延續昨天的「作業系統的簡介」，今天要來講作業系統的分類和進化史
然後剛好看到一張梗圖，分享給大家XDD 網友真有才

▋作業系統類型

一、主機型系統

▪ 手動操作階段

磁帶機 圖片來源

這個階段是由「人工」來安排工作的排序。只有電腦硬體，沒有軟體
輸入的裝置可能是讀卡機或磁帶機; 輸出裝置是磁帶機、印表機、打孔機
操作流程大致是程式人員會將程式和資料打動在打孔紙(打孔卡）上，接著依序輸入到計算機裡，之後再由控制台來執行
一個程式寫完到執行完可能需要一個禮拜的時間！還不包含程式有bug喔！真的超級費時的！「手動操作階段」就是需要花很多人力做資料的裝線和讀取的工作

打孔卡 圖片來源

引發的問題：

• CPU Idle Time （閒置時間）過長，造成 User 完成 Job 的時間難以預估
• 人為介入的時間太長
• 使用者獨佔計算機的所有資源
• 一個作業尚未完成之前，是不能穿插其他作業的，執行是同步的
• 使用者要直接接觸硬體，較難上手，須熟悉計算機的各元件及其操作方法

解決方法：

• 利用「Resident Monitor常駐監督程式」來安排工作的執行順序。內含工作排程元件(Job Scheduling)、載入器(loader)、直譯器(Interpreter)，利用控制卡安排工作，每個指令是由直譯器來做翻譯

▪ 批次系統（Batch system; batch processing）

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「批次系統」會將所排程的作業一次完成，負責將一個工作轉換到下一個工作時做自動化轉換。操作流程大概是：

1. 把相似的工作集合成批（batch），以批為單位
2. 將整批作業讀入主記憶體的緩衝區再轉到磁帶上
3. 由「監控程式」將磁帶上的作業讀入主記憶體，交給 CPU 進行運算和處理
4. 「監控程式」進行監控，一個作業接著一個作業運作，各作業間的轉換由「監控程式」自動操作

「批次系統」有以下特點：

• 可將工作的建置、排程以及執行序列化
• 各個作業之間的轉換是透過監控程式自動操作，將轉換自動化，縮短了作業之間等待 CPU 的時間
• 批次系統常駐在記憶體中
• 無需人工介入
• 允許把所有工作都放在磁碟中，不必串列在讀卡機上
• 不必理解計算機各元件的細節和操作就可以執行，上手難度減低

▪ 多元程式規劃系統（Multiprogramming）

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「多元程式規劃系統」利用完成一個作業的空檔，進行另一個作業，也就是只要 process（程序）進入等待時， CPU 就會被轉移到其他工作上運作，一直保持著忙碌的狀態。「多元程式規劃系統」中有兩種主要的排班/排程（Schedule）：

1. 工作排班（Job Scheduling）
2. 處理器排班（CPU Scheduling）

PS 「排程/排班」是什麼？
當今天要被執行的作業很多時，在資源有限的情況下勢必會有執行的優先順序，這個順序的關係就稱為「排程」或「排班」

「多元程式規劃系統」有以下特點：

• CPU 閒置的時間縮短，增進 CPU 使用效率
• 同時可服務多位使用者和多個程式
• 對程序來說，一次只能執行一個程序

▪ 分時系統（Time-Sharing）

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「分時系統」是將 CPU 的時間切割成多個區段，讓 CPU 在許多程序和使用者之間能夠不斷切換、穿梭來執行工作。由於切換得很頻繁而且時間很短，就會讓使用者以為電腦只專門為他一個人服務，但實際上卻是許多使用者同時使用一部電腦呀，就像開了分身一樣。也拜「分時系統」所賜，讓一群使用者可以同時在同個機器上做不同的工作

「分時系統」是依靠「時間觸發」（Time Driven），不管程序目前在什麼狀態，時間一到 CPU 就到下一個程序，原本的程序就得進入等待

「分時系統」有以下特點：

• 可以同時讓多個使用者連到同一台計算機上，且不同使者間不會互相干擾
• 每個動作或命令通常都比較短，因此轉移的速度也較快
• 對程序來說，一次只能執行一個程序
• 不同使用者之間的任務並不會互相干擾

二、多處理器系統(Multiprocessing；Parellel system)

圖片來源

「多處理器系統」顧名思義就是具有多個中央處理器，以平行處理模式處理工作的排程，並共享資源、時脈等。在進行大量運算時，有多個處理器可以分擔工作，所以效能也跟著提升！但效能並不是倍數成長
例如：今天多了 4 顆處理器，效能並不會也跟著提升 4 倍，因為多個處理器同時運作，也會需要資源去保持工作的執行，雖沒辦法倍數成長，但是效能提升還是有的

另外就是，容錯率（Fault Tolerance）提高，因為有多個處理器運作，所以就算其中一個處理器發生問題，系統也不會因此終止

三、分散式系統（Distributed System)

前面介紹的系統通常是同個工作由同一部電腦的「一個」或「多個」 CPU 來執行，在「分散式系統」中，電腦並不會共享資源和時脈，都有自己的記憶體甚至是作業系統，彼此之間依靠**「網路」**來傳遞資訊。分散式系統近幾年因為網路的進步，也跟著越來越成熟，web service（網路服務) 就是將分散式系統變成網路上的標準化服務，讓應用服務可以「跨平台」傳遞資訊。web service 通常是許多應用程式介面（API）所組成
分散式系統的特性是資料會在網路上互傳，所以要留意安全性問題喔～

總結

本系列文章所談到的還只是冰山一角，講大概的架構而已，像是「即時系統」、「手持系統」也是屬於作業系統的類型。如果還想了解更多可以參考書籍或是聯合大學 - 資管系的教授提供的免費課程 http://debussy.im.nuu.edu.tw/sjchen/OS_Final.html

參考資源

1. 杰哥數位教室 - 作業系統簡介系列
2. 全華 - 計算機概論 資訊素養大補帖
3. wikipedia