一、批處理階段（操作系統(tǒng)開始出現(xiàn)）

為了解決人機(jī)矛盾及CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾，出現(xiàn)了批處理系統(tǒng)。它按發(fā)展歷程又分為單道批處理系統(tǒng)、多道批處理系統(tǒng)（多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)出現(xiàn)以后）。
1) 單道批處理系統(tǒng)

系統(tǒng)對(duì)作業(yè)的處理是成批進(jìn)行的，但內(nèi)存中始終保持一道作業(yè)。該系統(tǒng)是在解決人機(jī)矛盾和CPU與I/O設(shè)備速率不匹配的矛盾中形成的。單道批處理系統(tǒng)的主要特征如下：
自動(dòng)性。在順利的情況下，在磁帶上的一批作業(yè)能自動(dòng)地逐個(gè)依次運(yùn)行，而無需人工干預(yù)。 '
順序性。磁帶上的各道作業(yè)是順序地進(jìn)入內(nèi)存，各道作業(yè)的完成順序與它們進(jìn)入內(nèi)存的順序，在正常情況下應(yīng)完全相同，亦即先調(diào)入內(nèi)存的作業(yè)先完成。
單道性。內(nèi)存中僅有一道程序運(yùn)行，即監(jiān)督程序每次從磁帶上只調(diào)入一道程序進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行，當(dāng)該程序完成或發(fā)生異常情況時(shí)，才換入其后繼程序進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行。

此時(shí)面臨的問題是：每次主機(jī)內(nèi)存中僅存放一道作業(yè)，每當(dāng)它運(yùn)行期間（注意這里是“運(yùn)行時(shí)”，并不是“完成后”）發(fā)出輸入/輸出請(qǐng)求后，高速的CPU便處于等待低速的I/O完成狀態(tài)。為了進(jìn)一步提高資源的利用率和系統(tǒng)的吞吐量，引入了多道程序技術(shù)。
2) 多道批處理系統(tǒng)

多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行。即同時(shí)把多個(gè)程序放入內(nèi)存，并允許它們交替在CPU中運(yùn)行，它們共享系統(tǒng)中的各種硬、軟件資源。當(dāng)一道程序因I/O請(qǐng)求而暫停運(yùn)行時(shí)，CPU便立即轉(zhuǎn)去運(yùn)行另一道程序。它沒有用某些機(jī)制提高某一技術(shù)方面的瓶頸問題，而是讓系統(tǒng)的各個(gè)組成部分都盡量去“忙”，花費(fèi)很少時(shí)間去切換任務(wù)，達(dá)到了系統(tǒng)各部件之間的并行工作，使其整體在單位時(shí)間內(nèi)的效率翻倍。

多道程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)有：
多道：計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放多道相互獨(dú)立的程序。
宏觀上并行：同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的多道程序都處于運(yùn)行過程中，即它們先后開始了各自的運(yùn)行，但都未運(yùn)行完畢。
微觀上串行：內(nèi)存中的多道程序輪流占有CPU，交替執(zhí)行。

多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要解決下列問題：
如何分配處理器。
多道程序的內(nèi)存分配問題。
I/O設(shè)備如何分配。
如何組織和存放大量的程序和數(shù)據(jù)，以便于用戶使用和保證其安全性與一致性。

在批處理系統(tǒng)中釆用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，就形成了多道批處理操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)把用戶提交的作業(yè)成批地送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，然后由作業(yè)調(diào)度程序自動(dòng)地選擇作業(yè)運(yùn)行。

優(yōu)點(diǎn)是資源利用率高，多道程序共享計(jì)算機(jī)資源，從而使各種資源得到充分利用；系統(tǒng)吞吐量大，CPU和其他資源保持“忙碌”狀態(tài)。缺點(diǎn)是用戶響應(yīng)的時(shí)間較長(zhǎng)。不提供人機(jī)交互能力，用戶既不能了解自己程序的運(yùn)行情況，也不能控制計(jì)算機(jī)。

二、分時(shí)操作系統(tǒng)

