多道批处理

多道程序设计技术和多道批处理是计算机科学领域中的重要概念，它们对于提高计算机系统的效率和性能有着重要的意义。

本文将对多道程序设计技术和多道批处理进行深入探讨，包括其定义、原理、优缺点以及在计算机系统中的应用等方面。

一、多道程序设计技术的定义及原理多道程序设计技术是指在计算机系统中，允许多个程序同时进入内存并并行执行的技术。

其原理是通过将内存分成多个区域，每个程序都在自己的内存区域中运行，使得多个程序可以同时在计算机系统中执行。

这种技术能够提高计算机系统的利用率，减少资源的浪费，从而提高整体的性能。

二、多道程序设计技术的优缺点1. 优点：（1）提高系统资源利用率：多道程序设计技术允许多个程序同时在计算机系统中执行，可以更充分地利用系统资源，提高系统的资源利用率。

（2）提高系统的吞吐量：由于多个程序可以同时在计算机系统中执行，可以提高系统的吞吐量，从而提高系统的性能。

（3）提高用户的响应速度：多道程序设计技术能够减少用户等待程序执行的时间，提高用户的响应速度，提升用户体验。

2. 缺点：（1）资源竞争：由于多个程序共享系统资源，可能会产生资源竞争的问题，影响系统的稳定性和性能。

（2）调度复杂：多道程序设计技术需要进行复杂的调度和管理，需要一定的算法和机制来保证多个程序能够正常执行。

三、多道批处理的定义及原理多道批处理是指计算机系统能够自动地将多个作业按顺序提交给计算机系统执行的技术。

其原理是通过作业调度程序将多个作业按顺序加载到内存中并执行，当一个作业执行完成后，系统自动加载下一个作业，实现作业的连续执行。

这种技术能够提高计算机系统的利用率，提高作业的执行效率。

四、多道批处理的优缺点1. 优点：（1）提高系统利用率：多道批处理能够连续地执行多个作业，提高系统的利用率，减少资源的浪费。

（2）减少用户等待时间：多道批处理能够自动地加载和执行作业，减少用户等待的时间，提高用户体验。

2. 缺点：（1）作业之间的竞争：多道批处理可能会导致作业之间的资源竞争，影响系统的稳定性和性能。

程序 A 程序 B 程序 C 程序 D 调度 程序
程序 A
（c）四道程序运行情况
(b ) 四 道 程 序 运 行 情 况
四.多道批处理系统的特征
(1)多道性：在内存中同时驻留多道程序，它们并 发执行，以提高系统的资源利用率和系统的吞 吐量。 (2)无序性：作业的执行顺序与作业进入系统的先 后顺序没有严格的对应关系。 (3)调度性：作业从提交到运行完成需要经过两次 调度，即作业调度和进程调度。 P7
1.4.3 设备管理功能 1.
在 I/O 设备和 CPU 之间引入缓冲有效地缓和 CPU 和 I/O 设备速度不匹配的矛盾，提高 CPU 的利用率，进而 提高系统吞吐量。 （单缓冲机制、能实现双向同时传送数据的双缓冲 机制、能供多个设备同时使用的公用缓冲池机制） 2. 设备分配 3. 设备处理
1.4.4
上次课堂内容回顾
1、用户可以通过哪些方式来使用计算机？
2、操作系统管理着哪些资源？ 3、单道批处理系统和多道批处理系统的区 别是？
1.2.4 多道批处理系统
一. 多道程序设计的基本概念
后备队列:用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一 个队列.
由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个 作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。
(3) 及时性。
(4) 交互性。 (5) 可靠性。
1.3
操作系统的基本特性
1.3.1 并发(Concurrence) 并行性：是指两个或多个事件在同一时刻发生。 并发性：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，并发性是指在一段时间内，宏 观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，
虽然它们可以提供给多个进程 ( 线程 ) 使用，但为使所

宏观上并行运行：都处于运行状态，但都未运行完；
微观上串行运行：各作业交替使用CPU；
操作系统引论
•多道批处理的运行优缺点分析：
例如有甲、乙两道程序，如果让一道程序独占计算机单道运行时要花去一个小时， 而此时处理器的利用率为30％，粗略地说，甲(或乙)一道程序执行时所需要的处 理器时间为： 1小时×30％＝18分钟
对I/O为主的作业，CPU空闲。 解决办法：使多道程序同时进入内存运行，提高资源利 用率，即采用多道程序系统。
操作系统引论
1.3.2 多道批处理方式(Multiprogrammed Batch Processing ) 多道批处理是为了提高CPU的利用率而设计的一种管 理方式，它是单道批处理方式的一种改进形式。它允许多 道作业同时进入内存，共同使用CPU进行运算。这里突出 了一种全新的设计思想——多道程序设计的思想，即允许 多个作业按交替方式或者并行方式运行。通常，将采用这 种方式运行的程序称作“并发”程序。 并发（Concurrent）程序， 是既可以并行运行，也 可以交替运行的程序。在单处理机的系统中，它们的运行 只能是交替地进行，但是从宏观上看，它们的运行是并行 的；只有在多处理机系统中，这些并发程序才能够真正并 行地运行。
操作系统引论
早期批处理系统
卡 片 阅 读 机
卡片
磁带机
打 印 机
IBM 1401
IBM 7094
IBM 1401
输入磁带
输出磁带
Operating System 操作系统引论
•多道批处理的运行特点：
多道：内存中同时存放几个作业；
多道指某个作业占用CPU，若由于某种原因暂时不 用CPU 则系统让第二个作业占用CPU

操作系统发展史操作系统发展史引言：操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，扮演着管理计算机硬件资源和提供用户界面的关键角色。

本文将介绍操作系统的发展历程，从最早的批处理系统到现代的分布式操作系统。

一、早期批处理系统早期的计算机系统没有操作系统，用户需要手动控制硬件设备执行指令。

随着计算机技术的发展，批处理系统应运而生。

批处理系统允许用户通过批处理作业提交一系列任务，由计算机自动按顺序执行。

1.1 第一代计算机的批处理系统第一代计算机的批处理系统使用纸带和穿孔卡片作为输入输出设备，通过物理方式执行指令。

这种系统需要用户手动装载和运行程序，效率低下。

1.2 第二代计算机的批处理系统第二代计算机采用磁带和磁盘作为输入输出设备，通过随机存取方式执行指令。

这种系统使用作业控制语言（JCL）控制作业流程，提高了系统的效率和可靠性。

二、多道批处理系统多道批处理系统是对批处理系统的改进，允许多个作业同时在计算机上执行，提高了计算机的利用率。

2.1 分时操作系统分时操作系统是多道批处理系统的一种扩展，可以让多个用户同时通过终端访问计算机系统。

分时系统为每个用户分配时间片，使用户感觉到他们独占了整个计算机系统。

2.2 虚拟内存系统虚拟内存系统是多道批处理系统的另一个重要改进。

它在磁盘上创建一个虚拟地质空间，将物理内存和磁盘空间结合起来，使得用户程序可以超过物理内存的大小运行。

三、个人计算机操作系统随着个人计算机的普及，需要一种适合个人使用的操作系统。

个人计算机操作系统通常具有图形用户界面、易用性和资源管理等特点。

3.1 DOSIBM的DOS（Disk Operating System）是最早广泛应用于个人计算机的操作系统。

DOS使用命令行界面，用户通过键入命令来操作计算机。

3.2 WindowsMicrosoft的Windows是目前个人计算机最主流的操作系统。

Windows具有直观的图形用户界面和广泛的应用程序支持，成为个人计算机领域的领导者。