第6页共17页 并将它们排成一个高优先权队列:而将批处理作业另外排成一个队列。平时轮转运行高优先权 队列的作业,以保证终端用户的请求能获得及时响应,仅当该队列为空时,才运行批处理队列 中的作业。 分时系统具有以下特征 多路性:一台主机上连有多个终端,能同时为多个用户服务 独立性:各个用户像独占主机一般,独立工作,互不干扰 及时性:系统按人们所能接受的等待时间及时响应用户的请求 交互性:能进行广泛的人机交互。 (4)实时系统 实时系统是指系统能及时(或即时)响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对该事件 的处理,并控制所有实时任务协调一致地运行,实时的含义是指计算机对于外来信息能够以足 够快的速度进行处理,并在被控制对象允许的时间范围内作出快速响应。实时操作系统可以 分成如下两类 ①实时控制系统 通常是指以计算机为中心的生产过程控制系统,又称为计算机控制系统。在这类系统中, 要求实时采集现场数据,并对它们进行及时处理,进而自动地控制相应的执行机构,使某参数 (如温度、压力、流量等)能按预定规律变化或保持不变,以达到保证产品质量、提高产量的目 ②实时信息处理系统 通常是指对信息进行实时处理的系统。这类系统要求及时接收从终端(包括远程终端) 发来的服务请求,按请求的内容对信息进行检索和处理,并在很短的时间内为用户做出正确的 回答。典型的实时信息处理系统有证券交易系统、飞机订票系统国情报检索系统等 实时系统与分时系统特征的比轼 ●多路性:实时信息处理系统与分时系统一样具有多路性,即系统能同时为多个终端 用户服务:而实时控制系统也具有多路性,它主要表现在:系统经常对多路的现场信 息进行采集,以及对多个对象或多个执行机构进行控制 独立性:实时信息处理系统与分时系统一样具有独立性,每个终端用户可独立地向 实时系统提出服务请求,彼此互不干扰;而实时控制系统对信息的采集和对象的控 制也能独立进行、彼此互不干扰,因此也具有独立性。 及时性:实时信息系统对及时性的要求与分时系统类似,都是以人所能接受的等待 时间来确定的;而实时控制系统的及时性通常高于分时系统,它是以控制对象所能 接受的等待时间来确定的,一般要求秒级、毫秒级甚至微秒级的响应时间 ●交互性:实时信息处理系统虽然也具有交互性,但其交互性通常不及分时系统,这里 人与系统的交互,仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。它不像分时系统那 样能向终端用户提供数据处理、资源共享等多方面的服务。 ●可靠性:分时系统也要求系统可靠,但相比之下,实时系统则要求系统高度可靠。因 为任何差错都可能带来巨大的经济损失,甚至无法预料的灾难性后果。因此,在实时 系统中,常采用多级容错措施来保障系统和数据的安全性 实时系统的主要特点是专用性强、种类多,而且用途各异。应用实时系统通常应考虑实 时时钟管理、连续人机对话、过载防护、高可靠性四个方面的问题 批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统是三种基本的操作系统类型。如果一个 操作系统兼有批处理、分时处理和实时处理系统三者或其中两者的功能,那就形成了通用操作 系统 (5)网络操作系统
第 6 页 共 17 页 并将它们排成一个高优先权队列:而将批处理作业另外排成一个队列。平时轮转运行高优先权 队列的作业,以保证终端用户的请求能获得及时响应,仅当该队列为空时,才运行批处理队列 中的作业。 分时系统具有以下特征: ⚫ 多路性：一台主机上连有多个终端,能同时为多个用户服务。 ⚫ 独立性：各个用户像独占主机一般,独立工作,互不干扰。 ⚫ 及时性：系统按人们所能接受的等待时间及时响应用户的请求。 ⚫ 交互性：能进行广泛的人机交互。 （4）实时系统 实时系统是指系统能及时(或即时)响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对该事件 的处理,并控制所有实时任务协调一致地运行,实时的含义是指计算机对于外来信息能够以足 够快的速度进行处理,并在被控制对象允许的时间范围内作出快速响应。。实时操作系统可以 分成如下两类: ①实时控制系统 通常是指以计算机为中心的生产过程控制系统,又称为计算机控制系统。