在操作系統(tǒng)中釆用分時(shí)技術(shù)就形成了分時(shí)系統(tǒng)。所謂分時(shí)技術(shù)就是把處理器的運(yùn)行時(shí)間分成很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪流把處理器分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。若某個(gè)作業(yè)在分配給它的時(shí)間片內(nèi)不能完成其計(jì)算，則該作業(yè)暫時(shí)停止運(yùn)行，把處理器讓給其他作業(yè)使用，等待下一輪再繼續(xù)運(yùn)行。由于計(jì)算機(jī)速度很快，作業(yè)運(yùn)行輪轉(zhuǎn)得很快，給每個(gè)用戶的感覺好像是自己獨(dú)占一臺(tái)計(jì)算機(jī)。

分時(shí)操作系統(tǒng)是多個(gè)用戶通過終端同時(shí)共享一臺(tái)主機(jī)，這些終端連接在主機(jī)上，用戶可以同時(shí)與主機(jī)進(jìn)行交互操作而互不干擾。所以，實(shí)現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)最關(guān)鍵的問題是如何使用戶能與自己的作業(yè)進(jìn)行交互，即當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)接收并及時(shí)處理該命令，再將結(jié)果返回用戶。分時(shí)系統(tǒng)也是支持多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，但它不同于多道批處理系統(tǒng)。

多道批處理是實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)控制而無需人工干預(yù)的系統(tǒng)，而分時(shí)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的系統(tǒng)，這使得分時(shí)系統(tǒng)具有與批處理系統(tǒng)不同的特征，其主要特征如下：
同時(shí)性。同時(shí)性也稱多路性，指允許多個(gè)終端用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，即一臺(tái)計(jì)算機(jī)與若干臺(tái)終端相連接，終端上的這些用戶可以同時(shí)或基本同時(shí)使用計(jì)算機(jī)。
交互性。用戶能夠方便地與系統(tǒng)進(jìn)行人-機(jī)對(duì)話，即用戶通過終端釆用人4^1對(duì)話的方式直接控制程序運(yùn)行，與同程序進(jìn)行交互。
獨(dú)立性。系統(tǒng)中多個(gè)用戶可以彼此獨(dú)立地進(jìn)行操作，互不干擾，單個(gè)用戶感覺不到別人也在使用這臺(tái)計(jì)算機(jī)，好像只有自己?jiǎn)为?dú)使用這臺(tái)計(jì)算機(jī)一樣。
及時(shí)性。用戶請(qǐng)求能在很短時(shí)間內(nèi)獲得響應(yīng)。分時(shí)系統(tǒng)釆用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)為多個(gè)終端服務(wù)，使用戶能夠?qū)ο到y(tǒng)的及時(shí)響應(yīng)感到滿意。

雖然分時(shí)操作系統(tǒng)比較好地解決了人機(jī)交互問題，但是在一些應(yīng)用場(chǎng)合，需要系統(tǒng)能對(duì)外部的信息在規(guī)定的時(shí)間（比時(shí)間片的時(shí)間還短）內(nèi)作出處理（比如飛機(jī)訂票系統(tǒng)或?qū)椫茖?dǎo)系統(tǒng))。因此，實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

三、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

為了能在某個(gè)時(shí)間限制內(nèi)完成某些緊急任務(wù)而不需時(shí)間片排隊(duì)，誕生了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。這里的時(shí)間限制可以分為兩種情況：如果某個(gè)動(dòng)作必須絕對(duì)地在規(guī)定的時(shí)刻（或規(guī)定的時(shí)間范圍）發(fā)生，則稱為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)。例如，飛行器的飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)，這類系統(tǒng)必須提供絕對(duì)保證，讓某個(gè)特定的動(dòng)作在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。如果能夠接受偶爾違反時(shí)間規(guī)定，并且不會(huì)引起任何永久性的損害，則稱為軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)，如飛機(jī)訂票系統(tǒng)、銀行管理系統(tǒng)。

在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的控制下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收到外部信號(hào)后及時(shí)進(jìn)行處理，并且要在嚴(yán)格的時(shí)限內(nèi)處理完接收的事件。實(shí)時(shí)橾作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是及時(shí)性和可靠性。

總結(jié)

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