【正文】 作業(yè)，以保證終端用戶的請(qǐng)求能獲得及時(shí)響應(yīng)，僅當(dāng)該隊(duì)列空時(shí)，才運(yùn)行批處理作業(yè)隊(duì)列中的作業(yè)。宏觀上，多個(gè)用戶同時(shí)工作，共享系統(tǒng)資源；微觀上，各終端作業(yè)是輪流運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片。每個(gè)用戶各占一臺(tái)終端，彼此獨(dú)立操作，互不干擾。終端用戶請(qǐng)求能在很短時(shí)間間隔內(nèi)獲得響應(yīng)。用戶能與系統(tǒng)進(jìn)行較廣泛的人機(jī)對(duì)話，即用戶從鍵盤輸入命令，請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)和控制程序的運(yùn)行。三、響應(yīng)時(shí)間的討論l 在批處理系統(tǒng)中，主要考慮如何提高機(jī)器的利用率；而在分時(shí)系統(tǒng)中，必須注意響應(yīng)時(shí)間。內(nèi)、外存之間信息的對(duì)換速度愈高， CPU便能以更多的時(shí)間去處理終端用戶作業(yè)，從而減少響應(yīng)時(shí)間，為此，應(yīng)選用存取速度高的磁盤作為外存。1．影響響應(yīng)時(shí)間的第三因素l （ 3） 時(shí)間片。1．影響響應(yīng)時(shí)間的第四因素l （ 4）對(duì)換信息量。減少對(duì)換信息量以改善響應(yīng)時(shí)間的兩種方法l （ 1）采用重入碼文件以減少對(duì)換信息量。 關(guān)于虛擬存儲(chǔ)技術(shù)將在存儲(chǔ)器管理一章中作詳細(xì)介紹。在這類系統(tǒng)中，要求實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)它們進(jìn)行及時(shí)處理，進(jìn)而自動(dòng)地控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使某參數(shù)（如溫度、壓力、軋制壓下量、流量等）能按預(yù)定規(guī)律變化或保持不變，以達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)量的目的。二、實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特征l 及時(shí)性l 交互作用性l 多路性l 獨(dú)立性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的及時(shí)性l 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求，通常與分時(shí)系統(tǒng)相同，是由人所能接受的等待時(shí)間來確定的，通常為秒級(jí)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的多路性l 與分時(shí)系統(tǒng)一樣，它允許多個(gè)終端用戶同時(shí)向?qū)崟r(shí)信息處理系統(tǒng)提出服務(wù)請(qǐng)求，系統(tǒng)仍按分時(shí)原則為每個(gè)終端用戶服務(wù)。此外，還應(yīng)具有以下特性和功能：l 1．高可靠性l 2．連續(xù)人機(jī)對(duì)話l 3．過載防護(hù)1．高可靠性l 高可靠性是實(shí)時(shí)系統(tǒng)最重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)之一，是使系統(tǒng)具有高可靠性，尤其當(dāng)系統(tǒng)用于帶有很大危險(xiǎn)性的控制時(shí)，任何故障都可能導(dǎo)致災(zāi)難性的結(jié)果。2．連續(xù)人機(jī)對(duì)話l 簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話，是在一問一答后對(duì)話便結(jié)束。3．過載防護(hù)l 系統(tǒng)必須設(shè)置某種防護(hù)機(jī)構(gòu)，以保證在出現(xiàn)系統(tǒng)過載時(shí)，仍能正常工作；當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)短暫的峰值負(fù)載時(shí)，可通過配置的適量緩沖區(qū)予以平滑；當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)持續(xù)性峰值負(fù)載時(shí)，可采用某種措施來防止超載。而一個(gè)實(shí)際的操作系統(tǒng)，可能兼有三者或其中兩者的功能。并行性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生；而并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。應(yīng)當(dāng)指出，通常的程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。