第1页共17页 第1章操作系统概述 计算机系统由硬件和软件两部分组成。没有配置软件的计算机称为裸机。直接使用裸 机不仅不方便而且工作效率和机器利用率低下。操作系统就是为了建立用户与计算机之间的 接口而为裸机配置的一种系统软件 1.1内容辅导 1.1.1什么是操作系统 1.操作系统的定义 关于操作系统,至今尚无严格统一的定义。对操作系统的定义有各种说法,不同说法反映 了人们以不同角度所揭示的操作系统的本质特征。综合操作系统的功能及特点,给操作系统下 个较为全面的定义:操作系统是计算机系统中的最重要、最基本的系统软件。从资源管理的 观点来看,它是计算机系统中的资源管理器(程序);它负责对系统的硬、软件资源实施有效的 控制和管理,提高系统资源的利用率。从方便用户使用的观点看,操作系统是一台虚拟机;它是 计算机硬件的首次扩充,掩盖了硬件操作的细节,使用户或程序员与硬件细节隔离,从而方便 了用户的使用 2.操作系统在计算机系统中的地位 个计算机系统可以看成是由硬件和软件按层次结构组成的系统,自底向上各层是: 硬件层、操作系统层、语言处理程序层、应用程序层。 3.操作系统的目标 (1)方便性:操作系统使计算机系统更易于使用。 (2)有效性:操作系统使计算机资源的使用更有效,即使资源的利用率更高。 (3)可扩充性:操作系统必须能方便地开发、测试和引进新的系统功能,以适应计算机硬 件和体系结构的迅速发展以及应用不断扩大的要求。 (4)开放性:操作系统必须能提供统一开放的环境,以使其应用在不同的系统中具有可移 植性,并使不同的系统能够通过网络进行集成,从而能正确、有效地协同工作 4.操作系统的作用 (1)从一般用户的观点来看,操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口。用户并不直 接与计算机硬件打交道,而是通过操作系统提供的命令、系统功能调用以及图形化接口来使用 十算机 (2)从资源管理的观点来看,操作系统是计算机资源的管理者。处理机的分配和控制,内 存的分配和回收,I/0设备的分配和处理,文件的存取、共享和保护工作都是由操作系统完成 (3)从虚拟机的观点来看,操作系统是扩充裸机功能的软件。在裸机(即没配置任何软件 的计算机系统)上覆盖了操作系统后,裸机将变成一台功能更强大、使用更方便的虚拟机。 (4)从任务组织的观点来看,操作系统是计算机工作流程的组织者。它负责在众多作业间 切换处理机,并协调它们的推进速度,从而进一步提高系统的性能。 1.1.2多道程序设计技术的概念 1.多道程序设计 在单道程序处理系统时,内存中仅存放了一道程序,每当程序发出I/0请求时,CP便处于 等待I/0完成状态,致使CPU空闲。为了进一步改善CPU的利用率,引入了多道程序设计技术 多道程序设计技术是指同时把多个作业放入内存并允许它们交替执行,共享系统中的各
第 1 页 共 17 页 第 1 章 操作系统概述 计算机系统由硬件和软件两部分组成。没有配置软件的计算机称为裸机。直接使用裸 机不仅不方便而且工作效率和机器利用率低下。操作系统就是为了建立用户与计算机之间的 接口而为裸机配置的一种系统软件。 1.1 内容辅导 1.1.1 什么是操作系统 1.操作系统的定义 关于操作系统,至今尚无严格统一的定义。对操作系统的定义有各种说法,不同说法反映 了人们以不同角度所揭示的操作系统的本质特征。综合操作系统的功能及特点,给操作系统下 一个较为全面的定义:操作系统是计算机系统中的最重要、最基本的系统软件。从资源管理的 观点来看,它是计算机系统中的资源管理器(程序);它负责对系统的硬、软件资源实施有效的 控制和管理,提高系统资源的利用率。从方便用户使用的观点看,操作系统是一台虚拟机;它是 计算机硬件的首次扩充,掩盖了硬件操作的细节,使用户或程序员与硬件细节隔离,从而方便 了用户的使用。 