1. 人工操作階段

• 缺點：使用者獨佔全機，人機速度矛盾導致資源利用率極低。

2. 批處理階段

批處理作業系統服務於一系列被稱為批的作業。

特徵：批量集中處理、多道程式執行、作業離線工作。

作業：把程式、資料連同作業說明書組織起來的任務單位。

2.1 單道批處理系統

引入離線輸入/輸出技術（用磁帶完成），並監督程式負責控制作業的輸入、輸出。

• 優點：緩解了一定程度的人機速度矛盾，資源利用率有所提升。
• 缺點：記憶體中僅能有一道程式執行，只有該程式執行結束之後才能調入下一道程式。CPU有大量時間是在空閒等待I/O完成。資源利用率低。

2.2 多道程式設計

多道程式設計： 允許多個作業（程式）同時進入

• 巨集觀上：並行
• 微觀上：序列

引入多道程式設計技術可以提高CPU的利用率，充分發揮計算機硬部件的並行性。

道數:

1. 具體數目受到系統資源的限制
2. 記憶體的容量和使用者的響應時間等因素也會影響多道程式的道數

CPU利用率 = 1 - p^n

• p: 程式平均等待I/O操作的時間 / 執行時間
• n: 記憶體中程式的道數(度數)
• p^n: 程式都等待I/O的概率

例題:

OS中引入多道程式設計

• 優點:
  1. 提高CPU,記憶體和裝置的利用率
  2. 提高系統的吞吐率, 使單位時間內完成的作業數量增加
  3. 充分發揮系統的並行性, 使裝置與裝置之間,CPU與裝置之間均可並行工作
• 缺點:
  延長了作業的週轉時間

2.3 多道批處理系統

• 優點：多道程式併發執行，共享計算機資源。資源利用率大幅提升，CPU和其他資源保持“忙碌”狀態，系統吞吐量增大。
• 缺點：使用者響應時間長，沒有人機互動功能（使用者提交自己的作業之後就只能等待計算機處理完成，中間不能控制自己的作業執行）

3. 分時作業系統

分時作業系統： 計算機以時間片為單位輪流為各個使用者/作業服務，各個使用者可以通過終端與計算機進行互動。

特點：

• 同時性
• 獨立性
• 及時性
• 互動性

• 優點：使用者請求可以被及時響應，解決了人機互動問題。允許多個使用者同時使用一臺計算機，並且使用者對計算機的操作相互獨立。
• 缺點：不能優先處理一些緊急任務。OS對各個使用者/作業都是完全公平的，迴圈地為每個使用者/作業服務一個時間片，不區分任務的緊急性。

4. 實時作業系統

在實時作業系統的控制下，計算機系統接收到外部訊號後及時進行處理，並且要在嚴格的時限內處理完事件。

• 優點：能夠優先響應一些緊急任務，某些緊急任務不需要時間片排隊。

特點：

• 及時性
• 可靠性

如果某個OS兼具批處理、分時和實時處理的全部或兩種功能，則此OS稱為通用作業系統。