【正文】 TimeSharing System)的產(chǎn)生 分時系統(tǒng)是為了滿足用戶需求所形成的一種新型 OS。 它與多道批處理系統(tǒng)之間 ， 有著截然不同的性能差別 。 用戶的需求具體表現(xiàn)在以下幾個 (1) 人 — 機交互 (2) 共享主機 (3) 便于用戶上機 分時系統(tǒng)的思想 ? 采用時間片輪的方法 ， 同時為許多終端用戶服務(wù) ， 對每個用戶能保證足夠快的響應(yīng)時間 ， 并提供交互會話的功能 。 ? 設(shè)計目標：對用戶的請求及時響應(yīng)，并在可能條件下盡量提高系統(tǒng)資源的利用率。 ? 適合辦公自動化、教學(xué)及事務(wù)處理等要求人機會話的場合。 分時技術(shù) ? 分時技術(shù) ： 把處理機的響應(yīng)時間分成若于個大小相等 （ 或不相等 ） 的時間單位 ， 稱為時間片 （ 如 100毫秒 ） ， 每個終端用戶獲得 CPU， 就等于獲得一個時間片 ， 該用戶程序開始運行 ， 當(dāng)時間片到 （ 用完 ） ，用戶程序暫停運行 ， 等待下一次運行 。 例如：我們上課 。 圖 17 分時系統(tǒng) 示意圖 為實現(xiàn)分時系統(tǒng) ， 其中 ， 最關(guān)鍵的問題是如何使用戶能與自己的作業(yè)進行交互 ， 即當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時 ， 系統(tǒng)應(yīng)能及時接收并及時處理該命令 ， 再將結(jié)果返回給用戶 。 (1) 及時接收 。 (2) 及時處理。 ? 多路性 ? 交互性 ? “獨占”性 ? 及時性 同時有多個用戶使用一臺計算機 宏觀上：是多個人同時使用一個 CPU 微觀上：多個人在不同時刻輪流使用 CPU 用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進一步 提出新請求 (用戶直接干預(yù)每一步 ) 用戶感覺不到計算機為其他人服務(wù) （ OS提供虛機器，各個用戶的虛 機器互不干擾） 系統(tǒng)對用戶提出的請求及時響應(yīng) 影響響應(yīng)時間的因素 ? 終端數(shù)目多少 ? 調(diào)度算法 （ 時間片的選取 ） ? 信息交換量和信息交換速度 ? 機器處理能力 ? 請求服務(wù)的時間長短及服務(wù)請求的分布 實時系統(tǒng) 早期計算機系統(tǒng)是用于 科學(xué)與工程的數(shù)值計算 。 到了 60年代初，計算機開始應(yīng)用到生產(chǎn)過程控制、工業(yè)控制、防空系統(tǒng)、信息處理等，在這些應(yīng)用中不但要解決計算間題，還要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成計算，即實時處理。在實時處理中的一個核心的問題就是響應(yīng)時間問題。 實時控制 此類實時控制系統(tǒng)主要用于 生產(chǎn)過程的自動控制 ，實驗數(shù)據(jù)自動采集， 武器的控制 ：導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)。 實時信息處理系統(tǒng) 這類系統(tǒng)主要用于 實時信息處理 ，比如飛機訂票系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)、 股市行情 實時信息處理系統(tǒng) 等。 2．實時任務(wù) 1) 按任務(wù)執(zhí)行時是否呈現(xiàn)周期性來劃分 (1) 周期性實時任務(wù) 。 (2) 非周期性實時任務(wù) 。 2) 根據(jù)對截止時間的要求來劃分 (1) 硬實時任務(wù) (Hard realtime Task)。 (2) 軟實時任務(wù) (Soft realtime Task)。 （ 1）多路性 （ 2）獨立性 （ 3）及時性 （ 4）交互性 （ 5）可靠性 操作系統(tǒng)的發(fā)展 操作系統(tǒng) （ 包括其前身 ） 成為獨立的程序 ， 已有 40年的歷史 ， 它經(jīng)過 60和 70年代的大發(fā)展時期 ， 到 80年代雖已趨于成熟 ，它仍沿著兩個方向繼續(xù)向前發(fā)展 ， 一個是隨著計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展 ， 形成多處理機操作系統(tǒng) 、 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)； 另一個則是把操作系統(tǒng)應(yīng)用于微機 ，形成微機操作系統(tǒng) 。 1．單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng) ? 單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，只允許一個用戶上機，且只允許用戶程序作為一個任務(wù)運行。這是最簡單的微機操作系統(tǒng)，主要配置在 8位和 16位微機上。最有代表性的單用戶單任務(wù)微機操作系統(tǒng)是 CP/M和MSDOS。 2．