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1.2 操作系统的发展和形成 1.2.1 人工操作阶段 1.2.2??管理程序阶段 1.2.3 多道程序设计与操作系统的形成 1.2.4 操作系统的分类 1.2.1 人工操作阶段算题过程 人工把源程序用穿孔机穿制在卡片或纸带上 将准备好的汇编解释程序或编译系统装入计算机 汇编程序或编译系统读入人工装在输入机上的穿孔卡或穿孔带 执行汇编过程或编译过程，产生目标程序，并输出目标卡片迭或纸带 通过引导程序把装在输入机上的目标程序读入计算机 启动目标程序执行，从输入机上读入人工装好的数据卡或数据带 产生计算结果，执行结果从打印机上或卡片机上输出 人工操作阶段的缺点 用户上机独占全机资源，造成资源利用率不高，系统效率低下 手工操作多，浪费处理机时间，也极易发生差错 数据的输入，程序的执行、结果的输出均联机进行，从上机到下机的时间拉得非常长 1.2.2管理程序阶段(1) 工作流程如下： 操作员集中一批用户提交的作业，由管理程序将作业从纸带或卡片机输入到磁带上，每当一批作业输入完成后，管理程序自动把磁带上的第一个作业装入主存，并把控制权交给作业。当该作业执行完成后，作业又把控制权缴回管理程序，管理程序再调入磁带上的第二个作业到主存执行 . 管理程序阶段(2) 管理程序主存组织 管理程序阶段(3) 管理程序的主要功能: 自动控制和处理作业流 提供一套操作命令 提供设备驱动和I/O控制功能 提供库程序和程序装配功能 提供简单的文件管理功能 管理程序阶段(4) 程序算题过程 ?1.2.3多道程序设计与操作系统形成1.?多道程序设计的概念 中断与通道。 多道程序设计是指允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并启动进行计算的方法。 从宏观上看: 从微观上看: 引入多道程序设计技术的目的: 多道程序设计例(1)单道算题运行时处理器的使用效率 多道程序设计例(2) 两道算题运行时处理器的使用效率 多道程序设计的效果(1) 52 /（78十52十20）≈ 35% （52+42）/ 150 ≈ 63％ 多道程序设计的效果(2) 采用多道程序设计提高了系统效率，即增长了单位时间的算题量，但对每道程序来说，却延长了计算时间。 多道程序设计技术提高资源利用率和系统吞吐率是以牺牲用户的响应时间为代价的。 多道程序设计与操作系统形成2多道程序设计的道数问题 程序等待I/O操作的时间占其运行时间的比例为p，当主存中有n道程序时，所有程序都等待I/O的概率是pn，那么， CPU利用率=1-pn n称多道程序的道数或度数，可见CPU的利用率是n的函数 多道提高效率的例子 假设计算机有1MB主存，操作系统占用200KB，其余空间允许四道程序共享。 若80%时间用于I/O等待，则忽略操作系统开销时， CPU利用率=1-(0.8)4=59%。 当增加1MB主存后，多道程序可从四道增加到九道， CPU利用率=1-(0.8)9=87%， 第二个1MB主存可增加五道程序，能提高47%的CPU利用率。 多道程序设计与操作系统形成多道程序设计的优点与缺点 提高了CPU的利用率 提高了主存和I/O设备的利用率 改进了系统的吞吐率 充分发挥了系统的并行性 其主要缺点是: 作业周转时间延长 多道程序设计与操作系统形成3 多道程序设计系统与多重处理系统 多重处理系统是指配置了多个物理CPU，能真正同时执行多道程序的系统。要有效地使用多重处理系统，必须采用多道程序设计技术；反过来，多道程序设计不一定要求有多重处理系统支持。 多道程序设计与操作系统形成 实现多道程序设计必须解决三个问题： 存储保护与程序浮动； 处理器的管理和调度； 系统资源的管理和调度。 多道程序设计与操作系统形成 操作系统资源管理水平和操作自动化程度进一步提高，表现在: 1 实现了计算机操作过程自动化。 2 资源管理水平有了提高。 3 提供虚存管理功能。 4 支持分时操作。 5 文件管理功能有改进。 6 多道程序设计趋于完善。 1.2.4操作系统的发展与分类 三种基本的操作系统类型： 1 批处理操作系统 2 分时操作系统 3 实时操作系统 批处理操作系统 何谓“批”?作业流与批处理 批处理操作系统（Batch OS） 批处理系统的主要特征： 用户脱机工作 成批处理作业 多道程序运行 作业周转时间长 分时操作系统 为什么要有分时操作系统