在这类系统中, 要求实时采集现场数据,并对它们进行及时处理,进而自动地控制相应的执行机构,使某参数 (如温度、压力、流量等)能按预定规律变化或保持不变,以达到保证产品质量、提高产量的目 的。 ②实时信息处理系统 通常是指对信息进行实时处理的系统。这类系统要求及时接收从终端(包括远程终端) 发来的服务请求,按请求的内容对信息进行检索和处理,并在很短的时间内为用户做出正确的 回答。典型的实时信息处理系统有证券交易系统、飞机订票系统国情报检索系统等。 实时系统与分时系统特征的比较： ⚫ 多路性：实时信息处理系统与分时系统一样具有多路性,即系统能同时为多个终端 用户服务:而实时控制系统也具有多路性,它主要表现在：系统经常对多路的现场信 息进行采集,以及对多个对象或多个执行机构进行控制。 ⚫ 独立性：实时信息处理系统与分时系统一样具有独立性,每个终端用户可独立地向 实时系统提出服务请求,彼此互不干扰;而实时控制系统对信息的采集和对象的控 制也能独立进行、彼此互不干扰,因此也具有独立性。 ⚫ 及时性：实时信息系统对及时性的要求与分时系统类似,都是以人所能接受的等待 时间来确定的;而实时控制系统的及时性通常高于分时系统,它是以控制对象所能 接受的等待时间来确定的, 一般要求秒级、毫秒级甚至微秒级的响应时间。 ⚫ 交互性：实时信息处理系统虽然也具有交互性,但其交互性通常不及分时系统,这里 人与系统的交互,仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。它不像分时系统那 样能向终端用户提供数据处理、资源共享等多方面的服务。 ⚫ 可靠性：分时系统也要求系统可靠,但相比之下,实时系统则要求系统高度可靠。因 为任何差错都可能带来巨大的经济损失,甚至无法预料的灾难性后果。因此,在实时 系统中,常采用多级容错措施来保障系统和数据的安全性。 实时系统的主要特点是专用性强、种类多,而且用途各异。应用实时系统通常应考虑实 时时钟管理、连续人机对话、过载防护、高可靠性四个方面的问题。 批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统是三种基本的操作系统类型。如果一个 操作系统兼有批处理、分时处理和实时处理系统三者或其中两者的功能,那就形成了通用操作 系统。 （5）网络操作系统
第7页共17页 网络操作系统就是计算机网络环境下具有网络功能的操作系统。 ①计算机网络就是一个数据通信系统,它把地理上分散的计算机和终端设备连接起来, 达到数据通信和资源共享的目的。 ②网络操作系统应具有通常操作系统具有的处理杋管理、存储管理、设备管理和文件管 理的功能,还应具有实现网络中各节点机之间的通信,实现网络中硬、软件资源共享,提供多种 网络服务软件,提供网络用户的应用程序接口等功能 (6)分布式操作系统 ①分布式计算机系统是由多台计算机组成的系统。在系统中,任意两台计算机之间可以利 用通信来交换信息,各台计算机之间无主次之分;系统中的资源为系统中的所有用户共享干台 计算机可以相互合作共同完成同一个任务 ②分布式系统的主要特点是各节点的自治性、资源共享的透明性、各节点的协同性、系 统的坚定性。 ③分布式操作系统的主要缺点是系统状态的不精确性、控制机构的复杂性以及通信开销 会引起性能的下降 (7)并行操作系统 多处理机系统是由多台处理器组成的计算机系统。多处理机系统可分成两大类:基于共 享存储的多处理机系统(也称为紧祸合多处理机系统)和基于分布存储的多处理机系统(也称 为松藕合多处理机系统〉。多处理机系统也称为并行计算机系统,所使用的操作系统称为并行 操作系统 1.1.5操作系统的结构设计 1.操作系统的内部结构 现代操作系统从内部结构来分析,通常包括内核和核外两部分。 (1)操作系统的内核 操作系统在整体上处于硬件与应用程序之间,其顶层是应用程序。操作系统的内核是对硬 件的首次扩充,是实现操作系统各项功能的基础。操作系统内核部分是指在系统保护好的运行 环境,所以它将一些与硬件密切相关的模块、运行频率较高的模块、关键性的数据结构以及公 共的基本操作模块等纳入内核,并使之常驻内存,以提高操作系统的效率。传统操作系统的内 核通常的功能模块有:进程、线程及其管理,存储管理,设备管理和文件系统。 