2.操作系统在计算机系统中的地位 一个计算机系统可以看成是由硬件和软件按层次结构组成的系统,自底向上各层是: 硬件层、操作系统层、语言处理程序层、应用程序层。 3.操作系统的目标 (1)方便性：操作系统使计算机系统更易于使用。 (2)有效性：操作系统使计算机资源的使用更有效,即使资源的利用率更高。 (3)可扩充性：操作系统必须能方便地开发、测试和引进新的系统功能,以适应计算机硬 件和体系结构的迅速发展以及应用不断扩大的要求。 (4)开放性：操作系统必须能提供统一开放的环境,以使其应用在不同的系统中具有可移 植性,并使不同的系统能够通过网络进行集成,从而能正确、有效地协同工作。 4．操作系统的作用 (1)从一般用户的观点来看,操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口。用户并不直 接与计算机硬件打交道,而是通过操作系统提供的命令、系统功能调用以及图形化接口来使用 计算机。 (2)从资源管理的观点来看,操作系统是计算机资源的管理者。处理机的分配和控制,内 存的分配和回收,I/0 设备的分配和处理,文件的存取、共享和保护工作都是由操作系统完成 的。 (3)从虚拟机的观点来看,操作系统是扩充裸机功能的软件。在裸机(即没配置任何软件 的计算机系统)上覆盖了操作系统后,裸机将变成一台功能更强大、使用更方便的虚拟机。 (4)从任务组织的观点来看,操作系统是计算机工作流程的组织者。它负责在众多作业间 切换处理机,并协调它们的推进速度,从而进一步提高系统的性能。 1.1.2 多道程序设计技术的概念 1．多道程序设计 在单道程序处理系统时,内存中仅存放了一道程序,每当程序发出I/O请求时,CPU便处于 等待 I/O 完成状态,致使 CPU 空闲。为了进一步改善 CPU 的利用率,引入了多道程序设计技术。 多道程序设计技术是指同时把多个作业放入内存并允许它们交替执行,共享系统中的各
第2页共17页 类资源,当一道程序因某种原因(如I/0请求)而暂停执行时,CPU立即转去执行另一道程序 2.多道程序设计的特点 1)多道:是指主存中有两道或两道以上的作业,这些作业都处于它们的开始点和结束 点之间 (2)宏观上并行:从宏观上看,进入系统的多道程序都处于执行过程中,即它们先后开 始了各自的运行,但都未运行结束 (3)微观上串行:从微观上看,多道程序在轮流使用CPU交替执行;在单处理机系统中 任一时刻只能执行一道程序的一条指令 3.采用多道程序设计优点 在操作系统中引入多道程序设计技术后减少了CPU时间的浪费,增加了系统的吞吐量, 提高了系统效率。 4.多道程序设计的硬件支持 多道程序设计的硬件支持是:中断系统和通道技术。 (1)中断:中断指的是指对异步或例外事件的响应;这一响应自动地保存CPU状态以便 将来重新启动;自动转入规定的中断处理程序 (2)通道:通道又称I/0处理机,它能完成主存和外设之间的信息传输,并与中央处理机 并行操作。在具有通道结构的计算机系统中,主存、通道、控制器和设备之间采用四级连接, 实施三级控制 5.实现多道程序系统需要解决的问题 虽然多道程序设计技术能提高系统的吞吐量和有效地改善资源利用率,但实现多道程序 系统还需要妥善解决下述一系列问题: (1)在多道程序之间应如何分配被它们共享的处理机,使CP既能满足各程序运行的需 要,又能提高处理机的利用率,一旦将处理机分配给某程序后,应何时收回等问题 (2)如何为每道程序分配必要的内存空间,使它们各得其所又不会因相互重叠而丢失信 息,应如何防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序等问题。 (3)系统中可能有多种类型的I/0设备供多道程序共享,应如何分配这些I/0设备,如何 做到既方便用户对设备的使用,又能提高设备的利用率 (4)在现代计算机系统中,通常都存放着大量的程序和数据。