在计算机系统中应该有一组专用软件，负责：
1. 控制和管理软硬件资源 2. 合理组织工作流程，方便用户使用计算机

这就是多道批处理操作系统。 多道批处理系统的出现，标志着操作系统已经形成 。

穿孔纸带 手工阶段
手工操作
外围控制机（磁带）
脱机输入输出方式
成批处理 监控程序 （操作系统萌芽）
单道批处理系统 磁带机 I/O处理机 （中断）
假脱机技术
假脱机技术 作为分时操作系统的硬件基础
作业调度程序 共享CPU
多道批处理系统 作业队列
操作系统的完善

基本思想是：将CPU时间分成若干个时间片，在一个时间片 运行一个作业，在下一个时间片运行另一个作业，在短时间 内所有作业都能得到轮流执行。从整体上看每个作业都在运 行，用户请求可以得到及时响应，这就是计算机分时操作系 统。
专业应用 领域用户
多 级 虚 拟 机 器
程序员用户
普通用户
物理 机器
实际机器：使用微指令系统和机器指令系 统，直接操控机器硬件。
硬件系统用户 系统设计者
每个用户所看到的计算机系统是不同的。 优点：将对硬件的复杂操作剥离并下移，由OS实 现对物理机器资源的管理和控制操作，至 于如何访问和控制硬件，则由OS负责。

成批性是指作业成批进入系统，成批处理。 作业完成顺序与进入内存顺序没有紧密联系 ，先进入内存的作业可能后完成。

批处理系统优点 脱机使用，操作方便 成批处理，CPU利用率高 如VAX/VMS 缺点是缺乏人机交互性。

2. 分时操作系统

分时操作系统（Time-Sharing Operating System ）的 特征是：多路性、独占性、交互性和及时性 分时操作系统允许一台主机同时连接多台交互 终端，每个用户独占一个终端，彼此独立操作 ，互不干扰。
应用程序 其他系统程序 操作系统 硬件
图3.1.1 计算机系统层次结构 硬
用 户
系统应用程序
操 作 系 统
机
器
件
语
系
言
统
操作系统和虚拟计算机
用户 应用程序 操作系统
主要功能有： • 处理机管理 • 存储管理 • 设备管理 • 信息(文件)管理
从系统体系结构的角 度看，计算机分为:
物理机 虚拟机

2. 假脱机技术：
• 在20世纪60年代初期，计算机硬件技术在两方面获得 重要进展：



一是通道的引入 二是中断的出现
通道也称为输入输出（I/O）处理机，它可以与CPU并 行工作，专门用于控制输入输出设备。

I/O处理机输入输出结束时向CPU发出中断请求，CPU通过 响应中断获取I/O处理机状态。

分时系统标志着操作系统进入完善阶段。
常见操作系统简介
3.1.1 DOS操作系统

DOS是磁盘操作系统（Disk Operation System）， 是一种单用户、单任务的微型机操作系统，它 由IBM公司委托Microsoft公司开发，所以早期 PC DOS又称为IBM DOS。在20世纪80年代，DOS 操作系统随着微机的迅速普及而风靡世界。 DOS主要功能是命令处理、文件管理和设备管 理。采用汇编语言编写，系统开销小，运行效 率高，但管理功能简单，字符型用户界面，操 作不方便。 随着Windows图形用户界面操作系统的逐步 实用，人们放弃了DOS。

分时系统将CPU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，系统对每个用户提出的请求都 能及时响应，用户感觉不到其他用户存在。用 户以交互方式使用计算机，共享主机资源。

多用户、多道程序共享一个CPU的OS。 采用循环轮作方式将这些CPU时间片分配给排队队 列中等待处理的每个程序。 CPU时间片 CPU

在CPU控制下，作业输入输出数据由I/O处理机完成， I/O处理机取代了外围控制机。这项技术被称为假脱机 技术。 通道和中断技术的应用使CPU与I/O设备并行工作，避 开了CPU和I/O设备速度匹配问题，这为分时操作系统 的诞生奠定了硬件基础。

3. 多道批处理系统：
•

在60年代中期引入多道程序设计技术（Multi
programmed Batch Processing System）。
作业预先在外存中排成一个队列，称为后备队 列。由作业调度程序从后备队列中选择若干个 作业装入内存，使它们交替运行。当正在运行 的程序因输入输出操作而暂停执行时，系统运 行另一道程序。这样多个程序共享CPU，使CPU 始终处于忙碌状态。 多道程序设计技术应用于批处理系统，形成了 多道批处理系统。
程序排队队列
程序1 程序1
程序2
程序3 程序N 程序3 …...
3. 实时系统

