操作系统类型

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操作系统从第一代计算机开始就存在，并且随着时间的推移不断发展。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与计算机直接交互。每个用户在脱机设备（如穿孔卡片）上准备他的作业，并将其提交给计算机操作员。为了加快处理速度，将具有类似需求的作业批量处理并作为一个组运行。程序员将他们的程序留给操作员，然后操作员将具有类似要求的程序分类成批次。

批处理系统的缺点如下：

• 用户与作业之间缺乏交互。
• CPU 经常空闲，因为机械 I/O 设备的速度低于 CPU。
• 难以提供所需的优先级。

分时操作系统

分时是一种技术，它允许许多位于不同终端的人同时使用特定的计算机系统。分时或多任务处理是多道程序设计的逻辑扩展。处理器时间在多个用户之间共享，称为分时。

多道程序设计批处理系统和分时系统之间的主要区别在于，在多道程序设计批处理系统中，目标是最大化处理器使用率，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，但切换频率非常高。因此，用户可以立即获得响应。例如，在事务处理中，处理器以短突发或计算量子执行每个用户程序。也就是说，如果有 n 个用户，则每个用户可以获得一个时间量子。当用户提交命令时，响应时间最多为几秒钟。

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。最初设计为批处理系统的计算机系统已修改为分时系统。

分时操作系统的优点如下：

• 提供快速响应的优势。
• 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。
• 用户程序和数据安全性和完整性问题。
• 数据通信问题。

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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。数据处理作业根据情况分配给处理器。

处理器通过各种通信线路（如高速总线或电话线）相互通信。这些被称为 松耦合系统 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：

• 通过资源共享功能，一个站点的用户可以使用另一个站点提供的资源。
• 通过电子邮件加快数据交换速度。
• 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。
• 更好地服务客户。
• 减少主机计算机的负载。
• 减少数据处理延迟。

网络操作系统

网络操作系统运行在服务器上，并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功能。网络操作系统的首要目的是允许网络（通常是局域网 (LAN)、私有网络或其他网络）中的多台计算机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：

• 集中式服务器高度稳定。
• 安全由服务器管理。
• 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需的时间称为 响应时间。因此，在这种方法中，与联机处理相比，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，可以使用实时系统，并且实时系统可以用作专用应用程序中的控制设备。实时操作系统必须具有定义明确的固定时间约束，否则系统将失败。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。

实时操作系统有两种类型。

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，辅助存储有限或不存在，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。关键实时任务优先于其他任务，并保持优先级直到完成。软实时系统比硬实时系统具有有限的实用性。例如，多媒体、虚拟现实、高级科学项目（如海底探测和行星探测器）等。