【正文】 分開的 I/O單元? 差分機(jī)– 實(shí)現(xiàn)了有限差– 有 25,000個(gè)部件，重達(dá) 15噸第一章 操作系統(tǒng)引論 運(yùn)算速度： 50,000指令 /每秒 , 數(shù)萬個(gè)真空管 , 占地100平方米，用于精確計(jì)算彈道（甚至沒有匯 編），更談不上操作系統(tǒng) .，然后 到機(jī)房將他的插件板插到計(jì)算機(jī) 里 . 真空管不會(huì)燒斷，從而可以計(jì)算自己的題目 .ENIAC計(jì)算機(jī) 人工操作方式第一章 操作系統(tǒng)引論 人工操作方式? 硬件昂貴，人工便宜? 用戶獨(dú)占全機(jī)? 目標(biāo)是更好地利用硬件– 當(dāng)用戶在控制臺(tái)上思考的時(shí)候，計(jì)算機(jī)處于閑置狀態(tài)– 批量進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸入時(shí)，用戶處于等待狀態(tài)? 操作和編程完全由手工進(jìn)行，且編輯只能用機(jī)器語言（二進(jìn)制代碼）? 沒有保護(hù)：如果批處理程序出現(xiàn)了 bug？? 問題：人 — 機(jī)矛盾 CPU—I/O 速度不匹配的矛盾Altair 8080第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 脫機(jī)輸入 /輸出技術(shù)? 脫機(jī) I/O方式的主要優(yōu)點(diǎn)如下： ?? 減少了 CPU的空閑時(shí)間。 ? 提高 I/O速度。 脫機(jī)輸入 /輸出（ OffLine I/O）方式圖 13 脫機(jī) I/O示意圖第一章 操作系統(tǒng)引論 穿孔卡片（ 1940s amp。 60s）? 在穿孔卡片上輸入程序（例如：一行代碼一張卡片）? 提交穿孔卡片盒（要確?？ㄆ瑳]有搞混）? 幾個(gè)小時(shí)甚至幾天后才能夠得到結(jié)果 單道批處理系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 單道批處理系統(tǒng)（ Simple Batch Processing System）? 硬件條件： 晶體管替代真空管? 監(jiān)督程序 （ Monitor， 又稱為批處理程序，或管理程序）：管理作業(yè)連續(xù)處理的程序? 操作步驟：（卡），用專用 I/O計(jì)算機(jī)將作業(yè)逐個(gè)讀到磁帶上保存起來。，運(yùn)算結(jié)束后將結(jié)果輸出到輸出磁帶上。，并運(yùn)行。，取下輸入磁帶和輸出磁帶，用輸入磁帶錄下一批作業(yè)，將輸出磁帶送到專用輸出計(jì)算機(jī)，進(jìn)行脫機(jī)打印。第一章 操作系統(tǒng)引論 單道批處理系統(tǒng)把下一個(gè)作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)嗎？否裝 配目標(biāo)程序還有下一個(gè)作業(yè)？是否停止運(yùn) 行目標(biāo)程序是開始圖 13 單道批處理系統(tǒng)的處理流程 第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 單道批處理的引入– 解決人機(jī)矛盾，提高系統(tǒng)資源的利用率。– 解決 CPU與 I/O設(shè)備速度不匹配的矛盾，提高系統(tǒng)吞吐量? 單道批處理系統(tǒng)的特征– 自動(dòng)性– 順序性– 單道性 單道批處理系統(tǒng)的特征第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 解決了作業(yè)間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換問題，減少了機(jī)器時(shí)間的浪費(fèi)。? 不管作業(yè)大小，只要它一旦占用處理機(jī)開始執(zhí)行，則它必須一直占據(jù)處理機(jī)，直到運(yùn)行完畢。? 對(duì)短作業(yè)不公平，因?yàn)樗鼈兊却龍?zhí)行的時(shí)間可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它們實(shí)際執(zhí)行的時(shí)間。? 交互性差。作業(yè)由批處理程序控制運(yùn)行，用戶無法實(shí)時(shí)控制，如果運(yùn)行中途出現(xiàn)故障，只能停下來，重新運(yùn)行。 單道批處理系統(tǒng)的評(píng)價(jià) 多道批處理系統(tǒng)? 硬件條件： 小規(guī)模集成電路 —360 機(jī)? 引入目的： 單道批處理系統(tǒng)中，任意時(shí)刻只允許一道作業(yè)在內(nèi)存中運(yùn)行，資源利用率低，為了提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)。? 多道 是指，允許多個(gè)程序同時(shí)存在于主存中，按照某種原則分派處理機(jī)，逐個(gè)執(zhí)行這些程序。? 批處理： 用戶提交的作業(yè)首先存放在外存，并排成一個(gè)隊(duì)列。然后由作業(yè)調(diào)度程序按照一定的算法從該隊(duì)列中一次選取一個(gè)或若干個(gè)作業(yè)裝入內(nèi)存執(zhí)行。第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設(shè)計(jì)的基本概念? OS中引入多道程序技術(shù)可帶來的好處：– 提高 CPU的利用率– 提高內(nèi)存和 I/O設(shè)備利用率– 增加系統(tǒng)吞吐量第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設(shè)計(jì)的基本概念用戶程序監(jiān)督程序I/O操作I/O中斷請(qǐng)求t1結(jié)束中斷I/O完成啟動(dòng) I/OI/O中斷請(qǐng)求結(jié)束中斷I/O完成啟動(dòng) I/Ot2 t3 t4 t5 t6 t7 t8從黑色的實(shí)線來看 CPU是斷續(xù)性運(yùn)作第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設(shè)計(jì)的基本概念程序 A程序 C程序 B程序 D調(diào)度程序A I/O請(qǐng)求 A I/O完成A再次被調(diào)度B I/O請(qǐng)求C I/O請(qǐng)求D I/O請(qǐng)求程序 B I/O完成C I/O完成 C再次被調(diào)度A 完成從黑色的實(shí)線來看 CPU是持續(xù)性運(yùn)作第一章 操作系統(tǒng)引論 多道批處理系統(tǒng)的特征? 