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(dòng)的能力。我們把在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源稱為臨界資源。而微觀上，這些作業(yè)可能是交替地對(duì)該資源進(jìn)行訪問。一方面，資源共享是以程序的并發(fā)執(zhí)行為條件的，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；另一方面，若系統(tǒng)不能對(duì)資源共享實(shí)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(wú)法并發(fā)執(zhí)行。它給用戶的感覺是每道程序都有一個(gè) CPU在為它服務(wù)。Ling（SimultaneousLine， 外圍設(shè)備同時(shí)聯(lián)機(jī)操作）技術(shù)，可以把一臺(tái)物理上的 關(guān)于不確定性的結(jié)論l 不確定性是允許的。于是，為了使自己能投入運(yùn)行，這些作業(yè)之間必將爭(zhēng)奪資源。因此，對(duì)處理機(jī)的管理，可歸結(jié)為對(duì)進(jìn)程的管理 。2．進(jìn)程同步l 所謂進(jìn)程同步是指系統(tǒng)對(duì)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行協(xié)調(diào)。l 例如，進(jìn)程 A需要把它運(yùn)行的結(jié)果數(shù)據(jù)，傳送給另一相關(guān)進(jìn)程 B； 而進(jìn)程 B僅在收到該數(shù)據(jù)后方能開始執(zhí)行；必要時(shí)，進(jìn)程 B還應(yīng)向進(jìn)程 A發(fā)送確認(rèn)信息。二、存儲(chǔ)器管理l 存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)是 :l （ 1） 為多道程序的并發(fā)運(yùn)行提供良好環(huán)境；l （ 2）便于用戶使用存儲(chǔ)器；l （ 3）提高存儲(chǔ)器的利用率；l （ 4）為盡量多的用戶提供足夠大的存儲(chǔ)空間。每個(gè)作業(yè)所要求的內(nèi)存空間，是在目標(biāo)模塊被鏈接裝入時(shí)確定的。2．內(nèi)存保護(hù)l 為保證各道程序都能在自己的內(nèi)存空間運(yùn)行而互不干擾，要求每道程序在執(zhí)行時(shí)能隨時(shí)檢查對(duì)內(nèi)存的所有訪問是否合法。3．地址映射l 由目標(biāo)程序所限定的地址范圍稱為該程序的地址空間。我們把這種地址變換過程稱為地址映射。存儲(chǔ)器管理應(yīng)具有以下四種功能：l 為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)設(shè)備管理程序應(yīng)具有下述功能：l 1. 緩沖管理l 2. 設(shè)備分配l 3. 設(shè)備處理啟動(dòng)l 4. 虛擬設(shè)備功能1．緩沖管理l 幾乎所有的外圍設(shè)備與處理機(jī)交換信息時(shí)，都要利用緩沖來緩和 CPU和 I／ O設(shè)備間速度不匹配的矛盾，和提高 CPU與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備間操作的并行程度，以提高 CPU和 I／ O設(shè)備的利用率。3．設(shè)備處理l指定的 I／ O設(shè)備，完成用戶規(guī)定的 I／ O操作，并對(duì)由設(shè)備發(fā)來的中斷請(qǐng)求進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)，根據(jù)中斷類型進(jìn)行相應(yīng)的處理。文件系統(tǒng)應(yīng)具有下述五個(gè)功能：l 1．文件存儲(chǔ)空間的管理l 2．目錄管理l 3．文件讀、寫管理l 4．文件保護(hù)l 5.若由用戶自己對(duì)文件的存儲(chǔ)進(jìn)行管理，不僅極其困難，而且也必然是非常低效的，這就要求由文件系統(tǒng)對(duì)文件存儲(chǔ)空間進(jìn)行統(tǒng)一管理。它包含文件名、文件屬性、文件所在的物理位置及有關(guān)其它信息。文件的寫操作是根據(jù)用戶指定的源地址、傳送字節(jié)數(shù)，把信息從指定的用戶區(qū)寫到磁盤上。l 接口類型：命令行、程序、圖型接口。時(shí) 108KHz 200KHz 2MHz 5MHz,尋 640度 4位 8位 8位 16數(shù) 微米 )29,000(3明 微 機(jī) 算 字 性 的 是 倍 部 8 樣80年代的處理產(chǎn)品系列DX微 SX微 DX微 出 頻 16MHz,20MHz,50MHz總 位 32尋 16M/1G 4G/64T 16M/64T 4G/64T晶 量 微米 )(.8明 8086第 芯 處 數(shù) 位 總 了 的 理 一 緩 處 奔 處 騰 174。