操作系统的发展

操作系统的发展

前言

本文介绍操作系统的发展及演变,包括操作系统演变的原因;单道批处理系统;多道批处理系统以及多道系统带来的问题;分时系统。最后介绍现代操作系统的类型。

一、操作系统演变的原因

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二、单道批处理系统

  1. 串行处理:简单的串行处理,一步一步的执行操作,并没有操作系统。
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  2. 简单批处理系统:由软件控制程序运行,最原始的操作系统。
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  3. 单道程序设计:每个进程必须等I/O处理完成后进行处理,效率低。
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三、多道批处理系统

一定的时间周期内,多个程序都进行了运行,而不是必须一个程序运行完才能再运行下一个。
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如下图,在一定的时间阶段内,程序A和程序B都得到了运行,从整体上看程序A和程序B似乎是并行运行的。
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同理,3道程序并行运行效果类似。
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如下图所示的例子,采用单道程序设计,三个job就需要5+15+10=30分钟完成这三个作业。而采用多道程序设计,可以在JOB2和JOB3进行I/O操作的同时进行JOB1的计算作业,只需要15分钟就能完成这三个作业。
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四、多道系统带来的问题

多道系统带来了性能提升的同时,也带来了很多其它问题。
1.如何确定多道程序的同步执行,如果计算需要用到I/O操作读入数据,那么就需要确定数据全部读入完成再进行计算,这就需要考虑如何在多道的情况下实现同步?
2.如何解决互斥问题。比如多道程序同时向某一块内存中写入数据,该怎么操作?
3.如何解决不确定性。因为是并行操作,那么每次执行的顺序也许都不一样,得到的结果可能也就不一样。
4.如何解决死锁问题。如果一道程序等到另一道程序的信息后才能执行,但另一道信息一直等不到,那就导致一直等待下去,造成死锁。
等等。
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五、分时系统

分时系统区别于多道系统是它为了使多用户的操作更加流畅,也就是在很短的时间内不断相互切换各个用户的操作,而不是一直等着某个用户操作完成,再给下一个用户执行任务。
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多道批处理系统是为了充分利用处理器,而分时系统是为了尽量缩短用户的响应时间。
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六、现代操作系统类型和基本特征

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任务并发是多个任务同时进行的假象,实质上只是一个处理器在极短的时间片段不断切换任务,从宏观上看是多个任务同时进行。
任务并行是真是的多个任务同行运行,有多个处理器,分别同时处理每个任务。
资源共享也是宏观上共享的假象,微观上也是多个任务交替互斥的使用同一资源。
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七、任务和资源管理模式

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