操作系統複習筆記(2)

4、  多道批處理系統

目的:進一步提高資源利用率和和系統的吞吐量。

時間:20世紀60年代中期。

多道批處理系統(Multiprogramming Batch Processing System):用戶所提交的作業都先存放在外存上並排成一個隊列,稱之爲“後備隊列”;然後由作業調度程序按照一定的算法從後備隊列中選擇若干個作業調入內存,使他們共享CPU和系統中的各種資源。

多道程序設計技術的好處:1)提高CPU的利用率 2)可提高內存和I/O設備的利用率 3)增減系統吞吐量。

多道批處理系統的特徵:

1)  多道性:內存同時駐留多道程序,可併發執行。

2)  無序性

3)  調度性。從作業提交給系統開始直至完成,需要兩次調度:作業調度,進程調度。

優點:

1)  資源利用率高

2)  系統吞吐量大

原因:

A、 CPU和其他資源保持“忙碌”狀態、

B、 僅當作業完成時或執行不下去時才進行切換,系統開銷小。

吞吐量:系統在單位時間內所完成的總工作量。

缺點:

1)  平均週轉時間長。

作業的週轉時間:從作業進入系統開始,直至其完成並推出系統爲止所經歷的時間。

原因:作業要排隊,依次進行處理。

2)  無交互能力。

多道批處理系統要解決的問題:

1)  處理機管理問題

2)  內存管理問題

3)  I/O設備管理問題

4)  文件管理問題

5)  作業管理問題

操作系統:一組控制和管理計算機硬件和軟件資源,合理地對各類作業進行調度,以及方便用戶使用的程序集合。

5、  分時系統

目的:滿足用戶需求

用戶需求體現:

1)、人—機交互,對計算機進行控制

2)、共享主機,多人共用一臺計算機

3)、便於用戶上機,通過終端直接將作業提交併控制

關鍵問題:

1)  及時接收

2)  及時處理

運行方式:

1)  作業直接進入內存

2)  不允許一個作業長期佔用處理機

特點:

1)  多路性

2)  獨佔性,每個用戶佔一個終端,彼此獨立操作,互不干擾

3)  及時性

4)  交互性,用戶可請求系統提供多方面的服務

6、  實時系統

實時系統(Real-time System):系統及時響應外部事件請求,在規定時間內完成對該事件的處理,並控制所有的任務協調一致地運行。

應用需求:

1)  實時控制

2)  實時信息處理

實時任務分類:

1)  按任務執行時是否呈現週期性來劃分

A、 週期實時任務

B、 非週期性實時任務

a、  開始截止時間:任務在某時間以前必須開始執行

b、  完成截止時間:任務在某一時間以前必須完成。

2)  根據對截止時間的要求來劃分

A、 硬實時任務(Hard Real-time Task

B、 軟實時任務(Soft Real-time Task

與分時系統特徵比較:

1)  多路性,二者都有

2)  獨佔性,都有

3)  及時性,實時系統要求更高

4)  交互性,實時系統只有某些特定的專用服務程序需要,分時系統交互性更強

5)  可靠性,實時系統更可靠

五、操作系統的基本特徵

1、併發(Concurrence):最基本的特徵

       並行性:兩個獨立的事件在同一時刻發生

       併發性:兩個獨立的事件在同一時間間隔內發生

       單處理機:僅能併發。多處理機:兩者都可以發生。

       進程:在系統中能獨立運行並作爲資源分配的基本單位,是一組機器指令,數據和堆棧等組成的一個活動實體。

       多個進程之間可以併發執行和交換信息。

       引入進程的目的:使多個進程可以併發執行

2、共享(Sharing

       共享:系統中的資源可供內存中的多個併發執行的進程(程序)共同使用。

       資源共享方式:

1)  互斥共享方式:當一個進程要訪問某資源時,必須先提出請求,如果此資源空閒,系統可以將資源分配給請求進程使用,此後,若再有其他進程也要訪問該資源時,(只要上述進程未用完),則必須等待。

臨界資源(獨佔資源):在一段時間內只允許一個進程訪問的資源。(大多數物理設備,軟件中的棧,變量,表格)

2)  同時訪問方式

3、虛擬(Virtual

虛擬:通過某種技術把一個物理實體變爲若干個邏輯上的對應物理設備。(虛擬處理機,虛擬內存,虛擬外部設備,虛擬信道)

在虛擬處理機技術中,是通過多道程序設計技術,讓多道程序併發執行的方法,來分時使用一個處理機的。

在操作系統中,虛擬的實現主要是通過分時使用的方法。

4、異步性(Asynchronous

進程的異步性:進程以人們不可預知的速度向前推進。

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