操作系统（一）

1.什么是操作系统
操作系统是为了达到方便用户和提高资源利用率的目的而设计的，控制和管理计算机硬件和软件资源，合理的组织计算机工作流程的程序集合。
2.操作系统的形成
（1）人工操作阶段
a.操作方式

由程序员将事先已穿孔的纸带或卡片，装入纸带输入机，再启动他们将纸带上的程序和数据输入个计算机，然后在启动计算机运行，仅当程序运行完毕并取走计算结果后，才允许下一个用户上机。
b.特点
用户独占全机—资源利用率低
机等人：CPU等待人工操作（装饰、卸带时）
（2）脱机输入输出技术
a.引入：
为缓解人机矛盾，CPU速度与I/O设备速度不匹配的矛盾
脱机输入输出方式：

该技术是事先将装有用户程序和数据的纸带装入纸带输入机，在一台外围机的控制下把纸带上的数据输入带磁带上，当CPU需要这些数据的时候再从磁带上高速调入内存。
b.优点：
减少了CPU的空闲时间，缓解了人机矛盾以及CPU速度与I/O设备速度不匹配的矛盾。
3.批处理技术
批处理技术:在主机一启动,以监督程序完成主机的切换，在主机处理完一个作业后，紧接着处理下一个作业，以减少机器的空闲等待时间。

（1）a.单道批处理技术过程：首先由监督程序将磁带上的第一个程序装入内存，并把运行控制权交给该作业，当该作业处理完成时，又把控制权交给监督程序，再由监督程序将磁带上的第二个作业调入内存。
补充：
作业：用户在一次上机时，要求计算机所做的工作总和，由作业步完成；
作业步：作业中较为独立的部分。
b.不足之处：由于单道批处理既是始终在内存中保持一道作业，虽然解决了一定的人机矛盾，但仍然不能充分利用系统资。
（因为每一次I/O设备在发请求的时候，CPU便处于等待状态，必须在其I/O完成后才继续运行，又因I/O设备的低速性，更使得CPU的利用率显著降低）

（2）多道批处理技术
a.多道批处理技术需要解决的问题
处理机管理问题：CPU分配和回收
内存管理问题：内存分配、扩充和回收
I/O设备的管理问题
文件管理问题
作业管理问题

4.批处理系统
（1）类型
a.单道
内存中任何时候只有一道作业；
FCFS.
b.多道
先分配除了处理机以外的硬件资源（装入内存）；
分配处理机（进程调度：决定事物发展的次序问题）；
内存同时拥有多道作业；
不一定是FCFS(有可能是按照短作业优先或者优先级）。
（2）特征
优点：
a.资源利用率高（引入多道批处理能使多道程序交替进行，以保持CPU的忙碌状态）
b.系统吞吐量大
缺点：
c.平均周转时间长（因为作业需要排队进行一次处理）
d.无交互能力（用户一旦把作业提交给系统后，直至作业完成，用户都不能与自己的作业进行交互，修改和调试程序及其不方便）
5.分时系统
a. 首先分时系统的引入是问了解决用户的一下几个问题
（1）人机交互（满足用户独占主机的希望，是的每个用户都能随时修改自己的程序）
（2）共享主机（系统允许多个用户通过自己的终端以交互方式使用计算机，共享主机中的资源）
（3）便于用户上机
那么分时系统就解决了用户的这几点需求，所谓分时系统就是多个用户同时使用同一台计算机，互不干扰，就像独占主机一样（分时系统一般采用片轮转的方式，对每个用户能保证足够快的时间响应，并提供交互会话的能力）
b.分时系统的实现方法
（1）.简单分时（内存中仅有一道作业）
缺点：调入、调出，开销大且CPU利用率极低。
（2）前后台分时
优点：充分利用CPU
（3）多道分时（内存中有多道作业）
轮流交替使用CPU
c.分时系统的特征
（1）多路性：一台主机可连接多个终端
（2）独立性：每个终端用户与系统交互的时候彼此互不干扰
（3）及时性：每个用户的需求都能够得到及时响应
（3）交互性：每个用户都能通过自己的终端查看自己程序的运行情况