实时操作系统（Real-Time Operating System）的特 征是实时性、高可靠性。
实时性是指计算机能及时响应外部事件请求， 在规定时间内完成事件的处理任务。如对运算 和数据流有严格时间要求，需要使用实时系统 。 在此种系统中，软硬件任何故障都可能给系统 带来严重后果。因此实时系统更加注重稳定性 和可靠性。
操作系统分类 操作系统的基本类型
• 根据操作系统功能特征和使用环境可以分为三种基本类 型：
批处理系统； 分时系统； 实时系统。

操作系统分类
•1．批处理系统 （Batch Processing System） •2．分时系统 （Time-Sharing System） •3．实时操作系统 （Real Time Operating System） •4．嵌入式操作系统（Embedded Operating System） •5．个人计算机操作系统（PC OS） •6．网络操作系统 （Network Operating System） •7．分布式操作系统（Distributed Operating System ） •8．多处理机操作系统 (MP OS) •9. 中文操作系统 （Chinese Operating System）
2. 网络操作系统
网络操作系统（Network Operating System）基于 计算机网络。除具备普通操作系统所具备的功能外 ，还具有网络管理模块、通信、安全和资源共享等 模块。 Netware、Windows 2000 Server、Unix、windows XP 等操作系统都是网络操作系统。


嵌入式OS具有通用OS的基本特点，能够有效管
理复杂的系统资源。

应用范围广泛，例如，制造工业、过程控制、 通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、 军事装备、消费类产品等方面的应用。

嵌入式操作系统的特点是实时性、多任务、对
硬件依赖性、软件固化和专用性等。

著名嵌入式操作系统有Vxwork、Palm OS和 Windows CE等。
– ① 单道批处理系统 – ② 假脱机技术 – ③ 多道批处理系统
脱机输入输出技术
• 在主机与输入输出设备之间设一台外围控制机（纸带上的 数据输入到磁带上），由它完成输入输出任务。 • 在这种系统中，输入输出脱离主机，减少了CPU等待人工的 时间，提高了输入输出速度。将这种工作方式称为脱机输入 输出方式。

调度程序 程序C 程序B 程序A CPU时间 等待数据输入/出
数据输出结 果
为了使多道程序间能够协调工作， 监督程序需要解决以下管理问题：

作业调度：合理调度作业，使系统中硬件资 源有效利用 CPU管理： 多个作业交替运行，需要合理安 排处理机时间 内存管理：为每道程序分配必要的内存空间 I/O设备管理：为多道程序分配输入输出设备

• 实时OS是实时控制系统和实时处理系统的统称。 实时控制：系统用于过程控制。 • 例如，控制飞行器、导弹发射、飞行过程的自 动控制系统。
实时处理：系统主要指对信息进行及时的处理。 • 如，利用计算机预订飞机票、火车票或轮船票 等
实用操作系统
1. 嵌入式操作系统

嵌入式计算机是一种有计算机功能的电子设备， 它以应用为中心，软硬件可以裁减。 嵌入式操作系统（Embedded Operating System）是 一种支持嵌入式计算机的软件，由一个体积很 小的内核及一些可以根据需要定制的系统模块 组成，能运行在各种不同硬件平台上，提供基 本的程序运行环境和接口。
操作系统分类
按用户 界面 命令行界面操作系统
DOS
图形用户界面操作系统 单用户操作系统 多用户操作系统 单任务操作系统 多任务操作系统 批处理系统
操 作 系 统
按用 户数
APPLE
按任 务数Iຫໍສະໝຸດ M按系统 功能 分时操作系统 实时操作系统 网络操作系统
1. 多道批处理系统

多道批处理操作系统（Batch Processing）的 主要特征（外部特征）是多道性、成批性。 多道性是指在内存中可同时驻留多道程序， 并允许它们并发执行，有效地提高系统资源 （CPU）利用率和吞吐量。
纸带机
输入带 输入带
读卡机
外围机
输出带 输出带
主 机
打印机
1. 单道批处理系统：
• 系统对作业的处理成批进行，但在内存中仅有一道程序处 于运行状态，这就是单道批处理系统（Simple Batch Processing System） • 监督程序就是操作系统最初萌芽。

单道批处理系统提高了计算机系统吞吐量，减少了主机空 闲时间，在一定程度上提高了系统资源利用率。 但在内存中只有一道程序，所以仍然不能充分利用系统资 源。
Windows操作系统

Windows XP有三个版本，其中: