【正文】 分開的 I/O單元? 差分機– 實現(xiàn)了有限差– 有 25,000個部件，重達 15噸第一章 操作系統(tǒng)引論 運算速度： 50,000指令 /每秒 , 數(shù)萬個真空管 , 占地100平方米，用于精確計算彈道（甚至沒有匯 編），更談不上操作系統(tǒng) .，然后 到機房將他的插件板插到計算機 里 . 真空管不會燒斷，從而可以計算自己的題目 .ENIAC計算機 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? 用戶獨占全機? 目標(biāo)是更好地利用硬件– 當(dāng)用戶在控制臺上思考的時候，計算機處于閑置狀態(tài)– 批量進行計算機輸入時，用戶處于等待狀態(tài)? 操作和編程完全由手工進行，且編輯只能用機器語言（二進制代碼）? 沒有保護：如果批處理程序出現(xiàn)了 bug？? 問題：人 — 機矛盾 CPU—I/O 速度不匹配的矛盾Altair 8080第一章 操作系統(tǒng)引論 ? 脫機輸入 /輸出技術(shù)? 脫機 I/O方式的主要優(yōu)點如下： ?? 減少了 CPU的空閑時間。 ? 提高 I/O速度。 脫機輸入 /輸出（ OffLine I/O）方式圖 13 脫機 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（要確保卡片沒有搞混）? 幾個小時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計算機將作業(yè)逐個讀到磁帶上保存起來。，運算結(jié)束后將結(jié)果輸出到輸出磁帶上。，并運行。，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算機，進行脫機打印。第一章 操作系統(tǒng)引論 單道批處理系統(tǒng)把下一個作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯嗎？否裝 配目標(biāo)程序還有下一個作業(yè)？是否停止運 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)間的自動轉(zhuǎn)換問題，減少了機器時間的浪費。? 不管作業(yè)大小，只要它一旦占用處理機開始執(zhí)行，則它必須一直占據(jù)處理機，直到運行完畢。? 對短作業(yè)不公平，因為它們等待執(zhí)行的時間可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它們實際執(zhí)行的時間。? 交互性差。作業(yè)由批處理程序控制運行，用戶無法實時控制，如果運行中途出現(xiàn)故障，只能停下來，重新運行。 單道批處理系統(tǒng)的評價 多道批處理系統(tǒng)? 硬件條件： 小規(guī)模集成電路 —360 機? 引入目的： 單道批處理系統(tǒng)中，任意時刻只允許一道作業(yè)在內(nèi)存中運行，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)計技術(shù)。? 多道 是指，允許多個程序同時存在于主存中，按照某種原則分派處理機，逐個執(zhí)行這些程序。? 批處理： 用戶提交的作業(yè)首先存放在外存，并排成一個隊列。然后由作業(yè)調(diào)度程序按照一定的算法從該隊列中一次選取一個或若干個作業(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)計的基本概念用戶程序監(jiān)督程序I/O操作I/O中斷請求t1結(jié)束中斷I/O完成啟動 I/OI/O中斷請求結(jié)束中斷I/O完成啟動 I/Ot2 t3 t4 t5 t6 t7 t8從黑色的實線來看 CPU是斷續(xù)性運作第一章 操作系統(tǒng)引論 多道程序設(shè)計的基本概念程序 A程序 C程序 B程序 D調(diào)度程序A I/O請求 A I/O完成A再次被調(diào)度B I/O請求C I/O請求D I/O請求程序 B I/O完成C I/O完成 C再次被調(diào)度A 完成從黑色的實線來看 CPU是持續(xù)性運作第一章 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? 進程調(diào)度 多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點? 資源利用率高? 系統(tǒng)吞吐量大? 平均周轉(zhuǎn)時間長? 無交互能力適合大型科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理。? 處理機管理問題– 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? 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)類型進行作業(yè)組織 分時系統(tǒng)? 為了改進響應(yīng)時間和性能，提供交互式操作環(huán)境，導(dǎo)致了分時系統(tǒng)的出現(xiàn)。– 人 機交互– 共享主機– 便于用戶上機? 分時系統(tǒng) ，在一臺主機上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的終端，以交互方式使用計算機，共享主機中的資源。第一章 操作系統(tǒng)引論 分時系統(tǒng)（ TimeSharing System）的產(chǎn)生? 及時接收– 多路卡： 使主機能同時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。? 及時處理– 作業(yè)直接進入內(nèi)存– 不允許一個作業(yè)長時間占用處理機第一章 操作系統(tǒng)引論 分時系統(tǒng)實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題? 多路性： 一臺主機上同時連接多臺終端；? 獨立性： 每個用戶各自通過自己的終端進行輸入 /輸出，互不干擾。用戶感覺自己獨占終端和主機資源。? 及時性： 系統(tǒng)按人們所能接受的等待時間及時響應(yīng)用戶請求。? 交互性： 能進行廣泛的人機交互 適合辦公自動化、教學(xué)及事務(wù)處理等要求人機會話的場合。第一章 操作系統(tǒng)引論 分時系統(tǒng)的特征? 終端數(shù)目多少? 調(diào)度算法（時間片的選?。? 信息交換量和信息交換速度? 機器處理能力? 請求服務(wù)的時間長短及服務(wù)請求的分布第一章 操作系統(tǒng)引論 影響響應(yīng)時間的因素 實時系統(tǒng)? 實時系統(tǒng)： 指系統(tǒng)能及時（或即時）響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。第一章 操作系統(tǒng)引論 應(yīng)用需求? 實時控制– 火炮自動控制系統(tǒng)、飛機自動駕駛系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、煉鋼 /煉油控制系統(tǒng)? 實時信息處理– 航空網(wǎng)絡(luò)售票系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)第一章 操作系統(tǒng)引論 實時任務(wù)實時任務(wù)的分類：? 按任務(wù)執(zhí)行時是否呈現(xiàn)周期性來劃分– 周期性實時任務(wù)– 非周期性實時任務(wù)– 開始截止時間 ——任務(wù)在某時間以前必須開始執(zhí)行；– 完成截止時間 —— 任務(wù)在某時間以前必須完成? 根據(jù)對截止時間的要求來劃分– 硬實時任務(wù)： 系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對截止時間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測的結(jié)果– 軟實時任務(wù)： 系統(tǒng)對截止時間的要求并不嚴(yán)格? 多路性。– 都具有多路性。– 實時信息處理系統(tǒng)按分時原則為多個終端用戶服務(wù)。– 實時控制系統(tǒng)對多路現(xiàn)場信息進行采集，對多個對象或多個執(zhí)行機構(gòu)進行控制