N计算机操的作系统教程第一章.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 多道程序工作示例 多道程序系统 在单处理机系统中，多道程序运行的特点是: (1) 多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。 (2) 宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。 (3) 微观上串行：实际上，各道程序轮流使用CPU，交替执行。 优点：资源利用率高、系统吞吐量大、系统切换开销小 缺点：无交互能力、作业平均周转时间较长 在批处理系统中采用多道程序设计技术，就形成了多道批处理系统。 要处理的许多作业存放在外部存储器中，形成作业队列，等待运行。当需要调入作业时，将由操作系统中的作业调度程序对外存中的一批作业，根据其对资源的要求和一定的调度原则，调几个作业进入内存，让它们交替运行。当某个作业完成，然后再调入一个或几个作业。这种处理方式，在内存中总是同时存在几道程序，系统资源得到比较充分的利用。 并行运行的程序要共享计算机系统的硬件和软件资源，既有对资源的竞争，但又须相互同步。因此同步与互斥机制成为操作系统设计中的重要问题。 随着多道程序的增加，出现了内存不够用的问题，提高内存的使用效率也成为关键。因此出现了诸如覆盖技术、对换技术和虚拟存储技术等内存管理技术。 由于多道程序存在于内存，为了保证系统程序存储区和各用户程序存储区的安全可靠，提出了内存保护的要求。 多道程序系统的出现标志着在操作系统渐趋成熟的阶段先后出现了作业调度管理、处理机管理、存储器管理、外部设备管理、文件系统管理等功能。 多道程序系统要解决的问题 同步就是你叫我去吃饭，我听到了就和你去吃饭；如果没有听到，你就不停的叫，直到我告诉你听到了，才一起去吃饭。 异步就是你叫我，然后自己去吃饭，我得到消息后可能立即走，也可能等到下班才去吃饭。 同步：提交请求-等待服务器处理-处理完毕返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事异步: 请求通过事件触发-服务器处理（这是浏览器仍然可以作其他事情）-处理完毕 去吃拉面，点了一份，拉面师傅拉了一份，然后客人吃掉了，这叫同步。拉面师傅不管有没有人点，反正不停的一份一份的拉，客人随到随吃，这叫异步。 Example 两个程序：A程序按顺序使用CPU 10秒，使用设备甲5秒，使用CPU 5秒，使用设备乙10秒，最后使用CPU 10秒。B程序顺序使用设备甲10秒，使用CPU 10秒，使用设备乙5秒，使用CPU 5秒，使用设备乙10秒。计算（不计程序切换时间）： (1)顺序环境下执行A程序和B程序，CPU的利用率是多少? (2) 多道程序环境下，CPU的利用率是多少？ 程序A和程序B顺序执行时，程序A执行完毕，程序B才开始执行。两个程序共耗时80秒，其中占用CPU时间为40秒。故顺序执行时CPU利用率为50%。 多道程序环境下，两个程序并发的执行，如图所示。可以看出两个程序共耗时45秒，其中占用CPU时间为40秒。故此时CPU利用率为40/45=88.89%。 特性 优点： 资源利用率高（CPU、内存、I/O）； 作业吞吐量大 缺点： 用户交互性差； 作业平均周转时间长 根据环境和作业处理方式，操作系统的基本类型有： (1) 单用户操作系统(Personal computer operating system) (2) 批处理操作系统(Batch processing operating system) (3) 分时操作系统(Time sharing operating system) (4) 实时操作系统(Real time operating system) (5) 通用操作系统(General operating system ) (6) 网络操作系统(Network operating system) (7) 分布式操作系统(Distributed operating system) 1.4 操作系统的基本类型 1.4 操作系统的类型 1.4.2 批处理系统 作业:是用户定义的、由计算机完成的工作单位。 用户将作业成批的交给计算机系统,系统则自动地选择作业运行。 批处理系统的特征 多道：计算机内存同时驻留多个用户的作业,互不干扰。 成批：计算机系统可同时接纳多个用户的作业。 脱机工作：用户不需与计算机进行交流。 1.4.1 单用户操作系统 第四代 分时系统 70年代中期至今，Time-Sharing System 多个用户分享使用同一台计算机。多个程序分时共享硬件和软件资源。 通常按时间片(Time Slice)分配：