未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
1.人工操作:
早起的操作方式是由程序員將事先已經(jīng)穿孔的紙袋裝入紙袋運(yùn)輸機(jī),再啟動它們將紙袋上的程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)蝌蹂。然后啟動計(jì)算機(jī)運(yùn)行。僅當(dāng)程序運(yùn)行完畢并取走結(jié)果后才允許下一個用戶上機(jī)。這種操作方式的缺點(diǎn):
1>用戶獨(dú)占計(jì)算機(jī)设褐,即一臺計(jì)算機(jī)上的額全部資源由上機(jī)用戶獨(dú)占。
2>CPU等待人工操作丸卷。當(dāng)人工操作時(shí)挺举,CPU及內(nèi)存都是空閑的。
可見人工操作嚴(yán)重降低了計(jì)算機(jī)資源的利用率辨萍。后來CPU的速度迅速提高棋恼,但是I/O設(shè)備的速度卻提高緩慢,這使得CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾更加突出锈玉。后來出現(xiàn)了脫機(jī)輸入/輸出才得到了改善爪飘。
脫機(jī)輸入/輸出方式
為了解決CPU和I/O的矛盾,后來引入了脫機(jī)I/O技術(shù)拉背,即事先把用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶輸入紙帶運(yùn)輸機(jī)师崎,在一臺外圍機(jī)的控制下,把紙帶上的數(shù)據(jù)輸入到磁帶上椅棺。當(dāng)CPU需要這些數(shù)據(jù)和程序時(shí)犁罩,再從磁帶上高速的調(diào)入內(nèi)存。
類似的两疚,當(dāng)CPU需要輸出時(shí)床估,可先由CPU 把數(shù)據(jù)直接從內(nèi)存高速的輸送到磁帶上,然后在另外一臺外圍機(jī)的控制下鬼雀,再將磁帶上的數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的設(shè)備輸出顷窒。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是:
1>減少了CPU的空閑時(shí)間。裝帶源哩,卸帶鞋吉,以及將數(shù)據(jù)從低速I/O設(shè)備送到高速磁帶上的操作,都是在脫機(jī)情況下励烦,由外圍機(jī)完成的谓着。并不占用主機(jī)時(shí)間。從而有效減少了CPU的占用時(shí)間坛掠。
2>提高了I/O速度赊锚。當(dāng)CPU在運(yùn)行至那個需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)治筒,是直接從高速的磁帶上將數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存中的。這極大地提高了I/O的速度舷蒲。進(jìn)一步減少了CPU的空閑時(shí)間耸袜。
單道批處理系統(tǒng)
20世紀(jì)計(jì)算機(jī)非常的貴,為了充分提高利用率牲平,盡量保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行堤框。即在一個任務(wù)處理完成后,緊接著處理下一個作業(yè)纵柿,以減少及其的空閑時(shí)間蜈抓。
為實(shí)現(xiàn)對作業(yè)的連續(xù)處理,需要把一批作業(yè)一脫機(jī)方式輸入到磁帶上昂儒,并在系統(tǒng)中配上監(jiān)督程序沟使,在它的控制下,是這批程序能夠一個接一個的連續(xù)處理渊跋。
缺點(diǎn):系統(tǒng)中的資源得不到充分利用腊嗡。這是因?yàn)橄到y(tǒng)中只有一道程序,每逢該程序在運(yùn)行中發(fā)出請求后刹枉,CPU便處于空閑狀態(tài)叽唱,必須在I/O完成后才繼續(xù)運(yùn)行。又因?yàn)镮/O的低速性微宝,是的CPU的利用率顯著減低。
多道批處理系統(tǒng)
為了進(jìn)一步提高資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量虎眨,在20世紀(jì)60年代中期引入了多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)蟋软,由此形成了多道批處理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中嗽桩,用戶所提交的作業(yè)先放在外存中岳守,并形成一個隊(duì)列,稱為后背隊(duì)列碌冶。然后有作業(yè)調(diào)度程序按照一定算法湿痢,從后備隊(duì)列中選擇若干個任務(wù)進(jìn)入內(nèi)存,使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源扑庞。由于同時(shí)在內(nèi)存中有若干個程序譬重。這樣便可以在運(yùn)行程序A時(shí),利用其因I/O操作系統(tǒng)而暫停執(zhí)行的CPU空檔時(shí)間罐氨,再掉度另一道程序B運(yùn)行臀规,同時(shí)可以利用程序B在I/O操作時(shí)的空檔時(shí)間,再掉度程序C運(yùn)行栅隐,使得多道程序交替運(yùn)行塔嬉,這樣便可以使得CPU處于忙碌狀態(tài)玩徊。
優(yōu)缺點(diǎn):
1>資源利用率高
2>系統(tǒng)吞吐量大
3>平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長
4>無交互能力