理 時(shí) 16MHz,66MHz 150MHz,線 位 64內(nèi) 管 微米 )3,100,000( )5,500,000(說 上 爾 一 是 學(xué) 器超 體 英 DX33倍動(dòng) 體 推 性 器雙 總 態(tài) 英 技 型號(hào)項(xiàng) 目奔 理 器 間 線 位可 存 數(shù) 微米 )簡(jiǎn) 互 指 Streaming數(shù) 單 數(shù) 展 ） 具 SSE用 爾 NetBurst?構(gòu) 超 線 快 引 系 、 浮 等 器 間 線 尋 64G晶 量 (明 技 在 特 4上 行 程 件 一 線 術(shù) 系 Microsoft） 個(gè) 騰 器 擬 用 置 在 環(huán) 含 (HT)奔 理 現(xiàn) 實(shí) 的 升 修 INTEL公司的竟?fàn)幷撸?AMD公司 (Advanced Micro Devices) AMD64位技術(shù)AMD64的位技術(shù)是在原始 32位 X86指令集的基礎(chǔ)上加入了 X8664擴(kuò)展 64位 X86指令集，使這款芯片在硬件上兼容原來的 32位 X86軟件，并同時(shí)支持 X8664的擴(kuò)展 64位計(jì)算，使得這款芯片成為真正的 64位 X86芯片。標(biāo)準(zhǔn)的 32bitXMM寄存器（也叫 SSE寄存器， XMM8XMM15），將能給單指令多數(shù)據(jù)流技術(shù)（ SIMD）運(yùn)算提供更多的空間，這些 128位的寄存器將提供在矢量和標(biāo)量計(jì)算模式下進(jìn)行 128位雙精度處理，為 3D建模、矢量分析和虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)提供了硬件基礎(chǔ)。 IA32處理器通過附加 EM64T技術(shù)，便可在兼容 IA32軟件的情況下，允許軟件利用更多的內(nèi)存地址空間，并且允許軟件進(jìn)行 32 bit線性地址寫入。在支持 EM64T技術(shù)的處理器內(nèi)有一個(gè)稱之為擴(kuò)展功能激活寄存器（ extended feature enable register， IA32_EFER）的部件，其中的 Bit10控制著 EM64T是否激活。FX系列和 Opteron系列。6系列和使用 Prescott處理器 處理器 處理器 1微機(jī)操作系統(tǒng)一、單用戶微機(jī)操作系統(tǒng)到目前最有代表性的單用戶微機(jī)操作系統(tǒng)有以下三種：l （ 1） CP／ M： l （ 2） MS－ DOS：l （ 3） OS／ 2：（ 1） CP／ M：l CP／ M是 Control Program Monitor的縮寫。（ 2） MS－ DOS：l 1981年 該操作系統(tǒng)在 CP／ M的基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大的擴(kuò)充，增加了許多內(nèi)部和外部命令，使該操作系統(tǒng)具有較強(qiáng)的功能及性能優(yōu)良的文件系統(tǒng)，又因?yàn)樗桥渲迷?IBM－ PC機(jī)上，隨著該機(jī)種及其兼容機(jī)的暢銷， MS－ DOS操作系統(tǒng)也就成為事實(shí)上的 16位微機(jī)單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。DOS在不斷改進(jìn)，從 8086／8088體系結(jié)構(gòu)的限制，其尋址范圍為 1MB， 并缺乏以硬件為基礎(chǔ)的存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制。 它是一種在80286保護(hù)方式下工作的單用戶／多任務(wù)操作系統(tǒng)。16Win95 擊敗。此外， Microsoft公司為 IBM－ PC所開發(fā)的 Xenix是銷量最大的類 UNIX系統(tǒng)； 還有已在 IBM－ PC機(jī)上運(yùn)行的 Coherent和Venix等等。 1973年 Ritchie專門為 UNIX系統(tǒng)研制了 C語(yǔ)言，并重寫了該系統(tǒng)。有許多計(jì)算機(jī)廠商在爭(zhēng)奪 UNIX版權(quán)。由于 UNIX系統(tǒng)被廣泛使用，故也把它作為本教材的實(shí)例，在后面予以詳細(xì)介紹。近幾年來，微機(jī)又經(jīng)常以嵌入的形式配置在許多儀器和設(shè)備中，構(gòu)成所謂的智能儀器和智能設(shè)備，使儀器和設(shè)備的性能顯著提高。 Windows XP Embedded 與 Windows XP 桌面軟件基于相同的二進(jìn)制文件，它在許多方面都是可供選擇的平臺(tái)，但 Windows XP Embedded和 Windows XP自己無(wú)法管理此類系統(tǒng)需要具有的嚴(yán)格的確定性，因此有必要用實(shí)時(shí)功能來增強(qiáng)該平臺(tái)。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的最新發(fā)展： INtime 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)l 通常， Windows 操作系統(tǒng)沒有表現(xiàn)出硬實(shí)時(shí)特征。