西安科技大学《计算机软件基础》资源管理技术PPT格式课件下载.ppt
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机专家;
主要用于科学计算。
面临的问题:
人机矛盾日益突出、系统资源利用率低人机矛盾日益突出、系统资源利用率低。
2、第二阶段(成批处理系统)为解决人机矛盾,提高资源利用率,人们很自然想到:
让计算机保持不间断工作、减少人工干预程度。
于是产生了把“零散的单一程序处理”变为“集中的成批程序处理”的处理方式。
“批处理”操作系统由此而产生;
被称为“第1代操作系统”。
高速CPU和低速I/O的矛盾加剧。
由于计算机技术的发展,CPU处理速度提高很快,但I/O的速度却很慢,系统整体效率没有得到应有的提高。
3、第3阶段(执行程序系统和多道的引入)为解决高速CPU和低速I/O不匹配的矛盾,在硬、软件资源方面做了巨大的改进,由此诞生了许多新技术:
高质量、高效率的高级语言编译器:
FORTRAN、COBOL、PASCAL等;
分时系统将CPU划分为很小的时间片,采用循环轮作方式处理多道程序;
CPU和I/O的并行处理技术;
包括:
通道技术、缓冲技术、多道处理技术、中断技术等。
由此产生了第三代操作系统。
系统特点:
多道处理一个CPU同时处理多个程序;
同时将多个程序装入内存、并同时运行的机制;
大大提高了CPU的利用率;
通道技术将I/O处理从CPU的控制下独立出来的一套处理机制,也称为“I/O处理机”;
CPU不再直接控制I/O设备,而是通过通道去控制,从而实现了CPU和I/O设备之间的并行工作,缓解了CPU和I/O速度不匹配的矛盾;
中断技术在程序运行中,出现了某种紧急事件,必须暂时中止现行程序,转去处理此事件,然后再恢复中断程序的运行技术。
操作特点:
操作更加简单;
例如,MS-DOS、UNIX、WINDOWS;
功能更加强大;
五大功能由此实现;
应用程序丰富多彩;
计算机应用已广泛涉及到各行各业、各个领域。
CPU利用率低的矛盾更加激化。
现有处理技术和手段已不适应应用的实时处理需求。
三、三、操作系统的分类(访问方式)操作系统的分类(访问方式)1、多道批处理操作系统、多道批处理操作系统(BatchProcessing)2、分时操作系统、分时操作系统(TimeSharing)3、实时系统实时系统(RealTime)4、通用操作系统、通用操作系统5、多窗口系统、多窗口系统批处理操作系统:
批处理操作系统:
解决解决:
用户操作速度太慢与计算机处理:
用户操作速度太慢与计算机处理速度极快之间的矛盾,提高了计算机系统的速度极快之间的矛盾,提高了计算机系统的吞吐量,提高了系统资源的利用率。
吞吐量,提高了系统资源的利用率。
特点特点:
不需人工干预,进行批量处理。
:
批处理系统又分为批处理系统又分为单道批处理系统单道批处理系统和和多多道批处理系统道批处理系统。
缺点缺点:
处理过程中,用户不能干预。
分时系统:
分时系统是多道程序的变种,每个用户都通分时系统是多道程序的变种,每个用户都通过一个联机终端使用计算机系统。
过一个联机终端使用计算机系统。
分时系统与批处理系统的区别分时系统与批处理系统的区别:
在批处理系:
在批处理系统中,一个作业可以长时间地占用统中,一个作业可以长时间地占用CPU直至该作业直至该作业执行完成;
而在分时系统中,一个作业只能在属于执行完成;
而在分时系统中,一个作业只能在属于它的那个时间片内使用它的那个时间片内使用CPU,时间一到,系统将剥时间一到,系统将剥夺作业的夺作业的CPU使用权,把使用权,把CPU分配给其他的作业分配给其他的作业使用。
使用。
同时性、同时性、独立性、及时性、独立性、及时性、交互性交互性必须考虑:
必须考虑:
系统的响应时间。
系统核心:
时间片轮流调度技术。
影响系统响应时间的因素影响系统响应时间的因素:
用户数目,时间:
用户数目,时间片的长短以及作业调度所必须的系统开销等。
片的长短以及作业调度所必须的系统开销等。
例例:
有人说:
“分时系统中分时时间片的长分时系统中分时时间片的长短问题无所谓,并不影响终端用户得到的及短问题无所谓,并不影响终端用户得到的及时响应。
时响应。
”结论结论:
分时时间片的长短问题是一个重要问:
分时时间片的长短问题是一个重要问题,它将直接影响用户得到的及时响应。
题,它将直接影响用户得到的及时响应。
”实时系统:
实时系统:
(特殊的分时系统)(特殊的分时系统)分类分类:
实时过程系统、实时信息处理系统。
对时间有严格的限制,要求计算机能:
对时间有严格的限制,要求计算机能对外部随机事件做出及时响应,并处理。
对外部随机事件做出及时响应,并处理。
采用采用:
时间片分时技术。
及时性、同时性、独立性、交互性。
实时系统与分时系统的区别实时系统与分时系统的区别:
实时系统专用性:
实时系统专用性很强,交互能力较差,用户数量有限;
分时系统通很强,交互能力较差,用户数量有限;
分时系统通用性很强,交互能力很强,允许用户运行或修改应用性很强,交互能力很强,允许用户运行或修改应用程序。
