操作系统复习笔记（2）

4、  多道批处理系统

目的：进一步提高资源利用率和和系统的吞吐量。

时间：20世纪60年代中期。

多道批处理系统(Multiprogramming Batch Processing System):用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列，称之为“后备队列”；然后由作业调度程序按照一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使他们共享CPU和系统中的各种资源。

多道程序设计技术的好处：1）提高CPU的利用率 2）可提高内存和I/O设备的利用率 3）增减系统吞吐量。

多道批处理系统的特征：

1）  多道性：内存同时驻留多道程序，可并发执行。

2）  无序性

3）  调度性。从作业提交给系统开始直至完成，需要两次调度：作业调度，进程调度。

优点：

1）  资源利用率高

2）  系统吞吐量大

原因：

A、 CPU和其他资源保持“忙碌”状态、

B、 仅当作业完成时或执行不下去时才进行切换，系统开销小。

吞吐量：系统在单位时间内所完成的总工作量。

缺点：

1）  平均周转时间长。

作业的周转时间：从作业进入系统开始，直至其完成并推出系统为止所经历的时间。

原因：作业要排队，依次进行处理。

2）  无交互能力。

多道批处理系统要解决的问题：

1）  处理机管理问题

2）  内存管理问题

3）  I/O设备管理问题

4）  文件管理问题

5）  作业管理问题

操作系统：一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序集合。

5、  分时系统

目的：满足用户需求

用户需求体现：

1）、人—机交互，对计算机进行控制

2）、共享主机，多人共用一台计算机

3）、便于用户上机，通过终端直接将作业提交并控制

关键问题：

1）  及时接收

2）  及时处理

运行方式：

1）  作业直接进入内存

2）  不允许一个作业长期占用处理机

特点：

1）  多路性

2）  独占性，每个用户占一个终端，彼此独立操作，互不干扰

3）  及时性

4）  交互性，用户可请求系统提供多方面的服务

6、  实时系统

实时系统（Real-time System）：系统及时响应外部事件请求，在规定时间内完成对该事件的处理，并控制所有的任务协调一致地运行。

应用需求：

1）  实时控制

2）  实时信息处理

实时任务分类：

1）  按任务执行时是否呈现周期性来划分

A、 周期实时任务

B、 非周期性实时任务

a、  开始截止时间：任务在某时间以前必须开始执行

b、  完成截止时间：任务在某一时间以前必须完成。

2）  根据对截止时间的要求来划分

A、 硬实时任务（Hard Real-time Task）

B、 软实时任务（Soft Real-time Task）

与分时系统特征比较：

1）  多路性，二者都有

2）  独占性，都有

3）  及时性，实时系统要求更高

4）  交互性，实时系统只有某些特定的专用服务程序需要，分时系统交互性更强

5）  可靠性，实时系统更可靠

五、操作系统的基本特征

1、并发（Concurrence）：最基本的特征

       并行性：两个独立的事件在同一时刻发生

       并发性：两个独立的事件在同一时间间隔内发生

       单处理机：仅能并发。多处理机：两者都可以发生。

       进程：在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，是一组机器指令，数据和堆栈等组成的一个活动实体。

       多个进程之间可以并发执行和交换信息。

       引入进程的目的：使多个进程可以并发执行

2、共享（Sharing）

       共享：系统中的资源可供内存中的多个并发执行的进程（程序）共同使用。

       资源共享方式：

1）  互斥共享方式：当一个进程要访问某资源时，必须先提出请求，如果此资源空闲，系统可以将资源分配给请求进程使用，此后，若再有其他进程也要访问该资源时，（只要上述进程未用完），则必须等待。

临界资源（独占资源）：在一段时间内只允许一个进程访问的资源。（大多数物理设备，软件中的栈，变量，表格）

2）  同时访问方式

3、虚拟（Virtual）

虚拟：通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物理设备。（虚拟处理机，虚拟内存，虚拟外部设备，虚拟信道）

在虚拟处理机技术中，是通过多道程序设计技术，让多道程序并发执行的方法，来分时使用一个处理机的。

在操作系统中，虚拟的实现主要是通过分时使用的方法。

4、异步性（Asynchronous）

进程的异步性：进程以人们不可预知的速度向前推进。