抢占式操作系统（Preemptive Operating System）是一种操作系统调度方式，它允许操作系统在任何时间点中断一个正在运行的进程，并将CPU分配给另一个进程。这种调度方式是现代操作系统（如Windows、Linux和macOS）中常见的一种特性。
以下是抢占式操作系统的一些关键特点：
-
优先级调度：在抢占式操作系统中，每个进程都有一个优先级。操作系统会优先执行高优先级的进程。
-
中断：操作系统可以在任何时刻中断低优先级的进程，以便让高优先级的进程运行。
-
时间片：操作系统会给每个进程分配一个时间片，进程在时间片内运行。时间片用完后，操作系统会检查是否有更高优先级的进程需要运行。
-
上下文切换：当操作系统决定中断一个进程并将CPU分配给另一个进程时，会进行上下文切换。这涉及到保存当前进程的状态，并加载新进程的状态。
-
多任务处理：抢占式操作系统可以有效地支持多任务处理，允许多个进程同时运行，提高系统的整体性能。
-
响应性：由于操作系统可以随时中断低优先级的进程，抢占式操作系统通常具有很好的响应性，能够快速响应用户输入和高优先级任务。
-
公平性：抢占式调度可以提高系统的公平性，确保每个进程都有机会获得CPU时间。
-
实时性：在实时操作系统中，抢占式调度是非常重要的特性，它确保了高优先级的实时任务能够及时执行。
与抢占式操作系统相对的是合作式操作系统（Cooperative Operating System），在合作式操作系统中，进程必须主动放弃CPU，以便其他进程运行。这种方式可能会导致低优先级的进程长时间占用CPU，影响系统的整体性能和响应性。
抢占式操作系统通过有效的进程调度和上下文切换，提高了系统的稳定性、性能和响应性，是现代操作系统设计的基础。
合作式操作系统（Cooperative Operating System）是一种早期的操作系统调度方式，它依赖于进程之间的合作来实现任务切换。在合作式操作系统中，操作系统不主动抢占CPU，而是进程在完成自己的任务或者需要等待某些资源（如I/O操作）时，主动让出CPU给其他进程使用。
以下是合作式操作系统的一些关键特点：
-
自愿让出CPU：进程在完成自己的任务或者需要等待资源时，需要主动调用操作系统提供的函数（如
yield），让出CPU给其他进程。 -
没有抢占：操作系统不会强制中断正在运行的进程，进程的执行时间不是由操作系统控制的。
-
上下文切换：进程在让出CPU时，需要保存自己的状态，以便在下次获得CPU时能够从上次停止的地方继续执行。
-
可能导致饥饿：如果一个进程长时间占用CPU，不主动让出，低优先级的进程可能会长时间得不到CPU时间，导致饥饿。
-
死锁风险：由于进程需要主动让出CPU，如果多个进程相互等待对方让出CPU，可能会导致死锁。
-
简单的调度算法：合作式操作系统的调度算法相对简单，因为操作系统不需要复杂的抢占和调度机制。
-
适用于简单的系统：合作式操作系统适用于简单的系统，如嵌入式系统或者实时性要求不高的系统。
-
编程模型简单：对于程序员来说，合作式操作系统的编程模型相对简单，因为程序员不需要考虑操作系统的抢占行为。
合作式操作系统的一个典型例子是早期的MS-DOS操作系统。在MS-DOS中，程序需要主动调用yield函数来让出CPU，否则程序可能会长时间占用CPU，影响系统的响应性。
合作式操作系统和抢占式操作系统是两种不同的进程调度方式，它们在任务切换和资源分配方面有着本质的区别。以下是两种操作系统的总结对比：
合作式操作系统（Cooperative OS）
- 调度方式：进程必须主动让出CPU给其他进程，操作系统不强制抢占CPU。
- 上下文切换：由进程控制，进程在完成工作或需要等待资源时，通过调用特定函数（如
yield）来触发。 - 优先级：进程的执行顺序通常由程序员控制，操作系统不负责优先级调度。
- 死锁风险：存在较高的死锁风险，因为进程可能不会主动让出CPU。
- 饥饿问题：可能导致低优先级的进程长时间得不到CPU时间，出现饥饿现象。
- 适用场景：适用于简单的系统，如早期的操作系统或某些嵌入式系统。
- 编程模型：对程序员来说，编程模型相对简单，但需要程序员自己管理进程的执行。
抢占式操作系统（Preemptive OS）
- 调度方式：操作系统可以强制中断正在运行的进程，将CPU分配给其他进程，无需进程的同意。
- 上下文切换：由操作系统控制，根据进程的优先级和时间片来自动进行。
- 优先级：操作系统根据进程的优先级来决定哪个进程获得CPU时间，支持优先级调度。
- 死锁风险：通过操作系统的调度策略，降低了死锁的风险。
- 饥饿问题：通过公平的调度算法，减少了饥饿现象的发生。
- 适用场景：适用于需要高效多任务处理和高响应性的系统，如现代的个人电脑、服务器和移动设备。
- 编程模型：对程序员来说，编程模型可能更复杂，因为需要考虑操作系统的抢占行为和同步问题。
总结
- 合作式操作系统更适合简单的应用场景，它的调度机制简单，但可能导致资源分配不均和系统性能问题。
- 抢占式操作系统提供了更复杂的调度机制，能够更好地支持多任务处理和实时性需求，是现代操作系统的主流选择。
随着计算机技术的发展，抢占式操作系统因其高效性和灵活性，已经成为大多数操作系统的标配（例如你现在用的PC系统…）。然而，在某些特定领域，如某些嵌入式系统或实时系统，合作式操作系统仍然有其应用价值。
标签：八股,优先级,操作系统,调度,进程,抢占,CPU From： https://blog.csdn.net/weixin_44126836/article/details/139533027