应如何组织它们才能便于用 户使用并能保证数据的安全性和一致性 (5)对于系统中的各种应用程序,它们有的属于计算型,有的属于I/0型,有些作业既重要 又紧迫,有的作业又要求系统能及时响应,这时应如何组织。 为妥善解决上述问题,在多道程序系统中必须设置一组软件,此外,还应提供方便用户使 用计算机的软件,这样便形成了操作系统。 1.1.3操作系统的特征和功能 1.操作系统的特征 虽然不同操作系统具有各自的特点,但它们都具有以下4个基本特征 1)并发:并发性和并行性是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件 在同一时刻发生:而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下, 并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中,每一时刻仅能 执行一道程序,故微观上这些程序是在交替执行。程序的并发执行能有效改善系统资源的利用 率,但会使系统复杂化,因此,操作系统必须具有控制和管理各种并发事件的能力。 (2)共享:资源共享是指系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占,而是供多个 用户共同使用
第 2 页 共 17 页 类资源,当一道程序因某种原因(如 I/O 请求)而暂停执行时,CPU 立即转去执行另一道程序。 2．多道程序设计的特点 （1）多道：是指主存中有两道或两道以上的作业,这些作业都处于它们的开始点和结束 点之间。 （2）宏观上并行：从宏观上看，进入系统的多道程序都处于执行过程中，即它们先后开 始了各自的运行，但都未运行结束。 （3）微观上串行：从微观上看，多道程序在轮流使用 CPU 交替执行；在单处理机系统中 任一时刻只能执行一道程序的一条指令。 3．采用多道程序设计优点 在操作系统中引入多道程序设计技术后减少了 CPU 时间的浪费，增加了系统的吞吐量， 提高了系统效率。 4．多道程序设计的硬件支持 多道程序设计的硬件支持是: 中断系统和通道技术。 （1）中断：中断指的是指对异步或例外事件的响应;这一响应自动地保存 CPU 状态以便 将来重新启动;自动转入规定的中断处理程序。 （2）通道：通道又称 I/O 处理机,它能完成主存和外设之间的信息传输,并与中央处理机 并行操作。在具有通道结构的计算机系统中,主存、通道、控制器和设备之间采用四级连接, 实施三级控制。 5．实现多道程序系统需要解决的问题 虽然多道程序设计技术能提高系统的吞吐量和有效地改善资源利用率,但实现多道程序 系统还需要妥善解决下述一系列问题: （1）在多道程序之间应如何分配被它们共享的处理机,使 CPU 既能满足各程序运行的需 要,又能提高处理机的利用率,一旦将处理机分配给某程序后,应何时收回等问题。 （2）如何为每道程序分配必要的内存空间,使它们各得其所又不会因相互重叠而丢失信 息,应如何防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序等问题。 （3）系统中可能有多种类型的 I/O 设备供多道程序共享,应如何分配这些 I/O 设备,如何 做到既方便用户对设备的使用,又能提高设备的利用率。 （4）在现代计算机系统中,通常都存放着大量的程序和数据。应如何组织它们才能便于用 户使用并能保证数据的安全性和一致性。 （5）对于系统中的各种应用程序,它们有的属于计算型,有的属于 I/0 型,有些作业既重要 又紧迫,有的作业又要求系统能及时响应,这时应如何组织。 为妥善解决上述问题,在多道程序系统中必须设置一组软件,此外,还应提供方便用户使 用计算机的软件,这样便形成了操作系统。 