【王道操作系统】ch1计算机系统概述-02操作系统的发展历程

学习目标：理解各类操作系统主要想解决的问题，各自的优缺点。（在选择题中考察）

01 手工操作阶段

人机速度矛盾：

• 程序员用手工的方式把程序装到纸带机上或者将程序运行的结果从纸带机上取走的过程是超级漫长的。
• 计算机处理程序的速度是非常快的
  这导致计算机有一大部分时间处于空闲状态，很不经济。

主要缺点：

• 用户独占全机
• 人机速度矛盾导致

02 批处理阶段

（1）单道批处理系统

引入脱机输入/输出技术，并由监督程序负责控制作业的输入、输出。
监督程序就是操作系统的雏形。

磁带的读取速度比纸带机快很多，因此作业的输入输出过程所占的时间比例比纸带机要降低很多。

• 主要优点:缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提升。
• 主要缺点: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。

（2）多道批处理系统

• 主要优点: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。
• 主要缺点: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)

03 分时操作系统

定义：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。

04 实时操作系统

• 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

（1）硬实时系统

定义：严格遵循时间约束，超出时间限制会造成严重的系统失效的实时系统。
例如：导弹控制系统、自动驾驶系统

（2）软实时系统

定义：能够容忍一定程度的时间延迟及其引起的服务质量下降的实时系统。
例如：12306火车订票系统