[计算机软件及应用]new_ch1-12操作系统的形成和发展

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1、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(1)算题过程步1人工把源程序用穿孔机穿制在卡片或纸带上；步2将准备好的汇编解释程序或编译系统装入计算机；步3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；步4执行汇编过程或编译过程，产生目标程序，并输出目标卡片或纸带上；人工操作阶段(2)步5通过引导程序把装在输入机上的目标程序读入计算机；步6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；步7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(

2、3)严重缺点：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，由管理程序将这批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内存，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内存执行1.2.2管理程序阶段(2)管理程序内存组织中断处理设备驱动作业定序命令和JCL语言解释器用户程序

3、区1.2.2管理程序阶段(3)管理程序Monitor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)程序算题过程管理程序还有未处理作业取下一个作业步控制卡读Job卡登记新作业End作业卡回收资源撤离作业执行作业步作业步正常结束分析原因作相应处理作业继续执行转向某作业步SSSFFF结束1.2.3多道程序设计与操作系统形成(1)1.多道程序设计的概念(1)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:并行的从微观上看:串行的引入多道程序设计技术

4、的根本目的:提高CPU的利用率，充分发挥计算机硬件的并行性。多道程序设计与操作系统形成(2)多道程序设计技术提高资源利用率和系统吞吐率的原理：例如计算某个数据处理问题，输入500个字符(化78ms)，经CPU处理52ms后，将结果2000个字符存到磁带上(化20ms)，重复进行，直至输入数据全部处理完毕。多道程序设计与操作系统形成(3)单道算题运行时处理器的使用效率78输入机处理器磁带机130150228280300378430450时间多道程序设计与操作系统形成(4)为提高效率，让计算机同时接受两道算题，当第一道程序在等待外围设备的时候，让第二道程序运行，降低CPU空等时间，

5、处理器的利用率显然可以有所提高。多道程序设计与操作系统形成(5)例如，计算机还接受了另一算题：从另一台磁带机上输入2000个字符，经42毫秒的处理后，从行式打印机上输出两行(约化88ms)。多道程序设计与操作系统形成(6)两道算题运行时处理器的使用效率78输入机处理器磁带机1130150228280300378430450时间磁带机2打印机P1P1P2多道程序设计与操作系统形成(7)52/（78十52十20）≈35%（52+42）/150≈63％多道程序设计与操作系统形成(8)采用多道程序设计提高了效率，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

6、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(9)例如，甲、乙两道程序，独占计算机单道运行时每道花一个小时，若此时处理器利用率为30％，粗略地说，甲(或乙)程序执行时所需要的处理器时间为：1小时×30％＝18分钟多道程序设计与操作系统形成(10)假定按多道程序设计方法运行，处理器的利用率达50％，提供36分钟的CPU时间，约要运行72分钟。加上系统开销，若共花80分钟。单道运行时，甲、乙依次执行完需120分钟。因而；采用多道程序设计方法后可以提高效率：(120—80)／120≈33％多道程序设计与操作系统形成(11)甲、乙两道程序，如

7、果单道运行，它花60分钟就可得到结果，多道运行时，却要花80分钟才有结果，延长了20分钟，即延长了33％的时间。(80-60)/60=33%多道程序设计与操作系统形成(12)多道程序设计的道数问题(1)•多道程序设计的道数多少不是任意的•例如，两道程序都要用打印机，若系统只有一台，就算它们同时接受进入计算机内存运行，未必能提高效率。•内存储器的容量和用户的响应时间等因素也影响多道程序道数的多寡。多道程序设计与操作系统形成(13)多道程序设计的道数问题(2)假如一道程序等待I/O操作的时间占其