1.1.3 操作系统的特征和功能 1．操作系统的特征 虽然不同操作系统具有各自的特点,但它们都具有以下 4 个基本特征: （1）并发：并发性和并行性是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件 在同一时刻发生:而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下, 并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中,每一时刻仅能 执行一道程序,故微观上这些程序是在交替执行。程序的并发执行能有效改善系统资源的利用 率,但会使系统复杂化,因此,操作系统必须具有控制和管理各种并发事件的能力。 （2）共享：资源共享是指系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占,而是供多个 用户共同使用
第3页共17页 并发和共享是操作系统的两个最基本的特征,二者之间互为存在条件。一方面,资源的共 享是以程序的并发执行为条件的,若系统不允许程序的并发执行,自然不存在资源共享问题 另一方面,若系统不能对资源共事实施有效的管理,也必将影响到程序的并发执行,甚至根本 无法并发执行。 (3)虚拟:在操作系统中,虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物,前 者是实际存在的,后者是虚的,只是用户的一种感觉。例如,在操作系统中引入多道程序设计技 术后,虽然只有一个CPU,每次只能执行一道程序,但通过分时使用,在一段时间间隔内,宏观 上这台处理机能同时运行多道程序。它给用户的感觉是每道程序都有一个CPU在为它服务。 亦即,多道程序设计技术可以把一个物理上的CPU虚拟为多个逻辑上的CPU。 (4)不确定性:在操作系统中,不确定性有两种含义。 ①程序执行结果是不确定的,即对同一程序,使用相同的输入、在相同的环境下运行却可 能获得完全不同的结果。亦即程序是不可再现的: ②多道程序环境下程序的执行是以异步方式进行的,换言之,每个程序在何时执行,多个 程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定的,因而也是不可预知的。 2.操作系统的功能 操作系统的功能概括地讲,主要是负责系统中软硬件资源的管理,调度对系统中各种资 源的使用。具体地讲,其主要功能包括 (10)处理机管理 处理机管理的主要任务是对处理机的分配和运行实施有效的管理。在多道程序环境下, 处理机的分配和运行又都是以进程为基本单位的,因此,对处理机的管理可归结为对进程的管 理。进程管理应实现下述主要功能 ①进程控制:负责进程的创建、撤消及状态转换 ②进程同步:对并发执行的进程进行协调。 ③进程通信:负责完成进程间的信息交换。 ④进程调度:按一定算法进行处理机分配 (2)存储器管理 存储器管理的主要任务是对内存进行分配、保护和扩充 ①内存分配:按一定的策略为每道程序分配内存。 ②内存保护:保证各程序在自己的内存区域内运行而不相互干扰 ③内存扩充:为允许大型作业或多作业的运行,必须借助虚拟存储技术来获得增加内存 的效果。 (3)设备管理 计算机外设的管理是操作系统中最庞杂、琐碎的部分。设备管理应具有下述功能: ①设备分配:根据一定的设备分配原则对设备进行分配。为了使设备与主机并行工作 常需采用缓冲技术和虚拟技术 ②设备传输控制:实现物理的输入/输出操作,即启动设备、中断处理、结束处理等。 ③设备独立性:即用户向系统申请的设备与实际操作的设备无关。 (4)信息管理 操作系统中负责信息管理的部分称为文件系统,其主要功能如下: ①文件存储空间的管理:负责对文件存储空间进行管理,包括存储空间的分配与回收等 功能。 ②目录管理:目录是为方便文件管理而设置的数据结构,它能提供按文件名存取的功 ③文件操作管理:实现文件的操作,负责完成数据的读写
