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  • 计算机系统的发展史

    # 计算机发展史:
    #手工操作 —— 穿孔卡片
    #1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期,计算机工作还在采用手工操作方式。此时还没有操作系统的概念。
    #手工操作方式两个特点:
    #   (1)用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象,但资源的利用率低。
    #   (2)CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。
    #批处理 —— 磁带存储
    # 批处理系统:加载在计算机上的一个系统软件,在它的控制下,计算机能够自动地、
    # 成批地处理一个或多个用户的作业(这作业包括程序、数据和命令)。

    #脱机批处理系统
    #为克服与缓解:高速主机与慢速外设的矛盾,提高CPU的利用率,
    # 又引入了脱机批处理系统,即输入/输出脱离主机控制。
    #  卫星机:一台不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道的。
    #   其功能是:
    #   (1)从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上。
    #   (2)从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。

    #多道程序系统
    #多道程序设计技术:所谓多道程序设计技术,就是指允许多个程序同时进入内存并运行
    # 即同时把多个程序放入内存,并允许它们交替在CPU中运行,
    # 它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时,
    # CPU便立即转去运行另一道程序。

    #  单处理机系统中多道程序运行时的特点:
    #   (1)多道:计算机内存中同时存放几道相互独立的程序;
    #   (2)宏观上并行:同时进入系统的几道程序都处于运行过程中,
    # 即它们先后开始了各自的运行,但都未运行完毕;
    #   (3)微观上串行:实际上,各道程序轮流地用CPU,并交替运行。

    #多道批处理系统:
    #20世纪60年代中期,在前述的批处理系统中,引入多道程序设计技术后形成多道批处理系统(简称:批处理系统)。
    #两个特点:
    #(1)多道:系统内可同时容纳多个作业。这些作业放在外存中,组成一个后备队列,
    # 系统按一定的调度原则每次从后备作业队列中选取一个或多个作业进入内存运行,
    # 运行作业结束、退出运行和后备作业进入运行均由系统自动实现,
    # 从而在系统中形成一个自动转接的、连续的作业流。
    #(2)成批:在系统运行过程中,不允许用户与其作业发生交互作用,即:作业一旦进入系统,
    # 用户就不能直接干预其作业的运行。
    #批处理系统的追求目标:提高系统资源利用率和系统吞吐量,以及作业流程的自动化。
    #批处理系统的一个重要缺点:不提供人机交互能力,给用户使用计算机带来不便。

    #分时系统
    #由于CPU速度不断提高和采用分时技术,一台计算机可同时连接多个用户终端,
    #而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机,好象自己独占机器一样。
    #分时技术:把处理机的运行时间分成很短的时间片,按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。

    # 特点:
    #   (1)多路性。若干个用户同时使用一台计算机。微观上看是各用户轮流使用计算机;宏观上看是各用户并行工作。
    #   (2)交互性。用户可根据系统对请求的响应结果,进一步向系统提出新的请求。
    # 这种能使用户与系统进行人机对话的工作方式,明显地有别于批处理系统,因而,分时系统又被称为交互式系统。
    #   (3)独立性。用户之间可以相互独立操作,互不干扰。系统保证各用户程序运行的完整性,不会发生相互混淆或破坏现象。
    #   (4)及时性。系统可对用户的输入及时作出响应。分时系统性能的主要指标之一是响应时间,
    # 它是指:从终端发出命令到系统予以应答所需的时间。
    #分时系统的主要目标:对用户响应的及时性,即不至于用户等待每一个命令的处理时间过长。

    #实时系统
    #虽然多道批处理系统和分时系统能获得较令人满意的资源利用率和系统响应时间,
    # 但却不能满足实时控制与实时信息处理两个应用领域的需求。于是就产生了实时系统,
    # 即系统能够及时响应随机发生的外部事件,并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。
    #实时系统在一个特定的应用中常作为一种控制设备来使用。
    #实时系统可分成两类:
    #(1)实时控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时,要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据,
    #及时地对飞机或导弹进行控制,或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时,
    #也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据,然后控制相应的执行机构。
    #(2)实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时,
    #或当用于银行系统、情报检索系统时,都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。
    # 此类对响应及时性的要求稍弱于第一类
    #实时操作系统的主要特点:
    #(1)及时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成。
    #(2)高可靠性。需采取冗余措施,双机系统前后台工作,也包括必要的保密措施等。

    #通用操作系统
    #操作系统的三种基本类型:多道批处理系统、分时系统、实时系统。
    #通用操作系统:具有多种类型操作特征的操作系统。可以同时兼有多道批处理、分时、
    # 实时处理的功能,或其中两种以上的功能。

    #操作系统的进一步发展
    # 进入20世纪80年代,大规模集成电路工艺技术的飞跃发展,微处理机的出现和发展,掀起了计算机大发展大普及的浪潮。
    # 一方面迎来了个人计算机的时代,同时又向计算机网络、分布式处理、巨型计算机和智能化方向发展。
    # 于是,操作系统有了进一步的发展,如:个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等。

    # 个人计算机操作系统
    #个人计算机上的操作系统是联机交互的单用户操作系统,它提供的联机交互功能与通用分时系统提供的功能很相似。

    # 网络操作系统
    #   计算机网络:通过通信设施,将地理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来,
    # 实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统。
    #   网络操作系统:在原来各自计算机操作系统上,按照网络体系结构的各个协议标准增加网络管理模块,
    # 其中包括:通信、资源共享、系统安全和各种网络应用服务。


    #分布式操作系统
    #   表面上看,分布式系统与计算机网络系统没有多大区别。分布式操作系统也是通过通信网络,
    # 将地理上分散的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来,实现信息交换和资源共享,协作完成任务。——硬件连接相同。
    #   但有如下一些明显的区别:
    #   (1)分布式系统要求一个统一的操作系统,实现系统操作的统一性。
    #   (2)分布式操作系统管理分布式系统中的所有资源,它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调工作,
    # 并为用户提供一个统一的界面。
    #   (3)用户通过这一界面,实现所需要的操作和使用系统资源,至于操作定在哪一台计算机上执行,或使用哪台计算机的资源,
    # 则是操作系统完成的,用户不必知道,此谓:系统的透明性。
    #   (4)分布式系统更强调分布式计算和处理,因此对于多机合作和系统重构、坚强性和容错能力有更高的要求,
    # 希望系统有:更短的响应时间、高吞吐量和高可靠性。

    # 操作系统的作用
    #   现代的计算机系统主要是由一个或者多个处理器,主存,硬盘,键盘,鼠标,显示器,打印机,
    # 网络接口及其他输入输出设备组成。
    #   一般而言,现代计算机系统是一个复杂的系统。
    # 一 操作系统的作用:
    # 1:隐藏丑陋复杂的硬件接口,提供良好的抽象接口
    # 2:管理、调度进程,并且将多个进程对硬件的竞争变得有序
    # # 二 多道技术:
    # 1.
    # 产生背景:针对单核,实现并发
    # ps:
    # 现在的主机一般是多核,那么每个核都会利用多道技术
    # 有4个cpu,运行于cpu1的某个程序遇到io阻塞,会等到io结束再重新调度,会被调度到4个
    # cpu中的任意一个,具体由操作系统调度算法决定。
    # 2.
    # 空间上的复用:如内存中同时有多道程序
    # 3.
    # 时间上的复用:复用一个cpu的时间片
    # 强调:遇到io切,占用cpu时间过长也切,核心在于切之前将进程的状态保存下来,这样
    # 才能保证下次切换回来时,能基于上次切走的位置继续运行

    # == 进程
    # 进程的概念起源于操作系统,是操作系统最核心的概念,也是操作系统提供的最古老也是最重要的抽象概念之一。
    # 操作系统的其他所有内容都是围绕进程的概念展开的。
    #进程 :顾名思义,进程即正在执行的一个过程。进程是对正在运行程序的一个抽象。

    #什么是进程:
    # 狭义定义:进程是正在运行的程序的实例(an instance of a computer program that is being executed)。
    # 广义定义:进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元,
    # 在传统的操作系统中,进程既是基本的分配单元,也是基本的执行单元。

    #详情见景老师博客
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