DJ1-2 操作系统引论

一、操作系统的发展过程

1. 无操作系统

2. 单道批处理系统

3. 多道批处理系统

4. 分时操作系统

5. 实时系统

二、操作系统的基本特征

1. 并发性

2. 共享性

3. 虚拟性

4. 异步性

三、操作系统的主要功能

1. 处理机管理功能

2. 存储器管理功能

3. 设备管理功能

4. 文件管理功能

5. 用户接口

一、操作系统的发展过程

1. 无操作系统

（1）人工操作方式

一台计算机的所有资源由用户独占，降低了计算机资源利用率。同时人工操作慢，出现了严重的人机矛盾。总结为以下缺点：

用户独占全机
CPU 等待人工操作

输入输出依靠穿孔卡片。

（2）脱机输入输出方式

在外围计算机的控制下，实现输入输出。
主要解决了CPU与设备之间不匹配的矛盾，提高了I/O速度

2. 单道批处理系统

（1）含义

系统对作业的处理都是成批进行的，且在内存中始终仅存一道作业运行，运行结束或出错，才自动调另一道作业运行，故称为单道批处理系统。

JCL（Job Control Language）

事先将需要运行的若干个作业整理成一个批处理文件，再送给计算机。任一时刻，内存中仅存一道作业运行，即该作业独占所有的资源。CPU 运行完一个作业后，计算机自动调用下一道作业，该过程不需要人工干预。

（2）特点

单道批处理系统主要特征：自动性、顺序性、单道性。
单道批处理系统主要优点：减少人工操作，解决了作业的自动接续。
单道批处理系统主要缺点：平均周转时间长，没有交互能力。

Input 作业和 Output 作业时 CPU 处于等待状态，浪费资源；使用单道批处理系统将不能对程序进行调试，也不能中途键入内容等。

周转时长

周转时长是指从提交 Job 到 Job 运行结束所需要的时间，即等待时长 + 运行时长。如：Job2 的周转时长 = Job2 等待 Job1 运行完毕的时长 + Job2 运行的时长；Job1 的周转时长 = Job1 运行的时长。

一般来说，平均周转时长越短，意味着各个 Job 的等待时长越短。

3. 多道批处理系统

（1）含义

在内存中存放多道作业运行，运行结束或出错，自动调度内存中的另一道作业运行。

多道 = 多少个作业，取决于 RAM 中能存放几个作业。

Input、CPU、Output 能同时工作，即当 Job1 进行 Output 时，CPU 能同时运行 Job2 。

多道批处理系统也是将作业一个一个地读入计算机，并且按照一定顺序进行运行。

（2）特点、优点、问题

主要特点：多道性、无序性、调度性（进程调度和作业调度）

主要优点：提高了资源利用率和系统吞吐率。

提高 CPU 的利用率。
提高内存和 I/O 设备的利用率。
增加系统的吞吐率。

需要解决的 5 个问题：

处理机管理：分配和控制 CPU
存储器管理：内存分配与回收
I/O 设备管理：I/O 设备的分配与操纵
文件管理：文件的存取、共享和保护
作业管理：如何组织作业运行

由于单道批处理系统中一道作业独占所有资源，因此不需考虑上述问题。

（3）举例

设内存中有三道程序 A、B 和 C，它们按 A、B、C 的优先次序执行。它们的计算时间和 I/O 操作时间如下表所示。
假设三道程序能够使用相同的设备进行 I/O 操作，即程序以串行方式使用设备，试画出单道运行和多道运行的时间关系图（调度程序的执行时间忽略不计）。在两种情况下，完成这三道程序各要花多少时间？