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  • 2021-01-16 17:13:46

    操作系统——实时操作系统和分时操作系统

    分时操作系统

    1.1概念

    分时操作系统:
    多个人同时连在计算机上,每个人看作是另外一个I/O终端,每个用户拥有一个终端显示器,这些终端显示器与计算机连接。终端显示器只能接受和发送有限的文本命令和信息。计算机在所有连接的终端用户之间进行分时,即分给每个人有限的时间,只要时间到了,就换一个进程。这种时分切换下的操作系统就是分时操作系统。

    1.2特点

    在分时操作系统下,任意时间可以运行多个程序,且用户直接与计算机交互。
    分时系统是人等机器。
    多路性:多个用户可以同时使用计算机 (同时性)
    交互性:用户直接控制操作过程 (终端)
    独立性:程序之间相互独立,多个用户同时使用,每个用户感觉独占计算机系统
    及时性:用户请求在很短时间响应
    

    实时操作系统

    1.1概念

    实时操作系统:是指所有任务都在规定时间内完成的操作系统,即必须满足时序可预测性。

    实时操作,并不是反应很快的系统,而是反应具有时序可预测性的系统。在实际中,实时操作系统通常是反应很快的系统。

    1.2特点

    实时操作系统对可靠性和可用性要求也非常高。实时系统用于控制实时过程,所以要求对外部事件的响应要十分及时,迅速。能迅速处理外部中断,较常用的中断处理程序及有关的系统数据最好常驻主存储器中。

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  • Linux是实时系统还是分时操作系统?

    千次阅读 2021-06-18 00:12:05
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    我们平时分享的µC/OS、FreeRTOS、RT-Thread、ThreadX这些都是实时操作系统(RTOS),那么有读者问:什么是分时操作系统,Linux属于实时操作系统吗?

    实时操作系统(RTOS)

    RTOS,英文全称Real Time Operating System,即实时操作系统。

    1.实时操作系统定义
    实时操作系统(RTOS)是指当外界事件或数据产生时,能够接受并以足够快的速度予以处理,其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应,并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。

    因而,提供及时响应和高可靠性是其主要特点。

    实时操作系统有硬实时和软实时之分,硬实时要求在规定的时间内必须完成操作,这是在操作系统设计时保证的。

    软实时则只要按照任务的优先级,尽可能快地完成操作即可。我们通常使用的操作系统在经过一定改变之后就可以变成实时操作系统。

    实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统。例如,可以为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计一个操作系统。在“硬”实时操作系统中,如果不能在允许时间内完成使物体可达的计算,操作系统将因错误结束。

    在“软”实时操作系统中,生产线仍然能继续工作,但产品的输出会因产品不能在允许时间内到达而减慢,这使机器人有短暂的不生产现象。一些实时操作系统是为特定的应用设计的,另一些是通用的。

    一些通用目的的操作系统称自己为实时操作系统。但某种程度上,大部分通用目的的操作系统,如微软的Windows NT或IBM的OS/390有实时系统的特征。这就是说,即使一个操作系统不是严格的实时系统,它们也能解决一部分实时应用问题。

    2.实时操作系统的特征
    1)多任务;
    2)有线程优先级
    3)多种中断级别

    小的嵌入式操作系统经常需要实时操作系统,内核要满足实时操作系统的要求。

    3.实时操作系统的相关概念
    (1)基本概念
    代码临界段:指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行则不允许中断打入;

    资源:任何为任务所占用的实体;

    共享资源:可以被一个以上任务使用的资源;

    任务:也称作一个线程,是一个简单的程序。每个任务被赋予一定的优先级,有它自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间。典型地,每个任务都是一个无限的循环,每个任务都处在以下五个状态下:休眠态,就绪态,运行态,挂起态,被中断态;


    任务切换:将正在运行任务的当前状态(CPU寄存器中的全部内容)保存在任务自己的栈区,然后把下一个将要运行的任务的当前状态从该任务的栈中重新装入CPU的寄存器,并开始下一个任务的运行;

    内核:负责管理各个任务,为每个任务分配CPU时间,并负责任务之间通讯。分为不可剥夺型内核于可剥夺型内核;

    调度:内核的主要职责之一,决定轮到哪个任务运行。一般基于优先级调度法;

    (2)关于优先级的问题
    任务优先级:分为优先级不可改变的静态优先级和优先级可改变的动态优先级;

    优先级反转:优先级反转问题是实时系统中出现最多的问题。共享资源的分配可导致优先级低的任务先运行,优先级高的任务后运行。解决的办法是使用“优先级继承”算法来临时改变任务优先级,以遏制优先级反转。

    (3)互斥
    虽然共享数据区简化了任务之间的信息交换,但是必须保证每个任务在处理共享共享数据时的排他性。使之满足互斥条件的一般方法有:关中断,使用测试并置位指令(TAS),禁止做任务切换,利用信号量。


