实验0
实验0、了解和熟悉操作系统
专业:商业软件工程 姓名:朱杰 学号:201406114232
一、 实验目的
（1）掌握操作系统的定义和概念；
（2）了解各类操作系统的发展历史；
二、 实验内容和要求
实验要求
使用网络搜索了解各类计算机操作系统的知识，并整理成一篇文档。
实验内容
了解和掌握内容包括：
- 计算机操作系统的定义和概念；
- 操作系统的分类；
- 常用几种操作系统的优缺点分析；Linux，Windows
实验拓展思考
IOS和Android属于什么类型的操作系统？
三、 实验方法、步骤及结果测试
- 操作系统（Operating System,OS），是一种软件，属于系统软件；
从用户角度看，操作系统可以看成是计算机的硬件扩充；从人机交互方式来看，操作系统是用户与机器的接口；从计算机的系统结构看，操作系统是一种层次、模块结构的程序集合，属于有序分层法，是无序模块的有序层次调用；操作系统体现了计算机技术和管理技术的结合。
- 一般可以把操作系统分为三种基本类型，即批处理系统、 分时系统和实
时系统。随着计算机体系结构的发展，又出现了许多类型的操作系统，
它们是个人操作系统、网络操作系统、分布式操作系统和嵌入式操作系统。
（1） 批处理操作系统批处理操作系统批处理操作系统批处理操作系统 1.基本工作方式
批处理操作系统的基本工作方式是：用户将作业交给系统操作员，系统操作员在收到作业后，并不立即将作业输入计算机，而是在收到一定数量的用户作业之后，组成一批作业，再把这批作业输入到计算机中。
2.特点与分类
批处理操作系统的特点是成批处理。
批处理操作系统追求的目标是系统资源利用率高，作业吞吐率高。 依据系统的复杂程度和出现时间的先后，可以把批处理操作系统分类为简单批处理系统和多道批处理系统。
3.设计思想
简单批处理系统是在操作系统发展的早期出现的，因此它有时被称为早期批处理系统，也称为监控程序。其设计思想是：在监控程序启动之前，操作员有选择地把若干作业合并成一批作业，将这批作业安装有输入设备上。然后启动监控程序，监控程序将自动控制这批作业的执行。
4.作业控制说明书
作业控制说明书是由作业控制语言编写的一段程序，它通常存放在被处理作业的前面。在运行过程中，监控程序读入并解释作业前面的这段作业控制说明书中的语句，以控制各个作业步的执行。 作业运行后，监控程序逐条解释每一行语句。
5.一般指令和特权指令
特权指令包括输入/输出指令、停机指令等待，只有监控程序才能执行特权指令。用户程序只能执行一般指令。一旦用户程序需要执行特权指令，处理器会通过特殊的机制将控制权移交给监控程序。
6.系统调用的过程
下面我们考察系统调用的处理过程。
首先，当系统调用发生时，处理器通过一种特殊的机制，通常是中断或者异常处理，把控制流程转移到监控程序内的一些特定的位置。同时，处理器模式转变为特权模式。
其次，由监控程序执行被请求的功能代码。这个功能代码代表着对一段标准程序段的执行，用以完成所请求的功能。
第三，处理结束后，监控程序恢复系统调用之前的现场；把运行模式从特权模式恢复成为用户方式；最后将控制权转移回原来的用户程序。
7.SPOOLing 技术
但是，真正引发并发机制的是多道批处理系统。在多道批处理系统中，关键技术就是多道程序运行、假脱机(SPOOLing)技术等等。 假脱机(SPOOLing:Simultaneous Peripheral Operating On-line)技术的全称是“同时的外部设备联机操作”。这种技术的基本思想是用磁盘设备作为主机的直接输入输出设备，主机直接从磁盘上选取作业运行，作业的执行结果也存在磁盘上；相应地，通道则负责将用户作业从卡片机上动态写入磁盘，而这一操作与主机并行。SPOOLing技术如图1-6。
（2）分时系统分时系统分时系统分时系统
从操作系统的发展历史上看，分时操作系统出现在批处理操作系统之后。它是为了弥补批处理方式不能向用户提供交互式快速服务的缺点而发展起来的。
1.基本工作方式
在分时系统中，一台计算机主机连接了若干个终端，每个终端可由一个用户使用。用户通过终端交互式地向系统提出命令请求，系统接受用户的命令之后，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。用户根据系统送回的处理结果发出下一道交互命令。
2.设计思想
分时操作系统将CPU的时间划分成若干个小片段，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。
3.特点
总体上看，分时操作系统具有多路性、交互性、独占性和及时性的特点。
“多路性”是指有多个用户在同时使用一台计算机。
“交互性”是指用户根据系统响应的结果提出下一个请求。 “独占性”是指用户感觉不到计算机为其他人服务，就好像整个系统为他人所独占一样。
“及时性”是指系统能够对用户提出的请求及时给予响应。 分时操作系统追求的目标是及时响应用户输入的交互命令。 一般通用操作系统结合了分时系统与批处理系统两种系统的特点。典型的通用操作系统是UNIX操作系统。在通用操作系统中，对于分时与批处理的处理的原则是：分时优先，批处理在后。
（3）实时操作系统实时操作系统实时操作系统实时操作系统 实时操作系统(RTOS：Real Time Operating System)是指，使计算机能在规定的时间内，及时响应外部事件的请求，同时完成以该事件的处理，并能够控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。实时操作系统主要目标是：在严格时间范围内，对外部请求做出反应，系统具有高度可靠性
实时操作系统主要有两类：第一类是硬实时系统。硬实时系统对关键外部事件的响应和处理时间有着极严格的要求，系统必须满足这种严格的时间要求，否则会产生严重的不良后果。第二类是软实时系统。软实时系统对事件的响应和处理时间有一定的时间范围要求。不能满足相关的要求会影响系统的服务质量，但是通常不会引发灾难性的后果。
实时系统为了能够实现硬实时或软实时的要求，除了具有多道程序系统的基本能力外，还需要有以下几方面的能力。
(1)实时时钟管理
实时系统的主要设计目标是对实时任务能够进行实时处理。实时任务根据时间要求可以分为两类：第一类是定时任务，它依据用户的定时启动并按照严格的时间间隔重复运行；第二类是延时任务，它非周期地运行，允许被延后执行，但是往往有一个严格的时间界限。 (2)过载防护
实时系统在出现过载现象时，要有能力在大量突发的实时任务中，迅速分析判断并找出最重要的实时任务，然后通过抛弃或者延后次要任务以保证最重要任务成功的执行。
(3)高可靠性
高可靠性是实时系统的设计目标之一。实时操作系统的任何故障，都有可能对整个应用系统带来极大的危害。所以实时操作系统需要有很强的健壮性和坚固性。
四、 实验总结
初步了解了操作系统，也了解到了操作系统的优缺点。
