第一章 计算机系统概述
操作系统发展历程
一、手工操作阶段（无操作系统）
1、特点
此阶段无操作系统，用户在计算机上算题的所有工作都需要人工干预
2、手工操作阶段的缺点
- 用户独占全机，虽然不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，资源利用率低
- CPU等待手工操作，CPU的利用不充分
CPU和人工串行，CPU总是等待人的操作，CPU利用率极低
3、唯一的解决办法
用高速的机器代替相对较慢的手工操作来对作业进行控制
二、批处理阶段（操作系统开始出现） – 单道批处理系统(考过)
1、特点
操作系统开始出现，出现批处理系统
引入脱机输入/输出技术(用外围机+磁带完成)，并由监督程序负责控制作业的输入、输出
按发展历程分为单道批处理和多道批处理系统。
2、优点
主要优点:缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提升
3、缺点
1、内存中仅能有一道程序运行，只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。
2、CPU有大量的时间是在空闲等待 I / O 完成，资源利用率依然很低。
监督程序（Monitor）实现批处理，程序可以一批一批进行处理，减少了人机矛盾，略微提高了CPU的利用率
4、单道批处理系统的主要特征
1、自动性 – 磁带上一批作业能自动地逐个的运行
2、顺序性 – 磁带上的各道作业顺序地进入内存，先调入内存的作业先完成
3、单道性 – 内存中仅有一道程序运行，才换入其后程序进入内存运行
三、批处理阶段 – 多道批处理系统（操作系统正式诞生）
1、多道批处理系统工作原理
1、用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干作业调入内存，它们在管理程序的控制下相互穿插地运行，共享系统中的各种硬软件资源。
2、当某道程序因请求 IO 操作而暂停运行时，CPU 便立即转去运行另一道程序，这是通过中断机制实现的。它让系统的各个组成部分都尽量的“忙”，切换任务所花费的时间很少，因而可实现系统各部件之间的并行工作，使其在单位时间内的效率翻倍。
2、多道批处理系统优点和缺点
优点:资源利用率高，多道程序共享计算机资源，从而使各种资源得到充分利用;系统吞吐量大，CPU 和其他资源保持“忙碌”状态。
缺点:用户响应的时间较长;不提供人机交互能力，用户既不能了解自己的程序的运行情况，又不能控制计算机。
总结
优点：CPU和IO错开执行，可让多道程序并发执行，资源利用率大幅提升
缺点：响应时间长，没有人机交互功能
多道批处理系统中
并行指多作业在 CPU 与外设间交替运行，提升资源利用率；
行是作业依次执行，前一完成后下一才启动，效率较低。
3、多道批处理系统的特点（2017、2018、2022）
设计的特点：
多道 – 计算机内存中同时存放多道相互独立的程序
宏观上并行 – 同时进入系统的多道程序都处于运行过程中，但都未运行完毕
微观上串行 – 内存中的多道程序轮流占有 CPU，交替执行。
在批处理系统中采用多道程序设计技术就形成了多道批处理操作系统。该系统将用户提交的作业成批地送入计算机内存，然后由作业调度程序自动地选择作业运行。
四、分时操作系统
1、什么是分时技术？什么是分时操作系统？
分时技术，是指将处理器的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流将处理器分配给各联机作业使用。若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时停止运行，将处理器让给其他作业使用，等待下一轮再继续运行。
计算机速度很快，作业运行轮转得也很快,因此给每个用户的感觉就像是自己独占一台计算机。
分时操作系统是指多个用户通过终端同时共享一台主机，这些终端连接在主机上，用户可以同时与主机进行交互操作而互不干扰。
2、分时操作系统的特征
| 同时性（多路性） | 允许多个终端用户同时使用一台计算机 | |
| 交互性 | 用户通过终端采用人机对话的方式直接控制程序运行，与同程序进行交 | |
| 独立性 | 系统中多个用户可以彼此独立地进行操作，互不干扰，单个用户感觉不到别人也在使用这台计算机，好像只有自己单独使用这台计算机一样。 | |
| 及时性 | 用户请求能在很短时间内获得响应 |
3、分时操作系统的优缺点
优点：提供人机交互功能
缺点：不能优先处理紧急任务（导弹制导等）
五、实时操作系统
1、什么是实时操作系统
实时操作系统（RTOS）是能对外部事件或请求在严格时间期限内快速响应并精确执行的系统，分硬实时（必须绝对按时）和软实时（允许有限延迟），核心特性包括优先级抢占调度、低中断延迟，常用于工业自动化、医疗设备、自动驾驶、航空航天等对时间敏感的场景，确保任务确定性与系统可靠性。
2、实时操作系统的优点
能够优先响应一些紧急任务，某些紧急任务不需时间片排队。
分类：
- 硬实时
- 软实时
优点：提供人机交互功能，且能优先处理紧急任务
六、其他几种操作系统
网络操作系统:
是伴随着计算机网络的发展而诞生的，能把网络中各个计算机有机地结合起来，实现数据传送等功能，实现网络中各种资源的共享(如文件共享)和各台计算机之间的通信。(如:Windows NT 就是一种典型的网络操作系统，网站服务器就可以使用)
分布式操作系统:
主要特点是分布性和并行性。系统中的各台计算机地位相同，任何工作都可以分布在这些计算机上，由它们并行、协同完成这个任务
个人计算机操作系统：
如WindowsxP、Macos，方便个人使用，
其他的还有嵌入式操作系统、服务器操作系统、智能手机操作系统等。
总结
本网站原创文章版权归何大锤的狂飙日记所有。发布者：何大锤，转转请注明出处：何大锤的博客