    因为采用实时操作系统的意义就在于能够及时处理各种突发的事件,即处理各种中断,因而衡量嵌入式实时操作系统的最主要、最具有代表性的性能指标参数无疑应该是中断响应时间了。中断响应时间通常被定义为:

    中断响应时间=中断延迟时间+保存CPU状态的时间+该内核的ISR进入函数的执行时间。


    中断延迟时间=MAX(关中断的最长时间,最长指令时间) + 开始执行ISR的第一条指令的时间。

    分时操作系统(TSOS)

    TSOS,英文全称Time-sharing Operating System,即分时操作系统。

    使一台计算机同时为几个、几十个甚至几百个用户服务的一种操作系统叫分时操作系统。把计算机与许多终端用户连接起来,分时操作系统将系统处理机时间与内存空间按一定的时间间隔,轮流地切换给各终端用户的程序使用。

    由于时间间隔很短,每个用户的感觉就像他独占计算机一样。分时操作系统的特点是可有效增加资源的使用率。例如UNIX系统就采用剥夺式动态优先的CPU调度,有力地支持分时操作。

    产生分时系统是为了满足用户需求所形成的一种新型 OS 。它与多道批处理系统之间,有着截然不同的性能差别。用户的需求具体表现在以下几个方面: 人—机交互 共享主机 便于用户上机 

    1.分时系统的基本思想
    时间片:是把计算机的系统资源(尤其是 CPU时间)进行时间上的分割,每个时间段称为一个时间片,每个用户依次轮流使用时间片。 

    分时技术:把处理机的运行时间分为很短的时间片,按时间片轮流把处理机分给各联机作业使用。 

    分时操作系统:是一种联机的多用户交互式的操作系统。一般采用时间片轮转的方式使一台计算机为多个终端服务。对每个用户能保证足够快的响应时间,并提供交互会话能力。 

    设计目标:对用户的请求及时响应,并在可能条件下尽量提高系统资源的利用率。 

    适合办公自动化、教学及事务处理等要求人机会话的场合。 

    2.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;交互式地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 

    分时系统实现中的关键问题:及时接收。及时处理。 

    3.特征 
    交互性:用户与系统进行人机对话。 
    多路性:多用户同时在各自终端上使用同一CPU。 
    独立性:用户可彼此独立操作,互不干扰,互不混淆。 
    及时性:用户在短时间内可得到系统的及时回答。 
    影响响应时间的因素:终端数目多少、时间片的大小、信息交换量、信息交换速度。

    区别

    RTOS和TSOS各有各的特点,RTOS一般用于相对低速的MCU,比如运动控制类、按键输入等动作要求实时处理的系统,一般要求ms级,甚至us级响应。

    分时:现在流行的PC,服务器都是采用这种运行模式,即把CPU的运行分成若干时间片分别处理不同的运算请求。


    实时:一般用于单片机上,比如电梯的上下控制中,对于按键等动作要求进行实时处理。

    最后

    分通过以上分析,可以明确linux是分时系统,不过可以改成实时的如:UCOS就是linux修改而来的实时系统,至于他们的区别,可以引用百度中的类似回答:

    分时系统是一个系统可以同时为两个或两个以上的账户服务!


    实时系统是能立即对指令做出反应的操作系统!微软的常见系统不能吧!而且还死机!战斗机中的操作系统就是实时的系统,想想如果别人打仗时战斗机中的电脑反应的是飞行员上一条指令或死机了,谁还敢开这架飞机呢?

    参考来源:

    https://www.cnblogs.com/xiawen/p/3317302.html

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  • 分时操作系统(20世纪70年代)

    千次阅读 2021-07-18 09:10:00
    多道批处理操作系统的出现使计算机的效率(主要是吞吐率)大大提高。不过这时人们又提出了另外一个问题:将程序制作在卡片上交给计算机管理员来统一运行,将使得用户无法即时获知程序运行的结果。而这是一个大问题。...

    多道批处理操作系统的出现使计算机的效率(主要是吞吐率)大大提高。不过这时人们又提出了另外一个问题:将程序制作在卡片上交给计算机管理员来统一运行,将使得用户无法即时获知程序运行的结果。而这是一个大问题。想想如果你编写了一个程序,却需要让别人去运行,并等上若干天才能知道结果,这个滋味显然不好受。万一计算机管理员疏忽了,忘记运行你的程序,或者操作错误,导致程序丢失,情况就更加糟糕。

    基于上述原因,人们考虑能否让人回到计算机前面来,每个人自己管自己的程序,但是,大家的程序可以同时运转。人的因素又引了回来。这看上去与原始的SOSC似乎一样,但有个关键的不同:多个人同时连在计算机上,每个人看做另外的一个I/O终端而已。每个用户拥有一个终端显示器,这些终端显示器经过RS232穿行线缆与计算机连接。终端显示器只能接收和发送文本命令和信息。计算机在所有连接的终端用户之间进行分时,即分给每个人有限的时间,只要时间到了,就换一个进程。这种时分切换下的操作系统就是分时操作系统。

