一、批處理階段（操作系統開始出現）

為了解決人機矛盾及CPU和I/O設備之間速度不匹配的矛盾，出現了批處理系統。它按發展歷程又分為單道批處理系統、多道批處理系統（多道程序設計技術出現以后）。
1) 單道批處理系統

系統對作業的處理是成批進行的，但內存中始終保持一道作業。該系統是在解決人機矛盾和CPU與I/O設備速率不匹配的矛盾中形成的。單道批處理系統的主要特征如下：
自動性。在順利的情況下，在磁帶上的一批作業能自動地逐個依次運行，而無需人工干預。 '
順序性。磁帶上的各道作業是順序地進入內存，各道作業的完成順序與它們進入內存的順序，在正常情況下應完全相同，亦即先調入內存的作業先完成。
單道性。內存中僅有一道程序運行，即監督程序每次從磁帶上只調入一道程序進入內存運行，當該程序完成或發生異常情況時，才換入其后繼程序進入內存運行。

此時面臨的問題是：每次主機內存中僅存放一道作業，每當它運行期間（注意這里是“運行時”，并不是“完成后”）發出輸入/輸出請求后，高速的CPU便處于等待低速的I/O完成狀態。為了進一步提高資源的利用率和系統的吞吐量，引入了多道程序技術。
2) 多道批處理系統

多道程序設計技術允許多個程序同時進入內存并運行。即同時把多個程序放入內存，并允許它們交替在CPU中運行，它們共享系統中的各種硬、軟件資源。當一道程序因I/O請求而暫停運行時，CPU便立即轉去運行另一道程序。它沒有用某些機制提高某一技術方面的瓶頸問題，而是讓系統的各個組成部分都盡量去“忙”，花費很少時間去切換任務，達到了系統各部件之間的并行工作，使其整體在單位時間內的效率翻倍。

多道程序設計的特點有：
多道：計算機內存中同時存放多道相互獨立的程序。
宏觀上并行：同時進入系統的多道程序都處于運行過程中，即它們先后開始了各自的運行，但都未運行完畢。
微觀上串行：內存中的多道程序輪流占有CPU，交替執行。

多道程序設計技術的實現需要解決下列問題：
如何分配處理器。
多道程序的內存分配問題。
I/O設備如何分配。
如何組織和存放大量的程序和數據，以便于用戶使用和保證其安全性與一致性。

在批處理系統中釆用多道程序設計技術，就形成了多道批處理操作系統。該系統把用戶提交的作業成批地送入計算機內存，然后由作業調度程序自動地選擇作業運行。

優點是資源利用率高，多道程序共享計算機資源，從而使各種資源得到充分利用；系統吞吐量大，CPU和其他資源保持“忙碌”狀態。缺點是用戶響應的時間較長。不提供人機交互能力，用戶既不能了解自己程序的運行情況，也不能控制計算機。

二、分時操作系統

在操作系統中釆用分時技術就形成了分時系統。所謂分時技術就是把處理器的運行時間分成很短的時間片，按時間片輪流把處理器分配給各聯機作業使用。若某個作業在分配給它的時間片內不能完成其計算，則該作業暫時停止運行，把處理器讓給其他作業使用，等待下一輪再繼續運行。由于計算機速度很快，作業運行輪轉得很快，給每個用戶的感覺好像是自己獨占一臺計算機。

分時操作系統是多個用戶通過終端同時共享一臺主機，這些終端連接在主機上，用戶可以同時與主機進行交互操作而互不干擾。所以，實現分時系統最關鍵的問題是如何使用戶能與自己的作業進行交互，即當用戶在自己的終端上鍵入命令時，系統應能及時接收并及時處理該命令，再將結果返回用戶。分時系統也是支持多道程序設計的系統，但它不同于多道批處理系統。

多道批處理是實現作業自動控制而無需人工干預的系統，而分時系統是實現人機交互的系統，這使得分時系統具有與批處理系統不同的特征，其主要特征如下：
同時性。同時性也稱多路性，指允許多個終端用戶同時使用一臺計算機，即一臺計算機與若干臺終端相連接，終端上的這些用戶可以同時或基本同時使用計算機。
交互性。用戶能夠方便地與系統進行人-機對話，即用戶通過終端釆用人4^1對話的方式直接控制程序運行，與同程序進行交互。
獨立性。系統中多個用戶可以彼此獨立地進行操作，互不干擾，單個用戶感覺不到別人也在使用這臺計算機，好像只有自己單獨使用這臺計算機一樣。
及時性。用戶請求能在很短時間內獲得響應。分時系統釆用時間片輪轉方式使一臺計算機同時為多個終端服務，使用戶能夠對系統的及時響應感到滿意。

雖然分時操作系統比較好地解決了人機交互問題，但是在一些應用場合，需要系統能對外部的信息在規定的時間（比時間片的時間還短）內作出處理（比如飛機訂票系統或導彈制導系統)。因此，實時系統應運而生。

三、實時操作系統

為了能在某個時間限制內完成某些緊急任務而不需時間片排隊，誕生了實時操作系統。這里的時間限制可以分為兩種情況：如果某個動作必須絕對地在規定的時刻（或規定的時間范圍）發生，則稱為硬實時系統。例如，飛行器的飛行自動控制系統，這類系統必須提供絕對保證，讓某個特定的動作在規定的時間內完成。如果能夠接受偶爾違反時間規定，并且不會引起任何永久性的損害，則稱為軟實時系統，如飛機訂票系統、銀行管理系統。

在實時操作系統的控制下，計算機系統接收到外部信號后及時進行處理，并且要在嚴格的時限內處理完接收的事件。實時橾作系統的主要特點是及時性和可靠性。

總結

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