【精选】第四章资源管理技术

顺序程序的三种常见类型
程序顺序执行例1 设有一个程序有三个程序段，分别执行I(输入)、C（计算） 和P（输出）操作。执行顺序为：
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5. 优良的操作环境——多窗口系统
所谓多窗口，就是把计算机的显示屏幕划分出多个区域，每 个区域称为一个窗口，每个窗口负责处理和显示某一类信息。
从不同角度看，多窗口系统有以下三种不同的认识：
(1) 从用户或应用的角度来看，多窗口系统是用户可以 同时运行多道程序的一个集成化环境。
(2) 从软件开发者的角度来看，多窗口系统作为集成化 的环境能够在无关程序之间共享信息。
1. 处理机管理 2. 存储器管理 3. 设备管理 4. 文件管理 5. 作业管理
4.1.2 操作系统的发展过程
1. 手工操作阶段
(1) 由于单个用户独占计算机的所有资源，从而造成资 源得不到充分利用；
(2) 由于用户直接使用计算机硬件资源，因此，要求用 户熟悉计算机各部分的细节，这就导致使用很不方 便，也容易出错；
(2) 为用户提供资源共享的条件和环境，并对资源的使 用进行合理调度。
(3) 提供输入/输出的方便环境，简化用户的输入输出工 作，提供良好的用户界面。
(4) 规定用户的接口，发现、处理或报告计算机操作过 程中所发生的各种错误。
操作系统是用以控制和管理系统资源、 方便用户使用计算机的程序的集合。
操作系统的功能和任务主要有以下五个方面：
特点：
(1) 同时性。即若干远、近程终端上的用户，在各自的 终端上同时使用一台计算机。
(2) 独立性。即同一台计算机上的用户在各自的终端上 独立工作，互不干扰。
(3) 及时性。即用户可以在很短的时间内得到计算机的 响应。
(4) 交互性。即分时系统提供了人机对话的条件，用户 可以根据系统对自己请求的响应情况，继续向系统 提出新的要求，便于程序的检查和调试。
1. 多道批处理操作系统
“多道”是指在计算机内存中存入多个用户作业。 “批处理”是指这样一种操作方式，在外存中存入大量
的后 备作业，作业的运行完全由系统控制，用户与其作业之 间没有交互作用，用户不能直接控制其作业的运行，通 常称这种方式为批操作或脱机操作。
2. 分时操作系统
在分时系统中，多个用户分享使用同一台计算机，即在 一台计算机上联接若干台终端，每个用户可以独占一台 终端。 所谓分时，是指若干个并发程序对CPU的分时，其中每个 程序对CPU的时间分享单位称为时间片。 例如，设时间片长度为100毫秒，现有10个用户，则操作 系统对每个用户的平均响应时间为10×100毫秒＝1秒。 也就是说，每个用户依次轮流使用100毫秒的时间片。
(3) 由于多窗口系统按用户产生的事件来调度各个任务， 而用户产生的事件实质上是应该立即处理的中断请 求，因此，这种处理方式又使其与实时操作系统相 接近。
多窗口系统实际上是一种功能很强的操作系统。
向用户提供友好界面是多窗口系统的基本出发点， 体现在以下几个方面：
(1) 灵活、方便的窗口操作 (2) 弹出式菜单 (3) 命令对话框
第4章 资源管理技术
4.1 操作系统的概念 4.2 多道程序设计 4.3 存储空间的组织
4.1 操作系统的概念
4.1.1 操作系统的功能与任务 4.1.2 操作系统的发展过程 4.1.3 操作系统的分类
4.1.1 操作系统的功能与任务
(1) 管理系统资源。包括对CPU、内存储器、输入输出设 备、数据文件和其他软件资源的管理。
中断是外界（如输入、输出设备，通道等）向主机报告 信息的一种通信方式。
输入输出与主机并行工作示意图
4. 多道程序系统的引入
所谓多道程序技术，是指在计算机内存中同时存放多道 相互独立的程序，它们在操作系统的控制下，共享系统 的硬件和软件资源。
并发程序运行示意图
例：
有三个程序A，B，C，它们使用同一个设备进行I/O操作，并 按A，B，C的优先次序执行。这三个程序的计算和I/O操作时 间如下表所示。假设调度的时间不计，请分别划出单道程序 环境下和多道程序环境下，它们的运行时间关系图，并比较 总的运行时间。
A
B
C
计算
30
60
20
I/O
40
30
40
计算
10
10
20
第4章 资源管理技术
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I/O
A
计算 A
AB
B
C
BC
C
0 30 70 80 140 170 180 200 240 260
A
B
C
A B AB C B
C
0 30 70 80 100 130140170 190
第4章 资源管理技术
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4.1.3 操作系统的分类
(3) 由于进行手工联机操作，人工干预多，造成辅助时 间长。
2. 成批处理系统
解决人工干预过多的问题，实现作业之间转接的自动化， 缩短转接时处理机的等待时间，发挥计算机的效率。
脱机批处理系统模型
3. 执行程序系统
处理主机和外部设备在速度上不匹配的问题。
通道是一种硬件机构，它独立于处理机而直接控制输入、 输出设备与内存之间的数据传送。
第一个分时操作系统就是UNIX操作系统。
3. 实时操作系统
思考：与分时 系统的区别
所谓实时，是指对随机发生的外部事件作出及时的响应 并对其进行处理。
实时系统分为实时过程控制系统和实时信息处理系统两
类。前者用于工业生产的自动控制，后者用于数据处理、 情报资料查询处理
4. 通用操作系统
将上面这些系统的功能组合起来使用，从而形 成通用操作系统
(3) 一般可以认为，多窗口系统是提供友善的、菜单驱 动的、常常有图形能力的用户界面的操作环境。
多窗口系统与操作系统之间的相似之处：
(1) 它们都要提供资源访问能力，同时还要保证用户对 资源的共享。操作系统提供存储器、输入/输出设备 等资源的共享，多窗口系统提供窗口、时间等资源 的共享。
(2) 多窗口系统可以同时运行多任务，使其具有分时操作 系统的特征。
多窗口系统能提供将多个作业同时展现在用户面前的操 作环境，每个作业占据一个窗口，用户可以交替地与各 个窗口进行对话，各窗口之间也可以互相通信、交换信 息。
4.2 多道程序设计
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4
并发程序设计 进程 进程之间的通信 多道程序的组织
4.2.1 并发程序设计
顺序程序的特点： (1) 程序的顺序性 (2) 顺序程序的封闭性 (3) 顺序程序的可再现性