并发编程之操作系统发展史

主宰稳场 提交于 2019-12-01 20:26:05

一、 手工操作——穿孔卡片

  特点:

  • 用户独占全机,不会出现因资源被其他用户占用而等待的现象,但资源利用率低。

  • CPU等待手工操作,利用不充分

 

二、 批处理系统——磁带储存

  1. 批处理系统

    加载在计算机上的一个系统软件,在它的控制下,计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业(程序、数据和命令)。

 

  2. 联机批处理系统

    CPU的工作:成批地把输入机上的用户作业读入磁带,将磁带输入主机内存执行计算,将结果保存在磁带上向输出机输出。

 

    • 优点:实现作业到作业的自动转接,减少手工操作时间,提高计算机利用效率。

 

    • 缺点:作业输入和结果输出时,CPU处于空闲状态。

 

  3. 脱机批处理系统

 

    引入一台不与主机直接相连而专门用于与I/O设备打交道的卫星机,负责磁带的写入和读取磁带上的运算结果。

    • 优点:主机不用负责慢速的I/O设备,主机与卫星机并行工作,充分发挥主机的告诉计算能力。

    • 缺点:卫星机执行I/O操作时,CPU仍处于空闲状态。

 

三、多道程序系统

  1. 多道程序技术

    多个程序同时运行,为了让数据更加安全、稳定,出现内存空间隔离的概念。遇到I/O操作就切换程序,体现了时空复用的特点。

    • 定义

    同时把多个程序放入内存,并允许它们交替在CPU中运行,它们共享系统中的各种硬件和软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时,CPU便立即转去另一道程序。

    • 优点

    使CPU得到充分利用,改善I/O设备和内存的利用率,从而提高整个系统的资源利用率和系统吞吐量(单位时间内处理程序的个数),最终提高整个系统的效率。

    • 特点

      • 多道

        计算机内存中同时存放几道相互独立的程序

 

      • 宏观上并行

 

        同时进入系统的几道程序都处于运行过程中,即它们先后开始了各自的运行,但都未运行完毕。

      • 微观上串行

        各道程序轮流使用CPU,交替运行

  2. 多道批处理系统

   批处理系统引入多道程序技术

    • 特点

      系统内同时容纳多个作业,作业存放于外存中,由系统按一定的调度原则选取一个或多个作业进入内存中运行,形成自动转接的、连续的作业流。

    • 缺点

      系统运行过程中,不提供人机交互能力

 

四、分时系统

  1. 分时技术

    把处理机的运行时间分成很短的时间片,按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用

  2. 特点

    • 多路性

          若干个用户同时使用一台计算机。宏观上看是各用户并行工作,微观上看各用户轮流使用计算机

      • 交互性

          用户可根据系统对请求的响应结果,进一步向系统提出新的请求。因此分时系统又被称为交互式系统

      • 独立性

          用户之间可以相互独立操作,互不干扰。

      • 及时性

          系统可对用户的输入及时作出相应。分时系统性能的主要指标之一是响应时间,即从终端发出命令到系统应答所需的时间。

     

    五、实时系统

    1. 特点

    • 及时响应

          每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成

      • 高可靠性

          需采取冗余措施,双机系统前后台工作, 也包括必要的保密措施等

      2. 实时系统的两大类

      • 实时控制系统

            当用于飞机飞行、导弹发射等自动控制时,要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据,及时对飞机或导弹进行控制,获奖有关信息通过显示终端提供给决策人员。

        • 实时信息处理系统

            用于预定飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时,都要求计算机能对终端设备发送的服务请求予以正确的回答,此类对响应及时性的要求稍弱于第一类。

       

      六、通用操作系统

        具有多种类型操作特征的操作系统,可以同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能,或其中两种以上的功能。

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