未配置操作系统的计算机系统
1.人工操作:
早起的操作方式是由程序员将事先已经穿孔的纸袋装入纸袋运输机,再启动它们将纸袋上的程序和数据输入计算机。然后启动计算机运行。仅当程序运行完毕并取走结果后才允许下一个用户上机。这种操作方式的缺点:
1>用户独占计算机,即一台计算机上的额全部资源由上机用户独占。
2>CPU等待人工操作。当人工操作时,CPU及内存都是空闲的。
可见人工操作严重降低了计算机资源的利用率。后来CPU的速度迅速提高,但是I/O设备的速度却提高缓慢,这使得CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾更加突出。后来出现了脱机输入/输出才得到了改善。
脱机输入/输出方式
为了解决CPU和I/O的矛盾,后来引入了脱机I/O技术,即事先把用户程序和数据的纸带输入纸带运输机,在一台外围机的控制下,把纸带上的数据输入到磁带上。当CPU需要这些数据和程序时,再从磁带上高速的调入内存。
类似的,当CPU需要输出时,可先由CPU 把数据直接从内存高速的输送到磁带上,然后在另外一台外围机的控制下,再将磁带上的数据通过相应的设备输出。这种方式的优点是:
1>减少了CPU的空闲时间。装带,卸带,以及将数据从低速I/O设备送到高速磁带上的操作,都是在脱机情况下,由外围机完成的。并不占用主机时间。从而有效减少了CPU的占用时间。
2>提高了I/O速度。当CPU在运行至那个需要输入数据时,是直接从高速的磁带上将数据输入到内存中的。这极大地提高了I/O的速度。进一步减少了CPU的空闲时间。
单道批处理系统
20世纪计算机非常的贵,为了充分提高利用率,尽量保证系统的连续运行。即在一个任务处理完成后,紧接着处理下一个作业,以减少及其的空闲时间。
为实现对作业的连续处理,需要把一批作业一脱机方式输入到磁带上,并在系统中配上监督程序,在它的控制下,是这批程序能够一个接一个的连续处理。
缺点:系统中的资源得不到充分利用。这是因为系统中只有一道程序,每逢该程序在运行中发出请求后,CPU便处于空闲状态,必须在I/O完成后才继续运行。又因为I/O的低速性,是的CPU的利用率显著减低。
多道批处理系统
为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量,在20世纪60年代中期引入了多道程序设计技术,由此形成了多道批处理系统。在该系统中,用户所提交的作业先放在外存中,并形成一个队列,称为后背队列。然后有作业调度程序按照一定算法,从后备队列中选择若干个任务进入内存,使它们共享CPU和系统中的各种资源。由于同时在内存中有若干个程序。这样便可以在运行程序A时,利用其因I/O操作系统而暂停执行的CPU空档时间,再掉度另一道程序B运行,同时可以利用程序B在I/O操作时的空档时间,再掉度程序C运行,使得多道程序交替运行,这样便可以使得CPU处于忙碌状态。
优缺点:
1>资源利用率高
2>系统吞吐量大
3>平均周转时间长
4>无交互能力