單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng) ? 單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，只允許一個用戶上機，但允許用戶把程序分為若干個任務(wù)，使它們并發(fā)執(zhí)行，從而有效地改善了系統(tǒng)的性能。目前在 32位微機上配置的操作系統(tǒng)基本上都是單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，其中最有代表性的是由微軟公司推出的 Windows。 3．多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng) ? 多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)的含義是，允許多個用戶通過各自的終端使用同一臺機器，共享主機系統(tǒng)中的各種資源，而每個用戶程序又可進一步分為幾個任務(wù)，使它們能并發(fā)執(zhí)行，從而可進一步提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。在大、中和小型機中所配置的大多是多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，而在 32位微機上也有不少是配置的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，其中最有代表性的是 UNIX OS。 操作系統(tǒng)的基本特性 ? 并發(fā)性 ? 共享性 ? 虛擬性 ? 異步性 并發(fā)性 ? 并行性是指兩個或多個事件在同一時間發(fā)生 。 ? 并發(fā)性是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生 。 ? 程序的并發(fā)執(zhí)行 ， 有效地改善了系統(tǒng)資源的利用率和提高了系統(tǒng)的吞吐量 ， 但它使系統(tǒng)復(fù)雜化 ， 操作系統(tǒng)必須具有控制和管理各種并發(fā)活動的能力 。 ? 通常的程序是靜態(tài)實體，在多道程序系統(tǒng)中，它們是不能獨立運行的，更不能和其它程序并發(fā)執(zhí)行。在操作系統(tǒng)中引入進程的目的，就是為了使多個程序能并發(fā)執(zhí)行。 ? 進程是指在系統(tǒng)中能獨立運行并作為資源分配的基本單位，它是由一組機器指令、數(shù)據(jù)和堆棧等組成的，是一個能獨立運行的活動實體。多個進程之間可以并發(fā)執(zhí)行和交換信息。 通常在一個進程中可以包含若干個線程，它們可以利用進程所擁有的資源。在引入線程的 OS中，通常都是把進程作為分配資源的基本單位，而把線程作為獨立運行和獨立調(diào)度的基本單位。 線程被視作現(xiàn)代操作系統(tǒng)的一個重要標致。 共享性 ? 共享 是指系統(tǒng)中的所有資源 不再為一個程序 所獨占，而是供同時存在于 系統(tǒng)中的多道程序 所共同使用。根據(jù) 資源屬性不同，可有 互斥共享 和 同步共享 兩種不同的共享方式。 1．互斥共享方式 系統(tǒng)中的某些資源，應(yīng)規(guī)定在一段時間內(nèi)只允許一個進程 (線程 )訪問該資源。 為此，系統(tǒng)中應(yīng)建立一種機制，以保證對這類資源的互斥訪問。 我們把這種資源共享方式稱為互斥式共享，而把在一段時間內(nèi)只允許一個進程訪問的資源稱為臨界資源或獨占資源。 2．同時訪問方式 ? 系統(tǒng)中還有另一類資源，允許在一段時間內(nèi)由多個進程“同時”對它們進行訪問。這里所謂的“同時”，在單處理機環(huán)境下往往是宏觀上的，而在微觀上，這些進程可能是交替地對該資源進行訪問。 ? 典型的可供多個進程“同時”訪問的資源是磁盤設(shè)備。 ? 并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)兩個最基本的特征 ，這兩者之間又是互為存在條件的 。 ? 資源共享是以程序的并發(fā)為條件的 ， 若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行 ， 自然不存在資源共享問題 。 ? 若系統(tǒng)不能對資源共享實施有效的管理 ，也必將影響到程序的并發(fā)執(zhí)行 ， 甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行 。 虛擬性 在操作系統(tǒng)中 ， 所謂虛擬 ， 是指把一個物理上的實體 ， 變?yōu)槿舾蓚€邏輯上的對應(yīng)物 。 物理實體 (前者 )是實的 ， 而后者是虛的 ， 相應(yīng)地 ， 用于實現(xiàn)虛擬的技術(shù) ，稱為虛擬技術(shù) 。 在 OS中利用了多種虛擬技術(shù) ， 分別用來實現(xiàn)虛擬處理機 、 虛擬內(nèi)存 、 虛擬外部設(shè)備和虛擬信道等 。 1．時分復(fù)用技術(shù) ? 時分復(fù)用，亦即分時使用方式，它最早用于電信業(yè)中。為了提高信道的利用率，人們利用時分復(fù)用方式，將一條物理信道虛擬為多條邏輯信道，將每條信道供一對用戶通