)定的時間內(nèi)，完成對該文件的處理，控制實時設(shè)備和實時任務協(xié)調(diào)一致地運行。

　　— 支持多道程序設(shè)計：任務調(diào)度算法簡單、實用，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單明了，任務切換速度快，能夠處理時間驅(qū)動的任務和文件驅(qū)動的任務。

　　— 高可靠性：這是實時系統(tǒng)的主要設(shè)計目標之一。為了提高實時系統(tǒng)的可靠性，軟硬件都必須采取相應的措施加以保證。

　　— 較強的過載防護能力：在支持多任務的實時系統(tǒng)中，實時任務的數(shù)目在某些時候超出系統(tǒng)的處理能力時，系統(tǒng)要通過相應的措施(如延遲或丟棄不重要的任務)來保證實時性強的重要任務能及時處理。

　　實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)的比較如下。

　　— 多路性：實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)一樣具有多路性，即系統(tǒng)能同時為多個終端用戶服務。

　　— 獨立性：實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)一樣具有獨立性，每個終端用戶可獨立地向?qū)崟r系統(tǒng)提出服務請求，彼此互不干擾。

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

　　— 交互性：實時系統(tǒng)雖然也具有交互性，但其交互性通常不及分時系統(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程序，它不像分時系統(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。

　　— 可靠性：分時系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)高度可靠。因為任何操作都可能帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至無法預料的災難性后果。因此，在實時系統(tǒng)中，常采用多級容錯措施來保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。

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