并发编程之操作系统发展史

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。