第2页共17页 类资源,当一道程序因某种原因(如I/0请求)而暂停执行时,CPU立即转去执行另一道程序 2.多道程序设计的特点 1)多道:是指主存中有两道或两道以上的作业,这些作业都处于它们的开始点和结束 点之间 (2)宏观上并行:从宏观上看,进入系统的多道程序都处于执行过程中,即它们先后开 始了各自的运行,但都未运行结束 (3)微观上串行:从微观上看,多道程序在轮流使用CPU交替执行;在单处理机系统中 任一时刻只能执行一道程序的一条指令 3.采用多道程序设计优点 在操作系统中引入多道程序设计技术后减少了CPU时间的浪费,增加了系统的吞吐量, 提高了系统效率。 4.多道程序设计的硬件支持 多道程序设计的硬件支持是:中断系统和通道技术。 (1)中断:中断指的是指对异步或例外事件的响应;这一响应自动地保存CPU状态以便 将来重新启动;自动转入规定的中断处理程序 (2)通道:通道又称I/0处理机,它能完成主存和外设之间的信息传输,并与中央处理机 并行操作。在具有通道结构的计算机系统中,主存、通道、控制器和设备之间采用四级连接, 实施三级控制 5.实现多道程序系统需要解决的问题 虽然多道程序设计技术能提高系统的吞吐量和有效地改善资源利用率,但实现多道程序 系统还需要妥善解决下述一系列问题: (1)在多道程序之间应如何分配被它们共享的处理机,使CP既能满足各程序运行的需 要,又能提高处理机的利用率,一旦将处理机分配给某程序后,应何时收回等问题 (2)如何为每道程序分配必要的内存空间,使它们各得其所又不会因相互重叠而丢失信 息,应如何防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序等问题。 (3)系统中可能有多种类型的I/0设备供多道程序共享,应如何分配这些I/0设备,如何 做到既方便用户对设备的使用,又能提高设备的利用率 (4)在现代计算机系统中,通常都存放着大量的程序和数据。应如何组织它们才能便于用 户使用并能保证数据的安全性和一致性 (5)对于系统中的各种应用程序,它们有的属于计算型,有的属于I/0型,有些作业既重要 又紧迫,有的作业又要求系统能及时响应,这时应如何组织。 为妥善解决上述问题,在多道程序系统中必须设置一组软件,此外,还应提供方便用户使 用计算机的软件,这样便形成了操作系统。 1.1.3操作系统的特征和功能 1.操作系统的特征 虽然不同操作系统具有各自的特点,但它们都具有以下4个基本特征 1)并发:并发性和并行性是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件 在同一时刻发生:而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下, 并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中,每一时刻仅能 执行一道程序,故微观上这些程序是在交替执行。程序的并发执行能有效改善系统资源的利用 率,但会使系统复杂化,因此,操作系统必须具有控制和管理各种并发事件的能力。 (2)共享:资源共享是指系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占,而是供多个 用户共同使用第 2 页 共 17 页 类资源,当一道程序因某种原因(如 I/O 请求)而暂停执行时,CPU 立即转去执行另一道程序。 2．多道程序设计的特点 （1）多道：是指主存中有两道或两道以上的作业,这些作业都处于它们的开始点和结束 点之间。 （2）宏观上并行：从宏观上看，进入系统的多道程序都处于执行过程中，即它们先后开 始了各自的运行，但都未运行结束。 （3）微观上串行：从微观上看，多道程序在轮流使用 CPU 交替执行；在单处理机系统中 任一时刻只能执行一道程序的一条指令。 3．采用多道程序设计优点 在操作系统中引入多道程序设计技术后减少了 CPU 时间的浪费，增加了系统的吞吐量， 提高了系统效率。 4．多道程序设计的硬件支持 多道程序设计的硬件支持是: 中断系统和通道技术。 （1）中断：中断指的是指对异步或例外事件的响应;这一响应自动地保存 CPU 状态以便 将来重新启动;自动转入规定的中断处理程序。 （2）通道：通道又称 I/O 处理机,它能完成主存和外设之间的信息传输,并与中央处理机 并行操作。在具有通道结构的计算机系统中,主存、通道、控制器和设备之间采用四级连接, 实施三级控制。 5．实现多道程序系统需要解决的问题 虽然多道程序设计技术能提高系统的吞吐量和有效地改善资源利用率,但实现多道程序 系统还需要妥善解决下述一系列问题: （1）在多道程序之间应如何分配被它们共享的处理机,使 CPU 既能满足各程序运行的需 要,又能提高处理机的利用率,一旦将处理机分配给某程序后,应何时收回等问题。 （2）如何为每道程序分配必要的内存空间,使它们各得其所又不会因相互重叠而丢失信 息,应如何防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序等问题。 （3）系统中可能有多种类型的 I/O 设备供多道程序共享,应如何分配这些 I/O 设备,如何 做到既方便用户对设备的使用,又能提高设备的利用率。 （4）在现代计算机系统中,通常都存放着大量的程序和数据。应如何组织它们才能便于用 户使用并能保证数据的安全性和一致性。 （5）对于系统中的各种应用程序,它们有的属于计算型,有的属于 I/0 型,有些作业既重要 又紧迫,有的作业又要求系统能及时响应,这时应如何组织。 为妥善解决上述问题,在多道程序系统中必须设置一组软件,此外,还应提供方便用户使 用计算机的软件,这样便形成了操作系统。 1.1.3 操作系统的特征和功能 1．操作系统的特征 虽然不同操作系统具有各自的特点,但它们都具有以下 4 个基本特征: （1）并发：并发性和并行性是既相似又有区别的两个概念。并行性是指两个或多个事件 在同一时刻发生:而并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下, 并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中,每一时刻仅能 执行一道程序,故微观上这些程序是在交替执行。程序的并发执行能有效改善系统资源的利用 率,但会使系统复杂化,因此,操作系统必须具有控制和管理各种并发事件的能力。 （2）共享：资源共享是指系统中的硬件和软件资源不再为某个程序所独占,而是供多个 用户共同使用