第 3 页 共 17 页 并发和共享是操作系统的两个最基本的特征,二者之间互为存在条件。一方面,资源的共 享是以程序的并发执行为条件的,若系统不允许程序的并发执行,自然不存在资源共享问题: 另一方面,若系统不能对资源共事实施有效的管理,也必将影响到程序的并发执行,甚至根本 无法并发执行。 （3）虚拟：在操作系统中,虚拟是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物,前 者是实际存在的,后者是虚的,只是用户的一种感觉。例如,在操作系统中引入多道程序设计技 术后,虽然只有一个 CPU,每次只能执行一道程序,但通过分时使用,在一段时间间隔内,宏观 上这台处理机能同时运行多道程序。它给用户的感觉是每道程序都有一个 CPU 在为它服务。 亦即,多道程序设计技术可以把一个物理上的 CPU 虚拟为多个逻辑上的 CPU。 （4）不确定性：在操作系统中,不确定性有两种含义。 ① 程序执行结果是不确定的,即对同一程序,使用相同的输入、在相同的环境下运行却可 能获得完全不同的结果。亦即程序是不可再现的； ② 多道程序环境下程序的执行是以异步方式进行的,换言之,每个程序在何时执行,多个 程序间的执行顺序以及完成每道程序所需的时间都是不确定的,因而也是不可预知的。 2．操作系统的功能 操作系统的功能概括地讲,主要是负责系统中软硬件资源的管理,调度对系统中各种资 源的使用。具体地讲,其主要功能包括： （10）处理机管理 处理机管理的主要任务是对处理机的分配和运行实施有效的管理。在多道程序环境下, 处理机的分配和运行又都是以进程为基本单位的,因此,对处理机的管理可归结为对进程的管 理。进程管理应实现下述主要功能: ① 进程控制：负责进程的创建、撤消及状态转换。 ② 进程同步：对并发执行的进程进行协调。 ③ 进程通信：负责完成进程间的信息交换。 ④ 进程调度：按一定算法进行处理机分配。 （2）存储器管理 存储器管理的主要任务是对内存进行分配、保护和扩充。 ① 内存分配：按一定的策略为每道程序分配内存。 ② 内存保护：保证各程序在自己的内存区域内运行而不相互干扰。 ③ 内存扩充：为允许大型作业或多作业的运行，必须借助虚拟存储技术来获得增加内存 的效果。 （3）设备管理 计算机外设的管理是操作系统中最庞杂、琐碎的部分。设备管理应具有下述功能: ① 设备分配：根据一定的设备分配原则对设备进行分配。为了使设备与主机并行工作, 常需采用缓冲技术和虚拟技术。 ② 设备传输控制：实现物理的输入/输出操作,即启动设备、中断处理、结束处理等。 ③ 设备独立性：即用户向系统申请的设备与实际操作的设备无关。 （4）信息管理 操作系统中负责信息管理的部分称为文件系统,其主要功能如下: ① 文件存储空间的管理：负责对文件存储空间进行管理,包括存储空间的分配与回收等 功能。 ② 目录管理：目录是为方便文件管理而设置的数据结构,它能提供按文件名存取的功 能。 ③ 文件操作管理：实现文件的操作,负责完成数据的读写
第4页共17页 ④文件保护:提供文件保护功能,防止文件遭到破坏。 (5)用户接口 为方便用户使用操作系统,操作系统还提供了用户接口。通常,操作系统以两种方式提供 给用户使用。 ①命令接口:提供一组命令供用户直接或间接控制自己的作业,近年来出现的图形接口 是命令接口的图形化。 ②程序接口:提供一组系统调用供用户程序和其他系统程序调用 1.1.4操作系统的基本类型 1.操作系统有多种不同的分类方法 通常可按计算机的体系结构、运行环境、功能以及服务对象等对操作系统来分类。