南京大学：《操作系统》课程教学资源（PPT课件）第一章（1.6）多道程序设计与操作系统的形成

1,2.3多道程序设计与操作系统的形成 1.2.3.1多道程序设计 1.多道程序设计的概念 多道程序设计 Multiprogramming)是指 允许多个程序同时进入一个计算机系统的 主存储器并启动进行计算的方法。 从宏观上看 从微观上看 引入多道程序设计技术的根本目的是提高 分发挥系统部件的

1.2.3 多道程序设计与操作系统的形成 • 1.2.3.1 多道程序设计 • 1. 多道程序设计的概念 多道程序设计(Multiprogramming)是指 允许多个程序同时进入一个计算机系统的 主存储器并启动进行计算的方法。 • 从宏观上看: • 从微观上看: • 引入多道程序设计技术的根本目的是提高 CPU的利用率，充分发挥系统部件的并行 性

多道程序设计技术提高资利 用率和系统吞吐率的原理 例如计算某个数据处理问题,要求从输 入机(速度为6400字符/秒)输入500个字 符,经处理(费时52毫秒)后,将结果(假 定为2000个字符)存到磁带上(磁带机速度 为10万字符/秒),然后,再读500个字 符处理,直至所有的输入数据全部处理 完毕

多道程序设计技术提高资源利 用率和系统吞吐率的原理 • 例如计算某个数据处理问题，要求从输 入机(速度为6400字符／秒)输入500个字 符，经处理(费时52毫秒)后，将结果(假 定为2000个字符)存到磁带上(磁带机速度 为10万字符／秒)，然后，再读500个字 符处理，直至所有的输入数据全部处理 完毕

图4单道算题运行时处理器的使用效率 130150 280300 输入机 处理器 磁带机

图1-4 单道算题运行时处理器的使用效率 78 输入机 处理器 磁带机 130 150 228 280 300 378 430 450 时 间

上述例子说明单道程序工作时,计算机系统的 各部件的利用率没有得到充分发挥。为了提高 效率,我们考虑让计算机同时接受两道算题, 当第一道程序在等待外围设备的时候,让第 道运行,降低了CPU空等时间,那么处理器的 利用率显然可以有所提高。例如,计算机在接 受上述算题时还接受了另一算题:从另一台磁 带机上输入2000个字符,经42毫秒的处理后, 从行式打印机(速度为1350行/分)上输出两行

• 上述例子说明单道程序工作时，计算机系统的 各部件的利用率没有得到充分发挥。为了提高 效率，我们考虑让计算机同时接受两道算题， 当第一道程序在等待外围设备的时候，让第二 道运行，降低了CPU空等时间，那么处理器的 利用率显然可以有所提高。例如，计算机在接 受上述算题时还接受了另一算题：从另一台磁 带机上输入2000个字符，经42毫秒的处理后， 从行式打印机(速度为1350行／分)上输出两行

图15两道算题运行时处理器的使用效验0 130150 280300 378 处理器 磁带机 磁带机

图1-5 两道算题运行时处理器的使用效率 78 输入机 处理器 磁带机 130 150 228 280 300 378 430 450 时 间 磁带机 打印机 P1 P2 P1

52/(78+52+20)≈35% (52+42)/150≈63

52 /（78十52十20）≈ 35% （52+42）/ 150 ≈ 63％

采用多道程序设计方法后,提高 了效率,即增长了单位时间的算 题量,但是,对于每一道程序来 说,却延长了计算时间。所以, 多道程序设计技术提高资源利用 率和系统吞吐率是以牺牲用户的 响应时间为代价的

• 采用多道程序设计方法后，提高 了效率，即增长了单位时间的算 题量，但是，对于每一道程序来 说，却延长了计算时间。所以， 多道程序设计技术提高资源利用 率和系统吞吐率是以牺牲用户的 响应时间为代价的

操作系统中引入多道程序设计的好处 是提高了CPU的利用率, 是提高了内存和O设备的利用率, 是改进了系统的吞吐率, 四是充分发挥了系统的并行性 其主要缺点是:作业周转时间延长

操作系统中引入多道程序设计的好处： 一是提高了CPU的利用率， 二是提高了内存和I/O设备的利用率， 三是改进了系统的吞吐率， 四是充分发挥了系统的并行性。 其主要缺点是:作业周转时间延长

多道程方设计系红与多重理 系统( Multiprocessing 多重处理系统是指配置了多个物 理CPU,从而能真正同时执行多 道程序的系统。当然要有效地使 用多重处理系统,必须采用多道 程序设计技术;反过来,多道程 序设计不一定要求有多重处理系 统支持

多道程序设计系统与多重处理 系统(Multiprocessing) 多重处理系统是指配置了多个物 理CPU，从而能真正同时执行多 道程序的系统。当然要有效地使 用多重处理系统，必须采用多道 程序设计技术；反过来，多道程 序设计不一定要求有多重处理系 统支持

2.多道程厅设计的实现一 实现多道程序设计必须妥善地解决三个 题 ·存储保护与程序浮动 处理器的管理和调度; 系统资源的管理和调度

2. 多道程序设计的实现 • 实现多道程序设计必须妥善地解决三个问 题： • 存储保护与程序浮动； • 处理器的管理和调度； • 系统资源的管理和调度