操作系统的内核有两种组织形式 ①强内核:是基于传统的集中式操作系统的内核结构。其系统调用是通过陷入内核实现 的,在内核完成所需要的服务,最后返回结果给用户程序。 ②微内核:是一种新的结构组织形式。它体现了操作系统结构设计的新思想。微内核的设 计目标是使操作系统的内核尽可能小,使其它所有操作系统服务都放在核外用户级完成。微内 核几乎不做工作,仅仅提供四种服务:进程间通信机制、某些存储管理、有限的低级进程管理 和调度、低级I/0。微内核的优点是z灵活性好、开放性好和扩充性好。未来的发展趋势很 可能是微内核逐步占据统治地位,而强内核最终会消失或者演变成微内核系统。微内核技术与 客户服务器模式的结合是网络操作系统、分布式操作系统的新形式, Windows nt就是这种结 合的一个良好范例 (2)操作系统的核外 操作系统的核外(或外壳)为用户提供各种操作命令(UNIX把它们称为Shel命令)和程 序设计环境。核外由 Shell解释程序、支持程序设计的各种语言(如C、 PAscAL和 BASIC等) 编译程序和解释程序、实用程序和系统库等组成 2.操作系统结构的设计模式
第 7 页 共 17 页 网络操作系统就是计算机网络环境下具有网络功能的操作系统。 ①计算机网络就是一个数据通信系统,它把地理上分散的计算机和终端设备连接起来, 达到数据通信和资源共享的目的。 ②网络操作系统应具有通常操作系统具有的处理机管理、存储管理、设备管理和文件管 理的功能,还应具有实现网络中各节点机之间的通信,实现网络中硬、软件资源共享,提供多种 网络服务软件,提供网络用户的应用程序接口等功能。 （6）分布式操作系统 ①分布式计算机系统是由多台计算机组成的系统。在系统中,任意两台计算机之间可以利 用通信来交换信息,各台计算机之间无主次之分;系统中的资源为系统中的所有用户共享干台 计算机可以相互合作共同完成同一个任务。 ②分布式系统的主要特点是各节点的自治性、资源共享的透明性、各节点的协同性、系 统的坚定性。 ③分布式操作系统的主要缺点是系统状态的不精确性、控制机构的复杂性以及通信开销 会引起性能的下降。 （7）并行操作系统 多处理机系统是由多台处理器组成的计算机系统。多处理机系统可分成两大类：基于共 享存储的多处理机系统(也称为紧祸合多处理机系统)和基于分布存储的多处理机系统(也称 为松藕合多处理机系统〉。多处理机系统也称为并行计算机系统,所使用的操作系统称为并行 操作系统。 1.1.5 操作系统的结构设计 1.操作系统的内部结构 现代操作系统从内部结构来分析,通常包括内核和核外两部分。 （1)操作系统的内核 操作系统在整体上处于硬件与应用程序之间,其顶层是应用程序。操作系统的内核是对硬 件的首次扩充,是实现操作系统各项功能的基础。操作系统内核部分是指在系统保护好的运行 环境,所以它将一些与硬件密切相关的模块、运行频率较高的模块、关键性的数据结构以及公 共的基本操作模块等纳入内核,并使之常驻内存,以提高操作系统的效率。传统操作系统的内 核通常的功能模块有：进程、线程及其管理,存储管理,设备管理和文件系统。 操作系统的内核有两种组织形式: ①强内核：是基于传统的集中式操作系统的内核结构。其系统调用是通过陷入内核实现 的,在内核完成所需要的服务,最后返回结果给用户程序。 ②微内核:是一种新的结构组织形式。它体现了操作系统结构设计的新思想。微内核的设 计目标是使操作系统的内核尽可能小,使其它所有操作系统服务都放在核外用户级完成。微内 核几乎不做工作,仅仅提供四种服务:进程间通信机制、某些存储管理、有限的低级进程管理 和调度、低级 I/0。微内核的优点是 z 灵活性好、开放性好和扩充性好。未来的发展趋势很 可能是微内核逐步占据统治地位,而强内核最终会消失或者演变成微内核系统。微内核技术与 客户服务器模式的结合是网络操作系统、分布式操作系统的新形式,Windows NT 就是这种结 合的一个良好范例。 （2)操作系统的核外 操作系统的核外（或外壳)为用户提供各种操作命令(UNIX 把它们称为 Shell 命令)和程 序设计环境。核外由 Shell 解释程序、支持程序设计的各种语言(如 C、PAseAL 和 BASIC 等)、 编译程序和解释程序、实用程序和系统库等组成。 2.操作系统结构的设计模式