尽管 分类方法多样,但操作系统均属于下列操作系统之一或它们的组合。 (1)单用户操作系统。 (2)批处理系统 (3)分时系统 (4)实时系统 (5)网络操作系统。 (6)分布式操作系统 (7)并行操作系统 2.各类操作系统的主要特征 (1)单用户操作系统 其基本特征是在一台处理机上只能支持一个用户程序的运行,系统的全部资源都提供给 该用户使用。目前多数微机上运行的操作系统都属于单用户操作系统。例如MS-DS就是 个典型的单用户微机操作系统,它由三个模块和一个引导程序组成 (2)批处理系统 批处理技术是指在系统中配置一个监督程序,并在该监督程序的控制下,能够对一批作 业自动进行处理的一种技术。其基本特征是"批量”,它把系统的处理能力,即作业的吞吐量作 为主要目标,同时也兼顾作业的周转时间。在批处理系统中,从作业的提交到作业完成大体上 分为提交、后备、执行和完成四个阶段 ①单道批处理系统:早期采用批处理技术的系统,由于在内存中只能存放一道作业,因而 称为单道批处理系统。而其中的监督程序就是操作系统的雏形。 单道批处理系统的处理过程如下:首先,操作员将若干个待处理的作业合成一批输入并 传送到外存,然后将它们逐个送入内存并投入运行。具体处理是由批处理系统将其中的一个作 业调入内存并使之运行,只有一道作业处于运行状态。运行完成或出现错误而无法再进行下去 时,输出有关信息并调入下一个作业运行。如此反复处理,直至这一批作业全部处理完毕为止 通过脱机输入和作业的自动过渡,单道批处理系统提高了机器资源的利用率 单道批处理系统具有以下的特征 自动性:磁带上的一批作业能自动地、逐个地依次运行,无须人工干预 顺序性:作业完成的顺序与它们进入内存的顺序以及作业在磁带上的顺序一致 单道性:内存中仅能存放→道作业。 ②多道批处理系统 单道批处理操作系统大大减少了人工操作的时间,提高了机器的利用率。但是对于某些作 业来说,当它发出输入/输出请求后,CPU必须等待I/0的完成。这就意味着机器空闲,特别是 因为I/0设备的低速性,从而使机器的利用率很低。为了改善CPU的利用率,引入了多道程序
第 4 页 共 17 页 ④文件保护：提供文件保护功能,防止文件遭到破坏。 （5）用户接口 为方便用户使用操作系统,操作系统还提供了用户接口。通常,操作系统以两种方式提供 给用户使用。 ① 命令接口：提供一组命令供用户直接或间接控制自己的作业,近年来出现的图形接口 是命令接口的图形化。 ② 程序接口：提供一组系统调用供用户程序和其他系统程序调用。 1.1.4 操作系统的基本类型 1.操作系统有多种不同的分类方法 通常可按计算机的体系结构、运行环境、功能以及服务对象等对操作系统来分类。尽管 分类方法多样,但操作系统均属于下列操作系统之一或它们的组合。 (1)单用户操作系统。 (2)批处理系统。 (3)分时系统。 (4)实时系统。 (5)网络操作系统。 (6)分布式操作系统。 (7)并行操作系统。 2.各类操作系统的主要特征 （1）单用户操作系统 其基本特征是在一台处理机上只能支持一个用户程序的运行,系统的全部资源都提供给 该用户使用。目前多数微机上运行的操作系统都属于单用户操作系统。例如 MS –DOS 就是一 个典型的单用户微机操作系统,它由三个模块和一个引导程序组成。 （2）批处理系统 批处理技术是指在系统中配置一个监督程序,并在该监督程序的控制下,能够对一批作 业自动进行处理的一种技术。其基本特征是"批量",它把系统的处理能力,即作业的吞吐量作 为主要目标,同时也兼顾作业的周转时间。在批处理系统中,从作业的提交到作业完成大体上 分为提交、后备、执行和完成四个阶段。 ①单道批处理系统：早期采用批处理技术的系统,由于在内存中只能存放一道作业,因而 称为单道批处理系统。而其中的监督程序就是操作系统的雏形。 