[科普中国]-资源共享分时系统

简介

如果说，推动多道批处理系统形成和发展的主要动力，是提高资源利用率和系统吞吐量，那么，推动分时系统形成和发展的主要动力，则是用户的需求。或者说，分时系统是为了满足用户需求所形成的一种新型OS。1资源共享分时系统的出现主要是是因为资源共享，它与分时系统最大区别也在于资源共享，资源共享分时系统共享不只软硬件资源，还包括数据等一些其它资源。这里资源共享对资源的竞争和同步-互斥和同步机制要求较高。还有对共享数据安全的保证。常见的系统如教学及事务处理系统、办公自动化系统。

用户的需求人-机交互。每当程序员写好一个新程序时，都需要上机进行调试。由于新编程序难免有些错误或不当之处需要修改，因而希望能像早期使用计算机时一样对它进行直接控制，并能以边运行边修改的方式，对程序中的错误进行修改，亦即，希望能进行人-机交互。

共享主机。在 20 世纪 60 年代计算机非常昂贵，不可能像现在这样每人独占一台微机，而只能是由多个用户共享一台计算机，但用户在使用机器时应能够像自己独占计算机一样，不仅可以随时与计算机交互，而且应感觉不到其他用户也在使用该计算机。

便于用户上机。在多道批处理系统中，用户上机前必须把自己的作业邮寄或亲自送到机房。这对于用户尤其是远地用户来说是十分不便的。用户希望能通过自己的终端直接将作业传送到机器上进行处理，并能对自己的作业进行控制。

关键问题及时接收。要及时接收用户键入的命令或数据并不困难，为此，只需在系统中配置一个多路卡。例如，当要在主机上连接 8 个终端时，须配置一个 8 用户的多路卡。多路卡的作用是使主机能同时接收各用户从终端上输入的数据。此外，还须为每个终端配置一个缓冲区，用来暂存用户键入的命令(或数据)。

及时处理。人机交互的关键，是使用户键入命令后能及时地控制自己作业的运行，或修改自己的作业。为此，各个用户的作业都必须在内存中，且应能频繁地获得处理机而运行；否则，用户键入的命令将无法作用到自己的作业上。前面介绍的批处理系统是无法实现人机交互的。因为通常大多数作业都还驻留在外存上，即使是已调入内存的作业，也经常要经过较长时间的等待后方能运行，因而使用户键入的命令很难及时作用到自己的作业上。2

同步（synchronization）是指两个不同但有联系的概念：进程同步与数据同步。进程同步指多个进程在特定点会合（join up）或者握手使得达成协议或者使得操作序列有序。数据同步指一个数据集的多份拷贝一致以维护完整性。常用进程同步原语实现数据同步。

互斥（Mutually Exclusive）是一种逻辑关系，指几个变量或事件之中的任一个不可能与其它一个或多个同时为真，或同时发生的情况。对于逻辑函数，其变量互斥，意味着两个以上变量为真（包括都不为真）的情况会导致函数值为假。对于事件，其所有条件的互斥意味着，任两个条件的实现都将阻止事件的产生。同样可以引申到程序编写及其它关系。这里互斥包括数据和进程的互斥。

特征多路性。允许在一台主机上同时联接多台联机终端，系统按分时原则为每个用户服务。宏观上，是多个用户同时工作，共享系统资源；而微观上，则是每个用户作业轮流运行一个时间片。多路性即同时性，它提高了资源利用率，降低了使用费用，从而促进了计算机更广泛的应用。

独立性。每个用户各占一个终端，彼此独立操作，互不干扰。因此，用户所感觉到的，就像是他一人独占主机。

及时性。用户的请求能在很短的时间内获得响应。此时间间隔是以人们所能接受的等待时间来确定的，通常仅为 1～3 秒钟。

交互性。用户可通过终端与系统进行广泛的人机对话。其广泛性表现在：用户可以请求系统提供多方面的服务，如文件编辑、数据处理和资源共享等。

数据安全数据安全对数据信息在传输、交换、存储、处理的过程中所采取的保护性策略。应用开放系统互联(OSI)安全体系结构中特定的安全机制，可实现数据免于未经许可被窃用、复制、篡改、暴露或破坏的安全服务。基本技术有：①数据加密，对数据进行加密形成密文，有数据加密标准和公开密钥密码体制两种，前者的保密措施在于对密钥的保管，后者对加密、解密采用不同的密钥，加密密钥予以公开，但解密密钥仍需保密。②数字签名，应用加密和解密互逆运算的特征，使接收者能核实发送者对数据的签名，同时确保发送者不能否认和接收者无法伪造对数据的签名，实现数字签名的同时也实现了数据来源的鉴别。③公证，由可信的第三者对数据进行登记，以便事后担保数据的准确性。④数据完整性，用以防止所发数据被插入、删除等，确保收发信息完全一致。⑤身份鉴别，在连接建立和数据传送期间，鉴别身份以防止未授权者假冒窃用数据。3