非零基础自学计算机操作系统

第1章 操作系统概述

1.4 操作系统的分类

1.4.3 实时操作系统

所谓实时，是指系统能够对外部请求做出及时的响应。实时操作系统(real-time operating system)按其应用范围可以分为实时控制和实时信息处理两大类别。

【1】实时控制

实时控制包括工业控制、宇航控制、医疗控制、铁路运输控制等。

这类系统都有一个被控制对象，被控制对象所产生的信号通过特殊的外围设备（又称外部设备，简称外设）传送给计算机系统，计算机系统接收来自被控制对象的请求信号后对其进行分析，并做出处理决策，然后将控制信号通过特殊的外围设备传送给被控制对象，

如下图所示：

由于被控制对象所产生的信号以及所接收的信号多为模拟量，信号由被控制对象传送到实时系统需要经过模数转换，信号由实时操作系统传送到被控制对象需要经过数模转换。

【2】实时信息处理

实时信息处理包括联机情报检索、图书管理、航班订票等。这类系统的一般原理与分时系统相似，不过相连终端通常是远程的，可能分散于一所学校、一座城市、整个国家的不同地区，甚至跨越国界。

容易理解，实时操作系统应当具有两个基本特性。

①及时性。即能够对外部请求做出及时的响应和处理。实时操作系统要求响应速度，但这个响应速度是一个相对的量。例如，对于实时控制来说，不同的被控制对象要求的响应速度是不同的，有的可能在毫秒级，有的可能在秒级，实时操作系统应当能够在被控制对象可以容忍的时间范围内对外部请求做出响应和处理。如果一个实时操作系统可以同时处理多种实时任务，应当保证所有这些任务在规定的截止期内处理完毕。

②可靠性。与其他类型的系统相比，实时操作系统更加注重其稳定性和可靠性。例如对于航天控制系统来说，实时控制系统的故障可能带来的后果是无法估量的。

1.4.4 通用操作系统

同时具有分时、实时和批处理功能的操作系统称为通用操作系统(general purpose operating system)。显然，通用操作系统规模更加庞大，构造更加复杂，功能也更加强大。

构造通用操作系统的目的是为用户提供多模式的服务，同时进一步提高系统资源的利用效率。

在通用操作系统中，可能同时存在3类任务，即实时任务、分时任务、批处理任务。

这3类任务通常按照其急迫程度加以分级：实时任务级别最高，分时任务级别次之，批处理任务级别最低。当有实时请求时，系统优先处理；当没有实时任务时，系统为分时用户服务，仅当既无实时任务也无分时任务时，系统才执行批处理任务。

在实际应用中，同时具有实时、分时、批处理3种功能的操作系统并不常见。

通常将实时与批处理结合起来，或者将分时与批处理结合起来，构成所谓的前后台系统。在实时与批处理相结合的系统中，实时任务为前台，批处理任务为后台；在分时与批处理相结合的系统（如GCOS-8)中，分时任务为前台，批处理任务为后台。前台任务优先于后台任务。

1.4.5 单用户操作系统

单用户操作系统(single-user operating system)是为个人计算机所配置的操作系统。

这类操作系统最主要的特点是单用户，即系统在同一段时间内仅为一个用户提供服务。早期的单用户操作系统（如MS-DOS)以单任务为主要特征，由于一个用户（程序）独占整个计算机系统，操作系统资源管理的任务变得不重要，为用户提供友好的工作环境成为这类操作系统更主要的目标。

现代的单用户操作系统，如Windows,已经广泛支持多道程序并发和资源共享。由于单用户操作系统应用广泛，使用者大多不是计算机专业人员，所以一般更加注重用户的友好性和操作的方便性。

常见的单用户操作系统有MS-DOS、CP/M、Windows等。单用户操作系统的设计及实现可以采用多道批处理操作系统中所采用的技术，如多进程和多线程、虚拟存储管理方式、层次结构文件系统等。