单道批处理系统的处理过程如下: 首先,操作员将若干个待处理的作业合成一批输入并 传送到外存,然后将它们逐个送入内存并投入运行。具体处理是由批处理系统将其中的一个作 业调入内存并使之运行,只有一道作业处于运行状态。运行完成或出现错误而无法再进行下去 时,输出有关信息并调入下一个作业运行。如此反复处理,直至这一批作业全部处理完毕为止。 通过脱机输入和作业的自动过渡,单道批处理系统提高了机器资源的利用率。 单道批处理系统具有以下的特征： ⚫ 自动性：磁带上的一批作业能自动地、逐个地依次运行,无须人工干预。 ⚫ 顺序性：作业完成的顺序与它们进入内存的顺序以及作业在磁带上的顺序一致。 ⚫ 单道性：内存中仅能存放→道作业。 ②多道批处理系统 单道批处理操作系统大大减少了人工操作的时间,提高了机器的利用率。但是对于某些作 业来说,当它发出输入/输出请求后,CPU 必须等待 I/O 的完成。这就意味着机器空闲,特别是 因为 I/0 设备的低速性,从而使机器的利用率很低。为了改善 CPU 的利用率,引入了多道程序
设计技术 在单道批处理操作系统中引入多道程序设计技术就形成了多道批处理操作系统。在多道 批处理操作系统中,不仅仅在主存中可同时有多道作业在运行,而且作业可随时(不一定集中 成批〉被调入系统,并存放在外存中形成作业队列。然后由操作系统按一定的原则从作业队列 中调入一个或多个作业进入主存运行。多道批处理操作系统一般用于计算中心的较大计算机 系统中。 多道批处理系统具有以下特征: 多道性:内存中可同时存放多个作业 ●调度性:需通过作业调度从外存中选取若干个作业装入内存,还需通过进程调度在 内存的多个作业中分配CPU。 无序性。通常,作业调度的次序与作业在外存中的次序无关,作业完成的次序与作 业进入内存的次序也无关。 多道程序设计技术和批处理技术的采用,使多道批处理系统具有资源利用率高和系统吞 吐量大的优点。但是,多道批处理系统将用户和计算机操作员分开,而且用户作业要排队,依次 进行处理,故又具有用户无法直接与自己的作业进行交互和作业的平均周转时间(指作业从进 入系统开始,直至作业完成并退出系统为止所经历的平均时间)较长的缺点 (3)分时系统 为了解决批处理系统无法进行人机交互的问题,并使多个用户(包括远程用户)能同时使 用昂贵的主机资源,又引入了分时系统 分时系统是指在一台主机上连接有多个带显示器和键盘的终端,同时允许多个用户通过 自己的终端以交互方式使用计算机,共享主机中的资源 分时系统的关键问题是使用户能与自己的作业进行交互,或者说,它追求的主要目标是系 统能及时响应用户的终端命令。为此,系统中采用了分时技术,即把处理机的时间划分成很短 的时间片(如几百毫秒),轮流地分配给各个终端作业使用。若在分配给它的时间片内,作业仍 没执行完,它也必须将CPU交给下一个作业使用,并等下一轮得到CPU时再继续执行。这样 系统便能及时地响应每个用户的请求,从而使每个用户都能及时地与自己的作业交互。 实现分时操作系统有下述几种方法 ①简单分时操作系统 在简单分时操作系统中,内存中只有一道程序作为现行作业,其他作业仍在外存上。为使 系统能及时响应用户请求,规定每个作业在运行一个时间片的时间后便暂停运行,由系统将它 调至外存(调出),再从外存上选一个作业装入内存(调进〉,作为下一个时间片的现行作业投入 运行。若在不太长的时间内能使所有的作业都运行一个时间片,即在指定时间内每个用户作业 都一定能运行,这就能使终端用户与自己的作业交互作用,从而保证每个用户请求都能获得及 时响应 ②具有”前台"和”后台"的分时操作系统 为了改善系统性能,引入了所谓″前台”和″后台″的概念。这里,把内存划分为″前台"和 后台″两部分。"前台"存放按时间片调出/调进的作业流,其工作方式同前:"后台”部分存放批 处理作业。仅当"前台”正在调进/调出或无调进/调出作业流时,才运行”后台"的批处理作业, 并给它分配更长的时间片。 ③基于多道程序设计的分时操作系统 为进一步改善系统性能,在分时操作系统中引入多道程序设计技术。在内存中可同时装 入多道程序,每道程序无固定位置,对小作业可多装入几道程序,对一些较大作业则少装入几 道程序。系统把所有具备运行条件的作业排成一个队列,使它们依次地获得一个时间片来运 行。当系统中除了有终端型用户作业外,还有批处理作业时,应赋予终端型作业较高的优先权