實(shí)際上，應(yīng)該可以檢測(cè)到此類錯(cuò)誤以及在可能的情況下處理此類錯(cuò)誤，并且起碼提供一些有關(guān)這些錯(cuò)誤發(fā)生原因的信息。當(dāng)這些活動(dòng)完成后，計(jì)算機(jī)上下文將切換回 Windows 操作系統(tǒng)。該驅(qū)動(dòng)程序管理用于運(yùn)行內(nèi)核和實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的內(nèi)存，并且管理這兩個(gè)系統(tǒng)之間的通訊接口。 l 當(dāng)在 INtime 上下文中時(shí)，任何實(shí)時(shí)中斷都被直接處理，并且所有其他中斷都在中斷控制器被屏蔽。硬件計(jì)時(shí)器被改編以便按比 Windows 要求的速率更高的速率中斷，并且只根據(jù)需要調(diào)用 Windows 處理程序。 l 某些硬件抽象層 (HAL) 入口點(diǎn)被截獲和監(jiān)控，以便防止 Windows 內(nèi)核執(zhí)行某些不需要的操作，例如屏蔽實(shí)時(shí)中斷或者更改硬件系統(tǒng)計(jì)時(shí)器頻率。線程優(yōu)先級(jí)的范圍是從 0（最高優(yōu)先級(jí)）到 255（最低優(yōu)先級(jí)），低于可配置的優(yōu)先級(jí)閾值的線程可以與多個(gè)具有相同優(yōu)先級(jí)的線程分享其時(shí)間片。由該進(jìn)程所屬線程創(chuàng)建的每個(gè)對(duì)象都由該進(jìn)程所有，并且在進(jìn)程終止時(shí)不再存在。l 在任何進(jìn)程中，都可以通過系統(tǒng)調(diào)用以及用戶為中斷處理程序和線程編寫的代碼來直接處理中斷。進(jìn)程還可以選擇獲得有關(guān)該進(jìn)程中錯(cuò)誤的通知。所有對(duì)象都通過句柄引用，并且所有句柄對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)都是全局的。因此，進(jìn)程被限制在它可以分配的物理內(nèi)存量的范圍內(nèi)。線程會(huì)被分配一個(gè)優(yōu)先級(jí)，范圍為從 0 到 254，其中 0 是最高優(yōu)先級(jí)。 ?l 區(qū)域這些對(duì)象是單個(gè)單元信號(hào)量，帶有防止優(yōu)先級(jí)顛倒的保護(hù)。 ?實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)： INtime 體系結(jié)構(gòu)（ 實(shí)時(shí) API ）l 郵箱 這些對(duì)象由一個(gè)線程隊(duì)列和一個(gè)消息隊(duì)列組成。l 堆堆對(duì)象類似于 Windows 堆。l 實(shí)時(shí) API 提供參數(shù)檢查和內(nèi)聯(lián)狀態(tài)報(bào)告。 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)對(duì)象和 Win32對(duì)象都是可共享的，以便Windows和實(shí)時(shí)應(yīng)用程序可以同步和共享數(shù)據(jù)。為 Intel、 3Com 和 Realtek 接口適配器提供了以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序，并且為與 NE2022 兼容的 ISA 接口提供了以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序。 l 為一系列標(biāo)準(zhǔn)接口和行業(yè)接口提供了其他驅(qū)動(dòng)程序。System 它可以監(jiān)控 進(jìn)程，并可以在 l 異常處理WindowsINtime INtimeINtime）都可以選擇監(jiān)控任何其他參與協(xié)作的進(jìn)程，或者被其他參與協(xié)作的進(jìn)程監(jiān)控。INtimel Windows的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是它能夠檢測(cè)到 內(nèi)核中的 已經(jīng)失敗，并且還將負(fù)責(zé)調(diào)度 內(nèi)核可以繼續(xù)無(wú)限期地執(zhí)行其進(jìn)程，而這些進(jìn)程可以選擇在此情況下采取特殊操作，例如使外圍設(shè)備進(jìn)入已知狀態(tài)。Windows操作系統(tǒng)能夠支持復(fù)雜的大型應(yīng)用程序。CPU60% ，然后 和其他服務(wù)才會(huì)開始受到不利影響。或另一平臺(tái)，從而使應(yīng)用程序能夠隨著其對(duì)平臺(tái)的需求的增加而擴(kuò)大規(guī)模。這樣，無(wú)論選擇了哪種硬件體系結(jié)構(gòu)，都可以使用相同的二進(jìn)制文件。CorporationWindowsXP操作系統(tǒng)能夠支持復(fù)雜的大型應(yīng)用程序。CPU60% ，然后 和其他服務(wù)才會(huì)開始受到不利影響?；蛄硪黄脚_(tái)，從而使應(yīng)用程序能夠隨著其對(duì)平臺(tái)