2.3 · 运行模式

目标： 区分批处理、实时、并行、分布式、虚拟化等模式 —— 配现实例子。

课程的五种模式

模式	定义	例子
批处理 Batch processing	任务累积后一起跑，无需用户交互	月薪、夜间银行结算
实时 Real-time processing	必须立即响应	飞控、网银、ATM、在线股票交易
并行 Parallel processing	多处理器同时处理一项任务的各部分	科学模拟、气象建模、AI 训练
分布式 Distributed processing	工作分散于联网电脑	云服务、BitTorrent、比特币挖矿
虚拟化 Virtualisation	一台物理机承载多台虚拟机 (VM)	云服务器农场、开发 / 测试沙箱、VirtualBox

各自的使用场景

批处理

• 不需要立即反馈的任务。
• 可在非高峰时段跑。
• 通宵充分利用硬件。

例子： 月度水电账单、银行日终对账、生成周销售报表。

实时

• 严格截止 —— 迟到 = 错。
• 硬实时（性命攸关） vs 软实时（迟了让人烦）。
• 硬场景用专用 OS（FreeRTOS、VxWorks）。

例子： 汽车防抱死刹车、空管、港铁信号、ATM 取款。

并行

• 一项大任务分给同机的多 CPU / 核心。
• 需要可并行算法。

例子： 渲染一帧电影、训练神经网络、模拟气候。

分布式

• 工作散在多台联网机。
• 单机失效仍稳。

例子： Google 搜索（数千台服务器）、Folding@Home、区块链。

虚拟化

• 一台物理服务器同时跑多个 OS 实例，每个在自己的 VM 中。
• 在云计算里被大量用以高效利用资源。

例子： AWS EC2 实例、Docker 容器、课室 VirtualBox。

对比表

模式	时延	吞吐	资源用量
批处理	高（小时）	高	非高峰优化
实时	极低（ms）	较低	预留资源
并行	比顺序低	极高	所有核心忙
分布式	多变	极高	许多机器
虚拟化	轻微开销	高	一机多租

学生常见错误

• 说并行与分布式一样 —— 都是「多」，但并行 = 同机，分布式 = 多机。
• 把实时当「快」 —— 它实指有截止时限。
• 把虚拟化称为一种云计算 —— 虚拟化是技术；云是用它的商业模式。

考试式题目

题（5 分）： 在任务提交方式、响应时间、各举一个香港使用的系统方面比较批处理与实时处理。

参考答案：

• 任务提交：批处理中，任务排队一并提交、无需用户交互（如通宵上传）；实时中，每个任务由用户动作或事件触发单独提交。
• 响应时间：批处理任务可能要小时计完成才出结果；实时任务必须在严格时限（毫秒到秒级）内响应。
• 香港例子：
  • 批处理：税务局年度报税评估，按夜间批次处理。
  • 实时：汇丰个人网上理财 —— 每笔转账要在用户点击后秒级完成。

关键要点

• 5 种模式：批处理、实时、并行、分布式、虚拟化。
• 按响应时间、规模、机器数选。

模块 B 总结

你已掌握电脑如何建造与管理的扎实工作知识。自测：

• 能把 PC、IR、MAR、MDR、ALU、CU 标在 CPU 图上吗？
• 给采样率、位深、声道数能算声音文件大小吗？
• 能为「学校工资」与「ATM」推荐对的运行模式吗？

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