多道性? 無序性? 調(diào)度性? 作業(yè)調(diào)度? 進(jìn)程調(diào)度 多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)? 資源利用率高? 系統(tǒng)吞吐量大? 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)? 無交互能力適合大型科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理。? 處理機(jī)管理問題– 分配與回收– 提高利用率? 內(nèi)存管理問題– 分配與回收– 信息保護(hù)? I/O設(shè)備管理問題– 分配與使用– 提高利用率第一章 操作系統(tǒng)引論 多道批處理系統(tǒng)需要解決的問題? 文件管理問題– 方便使用– 保證數(shù)據(jù)的安全性與一致性? 作業(yè)管理問題– 根據(jù)作業(yè)類型進(jìn)行作業(yè)組織 分時(shí)系統(tǒng)? 為了改進(jìn)響應(yīng)時(shí)間和性能，提供交互式操作環(huán)境，導(dǎo)致了分時(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn)。– 人 機(jī)交互– 共享主機(jī)– 便于用戶上機(jī)? 分時(shí)系統(tǒng) ，在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶通過自己的終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。第一章 操作系統(tǒng)引論 分時(shí)系統(tǒng)（ TimeSharing System）的產(chǎn)生? 及時(shí)接收– 多路卡： 使主機(jī)能同時(shí)接收各用戶從終端上輸入的數(shù)據(jù)。– 緩沖區(qū)： 暫存用戶鍵入的命令。? 及時(shí)處理– 作業(yè)直接進(jìn)入內(nèi)存– 不允許一個(gè)作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間占用處理機(jī)第一章 操作系統(tǒng)引論 分時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問題? 多路性： 一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)連接多臺(tái)終端；? 獨(dú)立性： 每個(gè)用戶各自通過自己的終端進(jìn)行輸入 /輸出，互不干擾。用戶感覺自己獨(dú)占終端和主機(jī)資源。? 及時(shí)性： 系統(tǒng)按人們所能接受的等待時(shí)間及時(shí)響應(yīng)用戶請(qǐng)求。? 交互性： 能進(jìn)行廣泛的人機(jī)交互 適合辦公自動(dòng)化、教學(xué)及事務(wù)處理等要求人機(jī)會(huì)話的場(chǎng)合。第一章 操作系統(tǒng)引論 分時(shí)系統(tǒng)的特征? 終端數(shù)目多少? 調(diào)度算法（時(shí)間片的選?。? 信息交換量和信息交換速度? 機(jī)器處理能力? 請(qǐng)求服務(wù)的時(shí)間長(zhǎng)短及服務(wù)請(qǐng)求的分布第一章 操作系統(tǒng)引論 影響響應(yīng)時(shí)間的因素 實(shí)時(shí)系統(tǒng)? 實(shí)時(shí)系統(tǒng)： 指系統(tǒng)能及時(shí)（或即時(shí)）響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。第一章 操作系統(tǒng)引論 應(yīng)用需求? 實(shí)時(shí)控制– 火炮自動(dòng)控制系統(tǒng)、飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、煉鋼 /煉油控制系統(tǒng)? 實(shí)時(shí)信息處理– 航空網(wǎng)絡(luò)售票系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 實(shí)時(shí)任務(wù)實(shí)時(shí)任務(wù)的分類：? 按任務(wù)執(zhí)行時(shí)是否呈現(xiàn)周期性來劃分– 周期性實(shí)時(shí)任務(wù)– 非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)– 開始截止時(shí)間 ——任務(wù)在某時(shí)間以前必須開始執(zhí)行；– 完成截止時(shí)間 —— 任務(wù)在某時(shí)間以前必須完成? 根據(jù)對(duì)截止時(shí)間的要求來劃分– 硬實(shí)時(shí)任務(wù)： 系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對(duì)截止時(shí)間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的結(jié)果– 軟實(shí)時(shí)任務(wù)： 系統(tǒng)對(duì)截止時(shí)間的要求并不嚴(yán)格? 多路性。– 都具有多路性。– 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)按分時(shí)原則為多個(gè)終端用戶服務(wù)。– 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)多路現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集，對(duì)多個(gè)對(duì)象或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制