操作系统分类

引言

操作系统的发展是随着计算机的硬件技术、应用需求的发展、软件新技术的出现而发展的。其目标是充分利用硬件，为用户提供更好的服务。

分时操作系统

概述

操作系统将CPU的时间划分成若干个片段，称为时间片。操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务，当时间片时间到了，它就会为其他用户服务。

目标

1. 提高吞吐量和可靠性。
2. 及时响应从终端用户发出的命令。

实时操作系统

概述

计算机能及时响应外部事件的请求，在规定的严格时间内完成事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致的工作。

目标

1. 对外部请求在严格时间范围内作出响应。
2. 高可靠性。

硬实时操作系统例子

工作过程控制系统，汽车的刹车装置。

软实时操作系统例子

视频播放，音频播放。

个人操作系统

概述

计算机在某一时间内为单用户服务

目标

1. 界面友好，使用方便。
2. 丰富的应用软件。

网络操作系统

概述

基于计算机网络，在各种计算机操作系统上，按网络体系结构协议标准开发的软件。

目标

相互通信，资源共享。

分布式操作系统

概述

以计算机网络或多处理机为基础，允许若干个计算机可相互协作完成一项任务。它可以将各种系统任务在分布式系统中任何处理机上运行，自动实现全系统范围内的任务分配、自动调度、均衡各处理机的工作负载。

目标

增强处理能力，可靠性。

批处理操作系统

概念

批处理操作系统要求用户事先把上机的作业准备好，其中包括程序、数据以及作业说明书，然后直接交给系统操作员，并按指定的时间收取运行结果，用户不直接与计算机打交道。系统操作员不是立即进行输入作业，而是要等到一定时间或作业达到一定数量之后才进行成输入。由系统操作员将用户提交的作业分批进行处理，每批中的作业由操作系统控制执行。其特点就是用户脱机使用计算机、作业成批处理。

单道批处理系统：一次只能处理一个作业，这个作业处理完以后在去选择第二个作业进行处理。

多道批处理系统：一次处理多个作业。

工作方式

1. 用户将作业交给系统操作员。
2. 系统操作员将许多用户和作业组成一批作业，输入到计算机系统中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业流。
3. 启动操作系统。
4. 系统自动、依次执行每个作业。
5. 由操作员将作业结果交给用户。

目标

1. 提高资源利用率。
2. 增加作业处理吞吐量。

SPOOLing技术

概述

通过SPOOling技术便可将一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑I/O设备，同样允许多个用户共享一台物理I/O设备。使用这个技术可以使批处理操作系统的功能用一台计算机完成工作任务。又称假脱机。

核心思想

以联机的方式得到脱机的效果。低速设备经通道和外设在主机内存的缓冲存储器与高速设备相联，该高速设备通常是辅存。为了存放从低速设备上输入的信息，或者存放将要输出到低速设备上的信息（来自内存），在辅存分别开辟一固定区域，叫“输出井”（对输出），或者“输入井”（对输入）。简单来说就是在内存中形成缓冲区，在高级设备形成输出井和输入井，传递的时候，从低速设备传入缓冲区，再传到高速设备的输入井，再从高速设备的输出井，传到缓冲区，再传到低速设备。

典型实例

将一台独享打印机改造为可供多个用户共享的打印机。具体做法是：系统对于用户的打印输出，但并不真正把打印机分配给该用户进程，而是先在输出井中申请一个空闲盘块区，并将要打印的数据送入其中；然后为用户申请并填写请求打印表，将该表挂到请求打印队列上。若打印机空闲，输出程序从请求打印队首取表，将要打印的数据从输出井传送到内存缓冲区，再进行打印，直到打印队列为空。

特点

1. 提高了I/O速度。从对低速I/O设备进行的I/O操作变为对输入井或输出井的操作，如同脱机操作一样，提高了I/O速度，缓和了CPU与低速I/O设备速度不匹配的矛盾。
2. 将独占设备改造为共享设备。因为在SPOOLing系统的系统中，实际上并没为任何进程分配设备，而只是在输入井或输出井中为进程分配一个存储区和建立一张I/O请求表。这样，便把独占设备改造为共享设备。
3. 实现了虚拟设备功能。多个进程同时使用一独享设备，而对每一进程而言，都认为自己独占这一设备，从而实现了设备的虚拟分配。不过，该设备是逻辑上的设备。