.2.3 分时操作系统（解决了人机交互问题）
推动分时系统形成和发展的主要动力，一是为了满足用户对人机交互的需求，二是共享主机时，不仅可以随时与计算机进行交互，而且还不会感受到其他用户的存在（独占性）。
所谓分时技术，是指把处理器的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理器分配给各联机作业使用。一个时间片就是一段很短的时间。
分时操作系统是指多个用户通过自己的终端同时共享一台主机，这些终端连接在主机上，用户可以同时与主机进行交互操作而互不干扰，当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，再将结果返回用户。
而想要做到及时接收多个用户键入的命令或数据，只需在系统中配置一个多路卡（实现分时多路复用）即可。多路卡的作用是实现分时多路复用。
实现及时处理则需要采用两种方式：
作业直接进入内存。因为作业在磁盘上是不能运行的，所以作业应直接进入内存。
采用轮转运行方式。为避免一个作业长期独占处理机，引入了时间片的概念。系统规定每个作业每次只能运行一个时间片，然后就暂停该作业的运行，并立即调度下一个作业运行。如果在不长的时间内能使所有的作业都执行一个时间片的时间，便可以使每个用户都能及时地与自己的作业进行交互，从而可使用用户的请求得到及时响应。
分时系统的特征：
①多路性（同时性）。指允许多个终端用户同时使用一台计算机。
②独立性。指每个用户在各自的终端上进行操作，彼此之间互不干扰，给用户的感觉就像是他一人独占主机进行操作。
③及时性。指用户的请求在很短时间内获得响应。
④交互性。用户通过终端采用人机对话的方式直接控制程序运行，与同程序进行交互。
主要优点：用户请求可以被即时响应，解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机，并且用户对计算机的操作相互独立，感受不到别人的存在。
主要缺点：不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的，循环地为每个用户/作业服务一个时间片，不区分任务的紧急性。
1.2.4 实时操作系统（有优先级）
为了能在某个时间限制内完成某些任务而不需要时间片排队，诞生了实时操作系统。实时操作系统最主要的特征是将时间作为关键参数。实时操作系统是指系统能及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。
在实时操作系统的控制下，计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完事件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性。
主要优点：能够优先响应一些紧急任务，某些紧急任务不需时间片排队。
实时任务的类型：
周期性实时任务和非周期性实时任务
周期性实时任务是指这样一类任务，外部设备周期性地发出激励信号给计算机，要求它按指定周期循环执行，以便周期性地控制某外部设备。
非周期性实时任务并无明显的周期性，但都必须联系着一个截止时间（最后期限）。它又分为：①开始截止时间，指某任务在某时间以前必须开始执行。②完成截止时间，指某任务在某时间以前必须完成。
硬实时任务和软实时任务
硬实时任务（HRT）是指系统必须满足任务对截止时间的要求，否则可能出现难以预测的后果。如导弹控制系统等。
软实时任务（SRT）能接受偶尔违法时间规定的事情发生。如信息查询系统。
计算机系统中，通常CPU执行两种不同性质程序：一种是操作系统内核程序；另一种是用户自编程序（即系统外层的应用程序，或简称“应用程序”）。我们程序员写的程序就是“应用程序”，而实现操作系统的代码就是“内核程序”，由很多内核程序组成了“操作系统内核”（或简称“内核”），内核是操作系统最重要最核心的部分，也是最接近硬件的部分甚至可以说，一个操作系统只要有内核就够了（eg：Docker—>仅需Linux内核），操作系统的功能未必都在内核中，如图形化用户界面 GUI。
CPU有两种状态，核心态（又称核心态、内核态）和用户态（目态）
处于内核态时，说明此时正在运行的是内核程序，此时可以执行特权指令和非特权指令。
处于用户态时，说明此时正在运行的是应用程序，此时只能执行非特权指令。
所谓特权指令，是指计算机中不允许用户直接使用的指令，如I/O指令、置中断指令、内存清零指令、存取用于内存保护的寄存器、送程序状态字到程序状态字寄存器等的指令。
拓展：CPU 中有一个寄存器叫 程序状态字寄存器（PSW），其中有个二进制位，1表示“核心态”，0表示“用户态”。
内核态->用户态：执行一条特权指令——修改PSW的标志位为“用户态”，这个动作意味着操作系统将主动让出CPU使用权。
用户态->内核态：由“中断”引发，硬件自动完成变态过程，触发中断信号意味着操作系统将强行夺回CPU的使用权。
核心态指令实际上包括系统调用类指令和一些针对时钟、中断和原语的操作指令。
注意：
操作系统内核需要运行在内核态。
操作系统的非内核功能运行在用户态。
所以采用微内核的话，需要频繁地在核心态和用户态之间切换。
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