操作系统的类型

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操作系统从第一代计算机就已经存在，并且随着时间的推移而不断发展。在本章中，我们将讨论一些最常用的重要操作系统类型。

批处理操作系统

批处理操作系统的用户不直接与计算机交互。每个用户都在离线设备（如打孔卡）上准备自己的作业，并将其提交给计算机操作员。为了加快处理速度，具有相似需求的作业会被分批在一起并作为一个组运行。程序员将他们的程序留给操作员，然后操作员将具有相似要求的程序分成批次。

批处理系统的问题如下 -

• 用户和工作之间缺乏交互。
• CPU经常空闲，因为机械I/O设备的速度比CPU慢。
• 很难提供所需的优先级。

分时操作系统

分时是一种使位于不同终端的许多人同时使用特定计算机系统的技术。分时或多任务是多道程序设计的逻辑扩展。同时在多个用户之间共享处理器的时间称为分时。

多道程序批处理系统和分时系统之间的主要区别在于，多道程序批处理系统的目标是最大化处理器的使用，而在分时系统中，目标是最小化响应时间。

CPU通过在多个作业之间切换来执行多个作业，但切换发生得非常频繁。因此，用户可以立即收到响应。例如，在事务处理中，处理器在短突发或计算量中执行每个用户程序。也就是说，如果存在n个用户，则每个用户可以获得一个时间片。当用户提交命令时，响应时间最多只有几秒钟。

操作系统使用CPU调度和多道程序设计为每个用户提供一小部分时间。主要设计为批处理系统的计算机系统已被修改为分时系统。

分时操作系统的优点如下 -

• 具有响应速度快的优点。
• 避免软件重复。
• 减少 CPU 空闲时间。

分时操作系统的缺点如下：

• 可靠性问题。
• 用户程序和数据的安全性和完整性问题。
• 数据通信问题。

分布式操作系统

分布式系统使用多个中央处理器来服务多个实时应用程序和多个用户。数据处理作业相应地分布在处理器之间。

处理器通过各种通信线路（例如高速总线或电话线）相互通信。这些被称为松散耦合系统或分布式系统。分布式系统中的处理器的大小和功能可能有所不同。这些处理器被称为站点、节点、计算机等。

分布式系统的优点如下：

• 利用资源共享设施，一个站点的用户可以使用另一站点的可用资源。
• 通过电子邮件加快彼此之间的数据交换。
• 如果分布式系统中的一个站点发生故障，其余站点可能会继续运行。
• 更好的为客户服务。
• 减少主机的负载。
• 减少数据处理的延迟。

网络操作系统

网络操作系统在服务器上运行，为服务器提供管理数据、用户、组、安全、应用程序和其他网络功能的能力。网络操作系统的主要目的是允许网络（通常是局域网（LAN）、专用网络或其他网络）中的多台计算机之间共享文件和打印机访问。

网络操作系统的示例包括 Microsoft Windows Server 2003、Microsoft Windows Server 2008、UNIX、Linux、Mac OS X、Novell NetWare 和 BSD。

网络操作系统的优点如下 -

• 中心化服务器高度稳定。
• 安全性由服务器管理。
• 新技术和硬件的升级可以轻松集成到系统中。
• 可以从不同位置和不同类型的系统远程访问服务器。

网络操作系统的缺点如下：

• 购买和运行服务器的成本很高。
• 大多数操作都依赖于中心位置。
• 需要定期维护和更新。

实时操作系统

实时系统被定义为一种数据处理系统，其中处理和响应输入所需的时间间隔非常小，以至于可以控制环境。系统响应输入并显示所需更新信息所花费的时间称为响应时间。因此，在这种方法中，与在线处理相比，响应时间非常短。

当对处理器的操作或数据流有严格的时间要求时，使用实时系统，并且实时系统可以用作专用应用中的控制设备。实时操作系统必须有明确定义的、固定的时间约束，否则系统就会失败。例如，科学实验、医学成像系统、工业控制系统、武器系统、机器人、空中交通管制系统等。

有两种类型的实时操作系统。

硬实时系统

硬实时系统保证关键任务按时完成。在硬实时系统中，辅助存储有限或缺失，数据存储在 ROM 中。在这些系统中，几乎从未发现虚拟内存。

软实时系统

软实时系统限制较少。关键实时任务的优先级高于其他任务，并保留该优先级直至其完成。软实时系统比硬实时系统的实用性有限。例如，多媒体、虚拟现实、海底探索和行星漫游器等高级科学项目等。