    在分时操作系统下,任意时间可以运行多个程序,且用户直接与计算机交互,当场调试程序。这就和单一操作员单一终端不一样了,从人本转成了物本。在单一操作员单一终端的情况下,一切等着人。以前执行一条命令就等人,分时系统就是人等机器。这个模型带来一个直接的结果,就是机器不再等你,等你想问题时机器就切换到别的程序,等你想好了机器我再切换回来,接受你的输入。就这样,计算机就在很多人之间来回转,你敲个命令就响应,然后切换走。如果时间掌握得好,用户输入完一个命令计算机正好回来,用户就无需等待。当然,如果一个用户打字速度足够快,可能会觉得计算机慢;如果打字速度非常慢,就有可能觉得计算机很快。不同的人感觉有可能完全不同。

    显然,和前面几代的操作系统比,分时操作系统要复杂得多。相比于多道批处理系统,最主要的变化是资源的公平管理。在多道批处理下,公平不公平没有人知道。大家交了工作后只管回家等结果。至于自己的程序排在谁前谁后,抑或占用了多少CPU时间是无关紧要的。现在,大家都坐在计算机显示终端前面,任何的不公平将立即感觉到。因此,公平的管理用户的CPU时间就变得非常重要。除此之外,池化(pooling)、互斥、进程通信等机制相继出现,使得分时操作系统的复杂性大为增加

    驱动这个阶段操作系统发展的动力是响应时间和对越来越多资源的管理。因为机器的昂贵,我们不能容忍机器(CPU)在I/O设备工作期间闲置。同时,因为人的时间宝贵,我们不能容忍人们坐在机器前漫长等待。因此发明了分时操作系统来解决这两个问题。因为分时引入的多道程序设计,又造成操作系统的空前复杂,我们需要应对竞争、通信、死锁、保护等一系列的新功能。因此,操作系统在本阶段变得相当复杂。

    PS:
    操作系统为何可以同时运行多个程序?

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  • 分时操作系统和实时操作系统的区别可以从多路性、独立性、及时性、交互性和可靠性5个方面进行比较。 1、多路性 实时系统与分时系统一样具有多路性,分时系统按分时原则为多个终端用户服务;而实时系统,其多路性则...

    分时操作系统和实时操作系统的区别可以从多路性、独立性、及时性、交互性和可靠性5个方面进行比较。

    1、多路性

    实时系统与分时系统一样具有多路性,分时系统按分时原则为多个终端用户服务;而实时系统,其多路性则主要表现在经常对多路的现场信息进行采集及对多个对象或多个执行机构进行控制。

    2、独立性

    实时系统与分时系统一样具有独立性。每个终端用户在向实时系统提出服务请求时,是彼此独立的操作,互不干扰;而且在实时系统中信息的采集和对对象的控制也是彼此互不干扰的。

    3、及时性

    实时系统对实时性的要求与分时系统类似,都是以人能接受的等待时间来确定;但实时系统的及时性,则是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的,一般为秒级、百毫秒直至毫秒级,甚至有的要低于100μs。

    4、交互性

    实时系统具有交互性,但这里人与系统的交换,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服务、资源共享等服务。

    5、可靠性

    分时系统要求系统可靠,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后果。因此,在实时系统中,采取了多级容错措施来保证系统的安全及数据的安全。

    UNIX, MS DOS , WINDOWS ,NOVELL NETWARE 是网络操作系统。

    批处理系统是早期的一种大型机用操作系统。可对用户作业成批处理,期间勿需用户干预,分为单道批处理系统和多道批处理系统。

    扩展资料

    操作系统分类

    单用户操作系统

    单用户操作系统一次只能支持一个用户程序的运行。单用户操作系统向用户提供联机交互式的工作环境,比如MS-DOS就是一个经典的单用户操作系统。

    批处理操作系统

    早期的一种大型机用操作系统。可对用户作业成批处理,期间勿需用户干预,分为单道批处理系统和多道批处理系统。

    分时操作系统

    利用分时技术的一种联机的多用户交互式操作系统,每个用户可以通过自己的终端向系统发出各种操作控制命令,完成作业的运行。分时是指把处理机的运行时间分成很短的时间片,按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。

    实时操作系统

    一个能够在指定或者确定的时间内完成系统功能以及对外部或内部事件在同步或异步时间内做出响应的系统,实时意思就是对响应时间有严格要求,要以足够快的速度进行处理.分为硬实时和软实时两种。

    通用操作系统

    同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能,或者其中两种以上功能的操作系统。

    网络操作系统

    一种在通常操作系统功能的基础上提供网络通信和网络服务功能的操作系统。

    分布式操作系统

    一种以计算机网络为基础的,将物理上分布的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互联起来的操作系统。分布式系统中各台计算机无主次之分,系统中若干台计算机可以并行运行同一个程序,分布式操作系统用于管理分布式系统资源。

    嵌入式操作系统

    一种运行在嵌入式智能芯片环境中,对整个智能芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等资源进行统一协调、处理、指挥和控制的系统软件。

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