2.3 · 執行模式

目標： 區分批處理、實時、並行、分佈式、虛擬化等模式 —— 配現實例子。

課程的五種模式

模式	定義	例子
批處理 Batch processing	任務累積後一起跑，無需用户交互	月薪、夜間銀行結算
實時 Real-time processing	必須立即響應	飛控、網銀、ATM、在線股票交易
並行 Parallel processing	多處理器同時處理一項任務的各部分	科學模擬、氣象建模、AI 訓練
分佈式 Distributed processing	工作分散於聯網電腦	雲服務、BitTorrent、位元幣挖礦
虛擬化 Virtualisation	一台物理機承載多台虛擬機 (VM)	雲服務器農場、開發 / 測試沙箱、VirtualBox

各自的使用場景

批處理

• 不需要立即反饋的任務。
• 可在非高峯時段跑。
• 通宵充分利用硬件。

例子： 月度水電賬單、銀行日終對賬、生成周銷售報表。

實時

• 嚴格截止 —— 遲到 = 錯。
• 硬實時（性命攸關） vs 軟實時（遲了讓人煩）。
• 硬場景用專用 OS（FreeRTOS、VxWorks）。

例子： 汽車防抱死剎車、空管、港鐵訊號、ATM 取款。

並行

• 一項大任務分給同機的多 CPU / 核心。
• 需要可並行演算法。

例子： 渲染一幀電影、訓練神經網絡、模擬氣候。

分佈式

• 工作散在多台聯網機。
• 單機失效仍穩。

例子： Google 搜索（數千台服務器）、Folding@Home、區塊鏈。

虛擬化

• 一台物理服務器同時跑多個 OS 實例，每個在自己的 VM 中。
• 在雲計算裏被大量用以高效利用資源。

例子： AWS EC2 實例、Docker 容器、課室 VirtualBox。

對比表

模式	時延	吞吐	資源用量
批處理	高（小時）	高	非高峯優化
實時	極低（ms）	較低	預留資源
並行	比順序低	極高	所有核心忙
分佈式	多變	極高	許多機器
虛擬化	輕微開銷	高	一機多租

學生常見錯誤

• 説並行與分佈式一樣 —— 都是「多」，但並行 = 同機，分佈式 = 多機。
• 把實時當「快」 —— 它實指有截止時限。
• 把虛擬化稱為一種雲計算 —— 虛擬化是技術；雲是用它的商業模式。

考試式題目

題（5 分）： 在任務提交方式、響應時間、各舉一個香港使用的系統方面比較批處理與實時處理。

參考答案：

• 任務提交：批處理中，任務排隊一併提交、無需用户交互（如通宵上載）；實時中，每個任務由用户動作或事件觸發單獨提交。
• 響應時間：批處理任務可能要小時計完成才出結果；實時任務必須在嚴格時限（毫秒到秒級）內響應。
• 香港例子：
  • 批處理：税務局年度報税評估，按夜間批次處理。
  • 實時：滙豐個人網上理財 —— 每筆轉賬要在用户點擊後秒級完成。

關鍵要點

• 5 種模式：批處理、實時、並行、分佈式、虛擬化。
• 按響應時間、規模、機器數選。

模組 B 總結

你已掌握電腦如何建造與管理的紮實工作知識。自測：

• 能把 PC、IR、MAR、MDR、ALU、CU 標在 CPU 圖上嗎？
• 給採樣率、位深、聲道數能算聲音文件大小嗎？
• 能為「學校工資」與「ATM」推薦對的執行模式嗎？

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