用程序。
最大区别最大区别:
分时系统的响:
分时系统的响应时间可以长一点,以用户可以忍受的范围为限,应时间可以长一点,以用户可以忍受的范围为限,一般一般2-3秒;
实时系统的响应时间短得多,一般毫秒;
实时系统的响应时间短得多,一般毫秒级,甚至微秒级。
秒级,甚至微秒级。
通用操作系统:
兼有批处理、分时处理和实时处理三者兼有批处理、分时处理和实时处理三者或其中的两者的功能。
或其中的两者的功能。
5。
多窗口操作系统。
多窗口操作系统集成开发环境集成开发环境信息共享信息共享界面友好界面友好4.2多道程序设计程序程序单道程序、多道程序、顺序程序、并发单道程序、多道程序、顺序程序、并发程序程序顺序程序与并发程序的特征顺序程序与并发程序的特征进程进程进程的特征、性质、状态及转换、线程进程的特征、性质、状态及转换、线程1、程序的有关概念程序程序(Program)是为解决某个问题用计算机语言或命令设是为解决某个问题用计算机语言或命令设计、计、编写的一系列指令的有序集合。
编写的一系列指令的有序集合。
程序的顺序执行程序的顺序执行一个程序通常分为若干个具有一定独立性一个程序通常分为若干个具有一定独立性的程序段,这些程序段是按逻辑步骤编排的程序段,这些程序段是按逻辑步骤编排的,只有当当前程序段执行完成后,才将的,只有当当前程序段执行完成后,才将控制权转交到下一个程序段并执行下一个控制权转交到下一个程序段并执行下一个程序段程序段。
程序顺序执行举例一设有一个程序有三个程序段,分别执行设有一个程序有三个程序段,分别执行I(输入)、输入)、C(计算)和计算)和P(输出)操作。
输出)操作。
执行顺序为:
ICP只有只有输入输入了数据了数据,才能,才能计算计算这些数据,也只有这些数据,也只有计算计算产生了结果,产生了结果,才能才能输出输出它们。
这些逻辑关系(顺它们。
这些逻辑关系(顺序)是不能随意改变的。
序)是不能随意改变的。
结果结果数据数据程序顺序执行举例二假设有假设有n个作业,每个作业都由三个程序个作业,每个作业都由三个程序段:
输入段段:
输入段Ii、计算段计算段Ci、输出段输出段Pi。
在在早期单道程序系统中,作业执行流为:
早期单道程序系统中,作业执行流为:
作业作业1I1C1P1作业作业2I2C2P2作业作业nInCnPn作作业业执执行行顺顺序序单道程序处理及特性一次只处理一个程序。
一次只处理一个程序。
该程序独享系统资源。
单个程序的特性:
1、顺序性、顺序性操作按程序规定的顺序执行。
操作按程序规定的顺序执行。
2、封闭性、封闭性程序在执行过程中独享系统程序在执行过程中独享系统资源,不受外界因素的干扰和影响。
资源,不受外界因素的干扰和影响。
3、可再现性、可再现性只要初始条件相同,无论以只要初始条件相同,无论以何种方式、速度、重复执行多少次,结果何种方式、速度、重复执行多少次,结果是相同的。
是相同的。
多道程序处理及特性同时将多个程序装入内存,并同时处理它们,同时将多个程序装入内存,并同时处理它们,整个系统资源为多个程序共享。
整个系统资源为多个程序共享。
由于多道程序具有由于多道程序具有并发的特点,在任一时刻,的特点,在任一时刻,系统内部(内存)同时运行着多个程序;
受系统内部(内存)同时运行着多个程序;
受系统资源的制约,每个程序处理过程的行为系统资源的制约,每个程序处理过程的行为是不确定的(系统内部状态因此而不同)。
是不确定的(系统内部状态因此而不同)。
例如,第例如,第Ii个程序的个程序的Ci这次是在时刻这次是在时刻Ti开始开始的,那么,下一次运行同样的程序组时,第的,那么,下一次运行同样的程序组时,第Ii个程序的个程序的Ci就不一定是在就不一定是在Ti时刻开始。
时刻开始。
程序并发执行举例设有三个程序,它们的执行步骤和顺序相设有三个程序,它们的执行步骤和顺序相同,都是同,都是Ii(输入)、输入)、Ci(计算)、计算)、Pi(输输出)。
出)。
当第当第1个程序的输入操作个程序的输入操作I1执行完、执行执行完、执行C1时,输入机空闲,这时候可以执行第时,输入机空闲,这时候可以执行第2个程个程序的输入操作序的输入操作I2;
在时间上,操作在时间上,操作C1和和I2时重叠的。
当时重叠的。
当C1执行完、执行执行完、执行P1时,处理时,处理机空闲,若这时机空闲,若这时I2已完成,就可以执行已完成,就可以执行C2,与此同时,输入机又空闲,可以执行第与此同时,输入机又空闲,可以执行第3个程序的个程序的I3。
这样一来,在时间上,这样一来,在时间上,P1、C2和和I3是重叠操作的。
是重叠操作的。
程序并发执行举例示意图程序程序1:
I1C1P1程序程序2:
I2C2P2程序程序3:
I3C3P3从示意图中可以看出,从示意图中可以看出,C1和和I2、P1、C2和和I3、P2和和C3在时间上都是重叠操作的。
在时间上都是重叠操作的。
Tt1t3t2单道和多道程序处理的区别在单道程序处理环境下,各逻辑步骤
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