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

按照操作系统的功能可将其分为以下几类：多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、通用操作系统、单用户操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、多处理器操作系统、集群操作系统、云计算操作系统嵌入式操作系统、多媒体操作系统、智能卡操作系统等。

1.4.1 多道批处理操作系统

多道批处理操作系统(batch processing operating system)是以脱机操作为标志的操作系统，特别适合于处理运行时间比较长的程序，其工作原理下图所示。

在使用这种系统时，用户无法对其程序的运行状况施行交互性控制。

当他将一个计算任务交给系统处理时，必须将其控制意图“告诉”操作系统，如第一步做什么，第二步做什么，出错时如何处理等。

为此，他需要用操作系统所提供的作业控制语言书写一份说明书，该说明书称为作业说明书，并将其与程序和数据一并交给系统。操作系统按照作业说明书所规定的步骤完成相应的计算任务。用户程序、数据以及作业说明书合称为作业。

批作业的处理步骤如下：用户将作业（程序、数据、说明书）交给机房工作人员，操作员在适当的时刻将其放到某台输入机上并启动其工作，通道负责将作业传输到磁盘输入井中，以后在适当的时刻经通道传输进入内存处理。

此时作业以“进程”为单位在内存中运行，运行结束后，其结果经通道传输进入磁盘输出井中。最后，再由通道负责将结果在输出机上以用户可见的形式显示出来。

输入井和输出井分别为磁盘或磁鼓上的两个区域，输入井用于保存已经输入但尚未处理的作业；输出井用于保存处理完毕但尚未输出的结果。

设置输入井和输出井的目的主要有两个：协调输入输出设备速度与处理器速度之间的差异；为作业调度提供有利条件，如果没有输入井，系统只能按照自然次序处理作业，设置输入井后，系统可以根据调度的需要在输入井中选择进入内存的作业，使得内存中运行的作业搭配合理。

多道批处理操作系统具有两个特性。

①多道。内存中同时存在多个正在处理的作业，而且外存储器输入井中还有多个尚待处理的作业。

②成批。作业逐批地进入系统，逐批地处理，逐批地离开系统。作业与作业之间的过渡由操作系统控制，无须用户干预。

1.4.2 分时操作系统

分时操作系统(time-sharing operating system)是以联机操作为标志的操作系统，特别适合于程序的动态调试和修改。

在一个分时系统中，一个主机同多个交互终端相连，这些终端既可能是本地的，也可能是远程的。每个终端上可以有一个用户，系统以对话的方式与终端用户交互，如下图所示。

分时操作系统为终端用户提供一组交互终端命令，它是用户与操作系统之间交互的界面。

用户进入系统后，可以在终端上输入终端命令，该命令被操作系统接收，后者执行一段系统程序，完成用户交付的任务，然后给出一个应答，用户根据应答确定下一个将要输入的命令。如此往复，直至用户完成其计算任务后退出系统。

这类系统是采取分时的方法为多个终端用户提供服务的，它将时间划分为若干个片段，称为时间片，并以时间片为单位轮流地为各个交互终端用户服务。

由于时间片通常很短，如十几毫秒或几十毫秒，系统为所有用户服务一次仅需较短的时间。例如，对于一个拥有50个终端的系统来说，假设时间片的长度为40s,一个终端每隔2s左右便能得到一次系统响应。

分时操作系统具有以下3个重要的特性。

①多路性。又称多路调制性，即一个主机可以同时与多个终端相连。根据硬件配置情况，同一主机可以与几个、十几个以至数十个，甚至上百个终端连接在一起。

②交互性。又称交往性，即系统以对话的方式为各个终端用户服务。用户在终端上可以方便地录入、调试、修改、运行其程序。

③独占性。由于计算机的运行速度很快，相比之下手动操作的速度较慢，因而每个用户感觉仿佛独占整个计算机系统，而不知道其他用户的存在，即每个终端用户实际上都拥有一台完全属于自己的虚拟机。