第 5 页 共 17 页 设计技术。 在单道批处理操作系统中引入多道程序设计技术就形成了多道批处理操作系统。在多道 批处理操作系统中,不仅仅在主存中可同时有多道作业在运行,而且作业可随时(不一定集中 成批〉被调入系统,并存放在外存中形成作业队列。然后由操作系统按一定的原则从作业队列 中调入一个或多个作业进入主存运行。多道批处理操作系统一般用于计算中心的较大计算机 系统中。 多道批处理系统具有以下特征: ⚫ 多道性：内存中可同时存放多个作业。 ⚫ 调度性：需通过作业调度从外存中选取若干个作业装入内存,还需通过进程调度在 内存的多个作业中分配 CPU。 ⚫ 无序性。通常,作业调度的次序与作业在外存中的次序无关,作业完成的次序与作 业进入内存的次序也无关。 多道程序设计技术和批处理技术的采用,使多道批处理系统具有资源利用率高和系统吞 吐量大的优点。但是,多道批处理系统将用户和计算机操作员分开,而且用户作业要排队,依次 进行处理,故又具有用户无法直接与自己的作业进行交互和作业的平均周转时间(指作业从进 入系统开始,直至作业完成并退出系统为止所经历的平均时间)较长的缺点。 （3）分时系统 为了解决批处理系统无法进行人机交互的问题,并使多个用户(包括远程用户)能同时使 用昂贵的主机资源,又引入了分时系统。 分时系统是指在一台主机上连接有多个带显示器和键盘的终端,同时允许多个用户通过 自己的终端以交互方式使用计算机,共享主机中的资源。 分时系统的关键问题是使用户能与自己的作业进行交互,或者说,它追求的主要目标是系 统能及时响应用户的终端命令。为此,系统中采用了分时技术,即把处理机的时间划分成很短 的时间片(如几百毫秒),轮流地分配给各个终端作业使用。若在分配给它的时间片内,作业仍 没执行完,它也必须将 CPU 交给下一个作业使用,并等下一轮得到 CPU 时再继续执行。这样, 系统便能及时地响应每个用户的请求,从而使每个用户都能及时地与自己的作业交互。 实现分时操作系统有下述几种方法: ①简单分时操作系统 在简单分时操作系统中,内存中只有一道程序作为现行作业,其他作业仍在外存上。为使 系统能及时响应用户请求,规定每个作业在运行一个时间片的时间后便暂停运行,由系统将它 调至外存(调出),再从外存上选一个作业装入内存(调进〉,作为下一个时间片的现行作业投入 运行。若在不太长的时间内能使所有的作业都运行一个时间片,即在指定时间内每个用户作业 都一定能运行,这就能使终端用户与自己的作业交互作用,从而保证每个用户请求都能获得及 时响应。 ②具有"前台"和"后台"的分时操作系统 为了改善系统性能,引入了所谓"前台"和"后台"的概念。这里,把内存划分为"前台"和" 后台"两部分。"前台"存放按时间片调出/调进的作业流,其工作方式同前:"后台"部分存放批 处理作业。仅当"前台"正在调进/调出或无调进/调出作业流时,才运行"后台"的批处理作业, 并给它分配更长的时间片。 ③基于多道程序设计的分时操作系统 为进一步改善系统性能,在分时操作系统中引入多道程序设计技术。在内存中可同时装 入多道程序,每道程序无固定位置,对小作业可多装入几道程序,对一些较大作业则少装入几 道程序。系统把所有具备运行条件的作业排成一个队列,使它们依次地获得一个时间片来运 行。当系统中除了有终端型用户作业外,还有批处理作业时,应赋予终端型作业较高的优先权