操作系統(tǒng)原理－操作系統(tǒng)概述(編輯修改稿)
2024-10-22 18:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 tch Processing Operation System) ? 作業(yè)的處理流程 – 作業(yè)提交：作業(yè)的輸入； – 作業(yè)執(zhí)行； – 作業(yè)完成：作業(yè)的輸出； 用戶作業(yè)錄入提交 收容完成運行就緒 等待作業(yè)調(diào)度執(zhí)行作業(yè)調(diào)度批處理系統(tǒng)的主要特征 ? 用戶脫機使用計算機： 作業(yè)提交后直到獲得結(jié)果之前，用戶無法與作業(yè)交互。 ? 作業(yè)成批處理， 吞吐量大 ? 多道程序并行： 充分利用系統(tǒng)資源。 多道程序系統(tǒng)和多處理系統(tǒng) (multiprocessor system)的區(qū)別： ? 前者指多個程序同時在內(nèi)存中交替運行，要想有效的使用多處理系統(tǒng)，必須采用多道程序設(shè)計技術(shù) ? 后者指多個處理器。 分時操作系統(tǒng) 分時的定義： 把計算機的系統(tǒng)資源（尤其是 CPU時間）進行時間上的分割，每個時間段稱為一個時間片（ time slice），每個用戶依次輪流使用時間片，使一臺計算機為多個終端用戶服務(wù)。 如果任務(wù)在一個時間片內(nèi)未完成，須等待下一個時間片的到來。 分時系統(tǒng)的追求目標(biāo) 及時響應(yīng) :(依據(jù)指標(biāo)：響應(yīng)時間 ) 響應(yīng)時間：從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)給予回答所經(jīng)歷的時間 t8 t7 t6 t5 t4 t3 t2 t1 t10 t9 用戶 2 用戶 1 分時系統(tǒng)的特征 ? 多路性： 多個用戶同時工作。 – 共享系統(tǒng)資源，提高了資源利用率。節(jié)省維護開支，可靠性高：促進了計算機的普遍應(yīng)用，提高了資源利用率：遠地用戶通過終端（較便宜）聯(lián)機使用。 ? 獨立性 ：各用戶獨立操作，互不干擾。 ? 交互性 ：系統(tǒng)能及時對用戶的操作進行響應(yīng)，顯著提高調(diào)試和修改程序的效率：加快調(diào)試過程，縮短了周轉(zhuǎn)時間。 ? 分時系統(tǒng)的實例 – UNIX – Linux 實時操作系統(tǒng) (Real Time Operating System) 實時操作系統(tǒng)主要用于過程控制、事務(wù)處理等有實時要求的領(lǐng)域，其主要特征是 實時性 和 可靠性 。 分類： 第一類：實時過程控制 工業(yè)控制，軍事控制， ... 第二類：實時通信（信息）處理 電訊（自動交換），銀行，飛機訂票 股市行情 設(shè)計實時操作系統(tǒng)要考慮的問題 ? 實時時鐘管理 ：提供系統(tǒng)日期和時間、定時和延時等時鐘管理功能； ? 過載保護 ：緩沖區(qū)排隊，丟棄某些任務(wù)，動態(tài)調(diào)整任務(wù)周期； – 過載是指進入系統(tǒng)的任務(wù)數(shù)目超出系統(tǒng)的處理能力，因為進入系統(tǒng)的實時任務(wù)的時間和數(shù)目有很大的 隨意性。 ? 高度可靠性和安全性 ：容錯能力（如故障自動復(fù)位）和冗余備份（雙機，關(guān)鍵部件）； 實時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)的區(qū)別 ? 專用系統(tǒng) ：許多實時系統(tǒng)是專用系統(tǒng)，而批處理與分時系統(tǒng)通常是通用系統(tǒng)。 ? 實時控制 ：實時系統(tǒng)用于控制實時過程，要求對外部事件的迅速響應(yīng)，具有較強的中斷處理機構(gòu)。 ? 高可靠性 ：實時系統(tǒng)用于控制重要過程，要求高度可靠，具有較高冗余。如雙機系統(tǒng)。 ? 事件驅(qū)動和隊列驅(qū)動 ：實時系統(tǒng)的 工作方式 ：接受外部消息，分析消息，調(diào)用相應(yīng)處理程序進行處理。 ? 可 與通用系統(tǒng)結(jié)合 成通用實時系統(tǒng)：實時處理前臺作業(yè)，批處理為后臺作業(yè)。 多處理操作系統(tǒng) (Multiprocessor Operating System) ? 多處理機系統(tǒng)的特點 – 增加系統(tǒng)的吞吐量： N個處理器 加速比 達不到 N倍（額外的調(diào)度開銷，算法的并行化） – 提高系統(tǒng)可靠性：故障時系統(tǒng) 降級 運行 多處理操作系統(tǒng)的出現(xiàn)是為了提高計算機 系統(tǒng)性能 和 可靠性 。提高性能有兩條途徑：提高各個組成部分的 速度 、增大處理的 并行 程度。 1975年前后，出現(xiàn)多處理機系統(tǒng) (multiprocessor)。 多處理機系統(tǒng)的類型 ? 緊密耦合 (tightlycoupled)： 各處理機之間通過快速總線或開關(guān)陣列相連， 共享內(nèi)存 ，整體系統(tǒng)由一個 統(tǒng)一的 OS管理（一個 OS核心）。 ? 松散耦合 (looselycoupled)： 各處理機帶有 各自 的 存儲器 、 I/O設(shè)備 和 操作系統(tǒng) ，通過通道或通信線路相連。每個處理機上 獨立運行 OS。 多處理機系統(tǒng)的類型 (1) ? 緊密耦合 (tightlycoupled)： 各處理機之間通過快速總線或開關(guān)陣列相連， 共享內(nèi)存 ，整體系統(tǒng)由一個 統(tǒng)一的OS管理（一個 OS核心）。 高速交叉開關(guān) P1 P2 P3 Pn M1 M2 M3 Mm I/O1 I/O2 ?緊密耦合和 松散耦合 多處理機系統(tǒng)的類型 (2) ? 松散耦合 (looselycoupled)： 各處理機帶有 各自的 存儲器 、 I/O設(shè)備 和 操作系統(tǒng) ，通過通道或通信線路相連。每個處理機上 獨立運行 OS。 P1 M1 I/O1 P2 M2 I/O2 Pn Mn I/On 公用總線 多處理操作系統(tǒng)的類型 (續(xù) ) ? 非對稱式 多處理 (Asymmetric Multiprocessing, ASMP)：又稱主從模式 (Masterslave mode)。 – 主處理器 ：只有一個，運行 OS。管理整個系統(tǒng)的資源，為從處理器分配任務(wù)； – 從處理器 ：可有多個，執(zhí)行應(yīng)用程序或 I/O處理。 – 特點：不同性質(zhì)任務(wù)的 負載 不均， 可靠性 不夠高，不易 移植 （通常要求硬件也是 非對稱 ）。 ? 對稱式 多處理 (Symmetric Multiprocessing, SMP)： OS交替 在各個處理器上執(zhí)行。任務(wù) 負載
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