《操作系统的分类》PPT课件.ppt

3.操作系统的分类,批处理操作系统（多道批处理） 分时系统 实时操作系统 个人计算机操作系统 网络操作系统 分布式操作系统 嵌入式操作系统,批处理操作系统,工作方式： 用户将作业交给系统操作员 系统操作员将许多用户的作业组成一批作业 之后输入到计算机中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业流 启动操作系统 系统自动、依次执行每个作业 最后由操作员将作业结果交给用户,卡片,早期批处理系统,IBM1401,IBM7094,IBM1401,输入磁带,磁带机,卡片阅读机,输出磁带,打印机,$END,$RUN,Data for program,$LOAD,Fortran program,$FORTRAN,$JOB, 10,429754 Cherry Chen,典型的 FMS JOB 结构,批处理操作系统特点,多道： 多道指某个作业占用CPU，若由于某种原因暂时不用CPU 则系统让第二个作业占用CPU,成批处理： 用户自己不能干预自己作业的运行，一旦发现作业错误不能及时改正，并延长开发软件时间，所以适用于成熟的程序。,Spooling系统（技术） 1961年，英国曼彻斯特大学，Atalas机 Simultaneous Peripheral Operation On-Line 同时的外围设备联机操作-假脱机技术 利用磁盘作缓冲，将输入、计算、输出分别组织成独立的任务流，使I/O和计算真正并行,Spooling系统工作原理 - 作业进入到磁盘上的输入井 - 按某种调度策略选择几种搭配得当的作业，并调入内存 - 作业运行的结果输出到磁盘上的输出井 - 再由磁盘上的输出井将结果送到打印机,批处理操作系统优缺点 - 优点：作业流程自动化 效率高，吞吐率高 吞吐量： 单位时间内处理作业的个数 - 缺点：无交互手段，调试程序困难,分时操作系统,工作方式: 一台主机连接了若干个终端 每个终端有一个用户在使用 交互式的向系统提出命令请求 系统接受每个用户的命令 采用时间片轮转方式处理服务请求 并通过交互方式在终端上向用户显示结果 用户根据上步结果发出下道命令,主机,终端,分时操作系统,时间片： 操作系统将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片 操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务 每次服务一个时间片 (其特点是利用人的错觉，使人感觉不到),分时操作系统特点,多路性 交互性 “独占”性 及时性,同时有多个用户使用一台计算机 宏观上：是多个人同时使用一个CPU 微观上：多个人在不同时刻轮流使用CPU,用户根据系统响应结果进一步 提出新请求(用户直接干预每一步),用户感觉不到计算机为其他人服务 （OS提供虚机器，各个用户的虚 机器互不干扰）,系统对用户提出的请求及时响应,分时操作系统,实现（条件）： 终端设备 轮转算法 会话语言 一般资源独占，“滚进滚出”方法,分时操作系统,追求目标： 及时响应 (根据指标是响应时间) 响应时间： 从终端发出命令到系统给予回答所经历的时间,分时操作系统,影响响应时间的因素： - 机器处理能力 - 请求服务的时间长短 - 系统中连接的终端数目 - 服务请求的分布 - 调度算法（时间片的选取）,通用操作系统,分时系统与批处理系统结合 原则：分时优先，批处理在后 “前台”：需频繁交互的作业 “后台”：时间性要求不强的作业,实时操作系统,分类： 第一类：实时过程控制 工业控制，军事控制，. 第二类：实时通信（信息）处理 电讯（自动交换），银行，飞机订票 股市行情,实时操作系统,主要追求目标： 对外部请求在严格时间范围内作出反应 高可靠性 安全性 完整性 实时系统必须和先进的技术装备相结合,个人计算机操作系统(单用户多任务),计算机在某一时间内为单用户服务, 其追求目标是界面友好，使用方便， 丰富的应用软件,网络操作系统,基于计算机网络 在各种计算机操作系统上 按网络体系结构协议标准开发的软件 包括网络管理，通信，安全，资源共享和各种网络应用 目标：是相互通信及资源共享,网络操作系统,通常操作系统的功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理等 网络通信功能：通过网络协议进行高效、可靠的数据传输 网络资源管理：协调各用户使用 网络服务：文件和设备共享，信息发布 网络管理：安全管理、故障管理、性能管理等 互操作：直接控制对方比交换数据更为困难,分布式操作系统,分布式系统：处理和控制的分散（相对于集中式系统） 分布式系统是以计算机网络为基础的，它的基本特征是处理上的分布，即功能和任务的分布 分布式操作系统的所有系统任务可在系统中任何处理机上运行，自动实现全系统范围内的任务分配并自动调度各处理机的工作负载,分布式操作系统,特征: 1.是一个统一的操作系统 2.资源进一步共享 3.透明性: 资源共享，分布。用户并不知道，对用 来讲是透明的 4.自治性: 处于分布式系统的多个主机处于平等地 位，无主从关系 5.处理能力增强、速度更快、可靠性增强,网络和分布式的区别,(1) 分布具有各个计算机间相互通讯， 无主从关系；网络有主从关系 (2) 分布式系统资源为所有用户共享； 而网络有限制地共享 (3) 分布式系统中若干个计算机可相互协作共同完成一项任务,嵌入式操作系统,什么是嵌入式系统？ 在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统 它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系统可以不是“计算机” 通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中 由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统,嵌入式操作系统的应用,操作系统的另一种分类Tanenbaum,主机操作系统 服务器操作系统 多处理机操作系统 个人计算机操作系统 实时操作系统 嵌入式操作系统 智能卡操作系统,多处理机操作系统,为什么？ 提高计算机系统性能和可靠性 提高性能的两条途径： - 提高各个组成部分的速度 - 增大处理的并行程度,多处理机操作系统的特点,增加系统的吞吐量 N个处理器加速比达不到N倍（额外的调度开销，算法的并行化） 提高系统可靠性 故障时系统降级运行,多处理机操作系统的类型,紧密耦合 各处理机之间通过快速总线或开关阵列相连，共享内存，整体系统由一个统一的OS管理（一个OS核心） 松散耦合 各处理机带有各自的存储器、I/O设备和操作系统，通过通道或通信线路相连。每个处理机上独立运行OS,多处理机操作系统的类型,非对称式多处理（又称主从模式） 主处理器：只有一个，运行OS。管理整个系统的资源，为从处理器分配任务； 从处理器：可有多个，执行应用程序或I/O处理。 特点：不同性质任务的负载不均，可靠性不够高，不易移植（通常要求硬件也是非对称）。 对称式多处理 OS交替在各个处理器上执行。任务负载较为平均，性能调节容易,