1.2.4　操作系统的分类

对操作系统可以采用多种角度进行分类。最常用的方法是按照交互程度和响应要求将操作系统分为三种基本类型，它们分别为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统。

1.批处理操作系统

单道批处理操作系统是早期计算机系统中配置的一种操作系统类型。它的工作方式是用户脱机使用计算机系统，采用单道或多道方式成批处理作业。

其工作流程大致如下：首先，操作员将若干个待处理的作业合成一批，输入并传送到外存，然后将它们逐个送入内存，并投入运行。具体处理是由批处理系统将其中的一个作业调入内存，并使之运行，只有一道作业处于运行状态。运行完成或者出现错误而无法再进行下去时，输出有关信息并调入下一个作业运行。如此反复处理，直至这一批作业处理完毕为止。

单道批处理操作系统大大减少了人工操作的时间，提高了机器的利用率。但是，对于某些作业来说，当它发出输入、输出请求后，CPU必须等待I/O的完成。为了改善机器的利用率，在批处理操作系统中必须引入多道批处理操作系统。

在单道批处理操作系统中引入多道程序设计技术，就形成了多道批处理操作系统。在多道批处理操作系统中，不仅仅在主存中可同时有多道作业在运行，而且作业可随时被调入系统，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，从作业队列中调入一个或多个作业进入内存运行。多道批处理操作系统一般用于计算中心的较大计算机系统中。

2.分时操作系统

分时操作系统的工作方式是，允许多个用户在不同的终端上通过人机对话使用计算机系统。要解释分时操作系统，首先要讲分时技术。

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，按时间片轮流把处理机分给各个联机用户终端程序使用。若某个程序在分配给它的时间片内不能完成其计算，则被暂时中断，把处理机让给另一个终端程序使用，等待下一个时间片到来时再继续运行。由于计算速度很快，因此给每个用户的印象是：好像独占计算机。

在操作系统中，采用分时技术就形成了分时操作系统。在分时操作系统中，一个计算机和许多用户终端设备或者任务相连，每个用户可以向系统中心发出命令，请求完成某项任务，而系统则分析各终端或任务发来的命令，完成用户提出的各种各样的任务，然后用户又根据系统提供的运行结果，向系统提出下一步请求，就这样重复上述交互会话过程，直到用户完成预计的全部工作为止。

分时操作系统具有以下几个基本特点：

1）同时性：也称多路性。从客观上看，若干个用户可以同时使用计算机，虽然在微观上，是计算机轮流为多个用户终端程序提供服务。

2）交互性：用户通过终端向主机发出请求，并根据主机的响应结果，再向系统发出请求，直至得到满意的结果。

3）独占性：每个用户使用各自的终端与主机交互，感觉不到其他用户的存在，好像独立使用计算机系统。

4）及时性：机器对用户的请求要在较短的时间内加以响应。

3.实时操作系统

实时操作系统是操作系统的又一种类型。它的工作方式是：对随机发生的外部事件能够在规定的时间内做出响应和处理。

实时的含义是指计算机对于外来的信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控制对象允许的时间范围内做出快速响应。对外部输入的信息，实时操作系统能够在规定的时间内处理完毕并做出响应。实时操作系统对响应时间的要求比分时操作系统更高，一般要求达到秒级、毫秒级，甚至微秒级的响应时间。

实时操作系统可分为两类：

1）硬实时系统，即实时控制系统：主要用于军事和工业控制领域，有极其严格的时间要求，计算机及时测量出被控系统的各种数据，并保证在规定的最后期限内完成响应处理。超时错误会带来严重损伤，或者导致系统失败、系统不能实现预期目标，甚至“灾难”。这种实时操作系统对响应速度和可靠性有极高的要求。

2）软实时系统，即实时事务处理系统：主要用于诸如订票系统、银行管理系统等方面。在这种应用中，计算机能对用户的请求及时做出回答，并能及时修改、处理系统中的数据。这种实时系统在时间要求上没有硬实时系统那么严，只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。未在规定的时间内完成，最多会导致用户不满意。

实时操作系统具有以下特点：

1）及时性：实时操作系统一般具有高精度的实时时钟，它能及时响应用户的请求，并在严格规定的时差内完成对该请求的处理，控制实时设备和实时任务协调一致地运行。

2）支持多道程序设计：任务调度算法简单、实时，数据结构简单明了，任务切换快，能够处理时间驱动任务和文件驱动任务。

3）高可靠性：这是实时系统设计的主要目标之一。为了提高实时系统的可靠性，软、硬件都必须采取相应的措施加以保证。

4）较强的过载防护能力：在支持多任务的实时操作系统中，实时任务启动的数目在某些时刻超出系统的处理能力时，系统要采取相应的措施来保证实时性强的重要任务能及时处理。