第1章操作系統(tǒng)筆記-展示頁
2024-08-12 04:53本頁面
【正文】 分時系統(tǒng)的定義 分時(Time Sharing)是把計算機的系統(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。 分時系統(tǒng) 例題：有兩道程序A、B，按下圖以多道程序方式運行，要求在右圖畫出它們的運行軌跡，并計算在60ms內(nèi)，CPU的利用率，假設(shè)起始時首先運行B，并允許忽略監(jiān)督程序切換A、B的時間（不考慮I/O的沖突）。 實現(xiàn)技術(shù)：當正在運行的程序因I/O暫停執(zhí)行時，系統(tǒng)可調(diào)度另一道程序運行，使CPU保持忙碌。 微觀上串行運行：各作業(yè)輪流使用CPU，交替執(zhí)行。 宏觀上并行運行：同時進入系統(tǒng)的幾道程序都處于運行狀態(tài)，但都未運行完。 多道：計算機內(nèi)存中同時存放多道相互獨立的程序。合理搭配I/O為主和計算為主的程序交替運行，充分利用資源，提高系統(tǒng)效率。 問題的提出 在早期的單道批處理系統(tǒng)中，內(nèi)存中僅有單個作業(yè)在運行，致使系統(tǒng)中仍有許多資源空閑，設(shè)備利用率低，系統(tǒng)性能較差。 多道批處理系統(tǒng) 關(guān)于“作業(yè)”的說明：通常，把計算機完成用戶算題任務(wù)所需進行的各項工作稱為一道作業(yè)。 “批”的含義：供一次加載的磁帶或磁盤，通常由若干個作業(yè)組裝成，在處理中使用一組相同的系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)帶）。 監(jiān)督程序的作用：用來裝入用戶作業(yè)，和用戶作業(yè)交替地使用CPU。每一批作業(yè)將有專門編制的監(jiān)督程序（monitor）自動依次處理。 解決的方法有兩個： 計算機發(fā)展的早期，沒有任何用于管理的軟件，所有的運行管理和具體操作都由用戶自己承擔(dān)，任何操作出錯都要重做作業(yè)，CPU的利用率甚低。 外圍機控制輸入/輸出 n 輸入：低速設(shè)備高速設(shè)備n 輸出：高速設(shè)備低速設(shè)備n 輸入和輸出使用獨立于主機的外圍機，不占用主機的CPU時間，是脫機過程，因此叫做脫機輸入/輸出方式 主機：用于計算的主計算機 低速設(shè)備n 紙帶機/卡片機 結(jié)果：資源利用率低下 用戶獨占全機 無操作系統(tǒng)時代OS尚未出現(xiàn)，人們?nèi)绾问褂糜嬎銠C？操作系統(tǒng)的定義： 操作系統(tǒng)(Operating System, OS)是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的首次擴充 在計算機系統(tǒng)上配置操作系統(tǒng)主要目標與計算機系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用環(huán)境有關(guān)。方便性l 硬件只能識別機器代碼（0、1）l OS提供命令，方便用戶使用計算機有效性l 使CPU、I/O保持忙碌，充分利用l 使內(nèi)存、外存數(shù)據(jù)存放有序，節(jié)省空間l 合理組織工作流程，改善資源利用率，提高吞吐量可擴充性l 計算機技術(shù)的發(fā)展：硬件/體系結(jié)構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)/Internetl OS應(yīng)采用層次化結(jié)構(gòu)，便于擴充和修改功能層次和模塊開放性l 支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，兼容遵循OSI標準開發(fā)的硬件和軟件 操作系統(tǒng)的作用 1. 用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口l 命令方式用戶通過鍵盤輸入聯(lián)機命令(語言)l 系統(tǒng)調(diào)用方式用戶程序通過系統(tǒng)調(diào)用，操縱計算機l 圖形、窗口方式用戶通過窗口、圖標等圖形界面操縱計算機l 4大類資源：處理機；存儲器；I/O設(shè)備；信息（文件：程序、數(shù)據(jù)）(擴充機器)l 裸機：只有硬件的計算機，難以使用l 虛機器：在裸機增加軟件(OS等)，功能增強，使用方便 推動操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力早期計算機很昂貴，為提高資源利用率，產(chǎn)生了批處理系統(tǒng)為改善用戶上機、調(diào)試程序時的條件，產(chǎn)生了分時系統(tǒng)OS隨之更新?lián)Q代，如：8位16位32位單處理機OS多處理機OS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程 人工操作方式 人工操作方式的缺點 CPU等待人工操作 脫機輸入輸出系統(tǒng) 高速設(shè)備n 磁帶/磁盤n I/O速度提高，緩解了I/O設(shè)備與CPU的速度矛盾 外圍機：也是計算機，處理輸入輸出，使之不占用主機CPU時間 單道批處理系統(tǒng) 首先配備專門的計算機操作員，程序員不再直接操作機器，減少操作機器的錯誤。 另一個是進行批處理，操作員把用戶提交的作業(yè)分類，把一批中的作業(yè)編成一個作業(yè)執(zhí)行序列。 說明： 早期的批處理可能出現(xiàn)兩種情況：n 對于以計算為主的作業(yè)，輸入輸出量少，外圍設(shè)備空閑；n 對于以輸入輸出為主的作業(yè)，主機空閑。 多道程序設(shè)計技術(shù) 若當前作業(yè)因等待I/O而暫停，CPU只能空閑直至該I/O完成 對于科學(xué)計算問題，CPU操作密集，CPU浪費時間少 對于商業(yè)數(shù)據(jù)處理，I/O操作密集，I/O等待時間常
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