(3) 当I/O操作完成(或出错)时，通道以中断方式中断 CPU正在执行的程序，请求CPU的处理
多道程序设计原理
第一章 操作系统概论
图 1.4 多道程序运行概念图
①
作 业 程 序A
③ I/O请求 ② 读/写数据 ⑦
主存缓冲区 ④
数据 通 道
磁带
作 业 程 序B ⑥
⑤ I/O结 束 中 断
主存
第一章 操作系统概论
B程序的执行顺序是：在设备DEV2上执行10秒、在CPU 上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、 在设备DEV2上执行10秒，共需要40秒时间。
计算在顺序环境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利 用率分别是多少？在并发环境下， CPU、设备 DEV1和DEV2的利用率分别是多少？
的程序， 它们二者相互依赖、相互促进 、 共同发展。
裸机（硬件）是僵尸，软件是幽灵.
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
三、在计算机系统中必须配备操作系统的目标
方便用户 提高计算机系统资源的使用效率
1.1 什么是操作系统
第一章 操作系统概论
操作系统是控制和管理计算机系统的硬件 和软件资源、合理地组织计算机工作流程 及方便用户使用的程序和数据的集合。
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统 1.2 多道程序设计的概念 1.3 操作系统的功能和主要特征 1.4 操作系统的结构 1.5 操作系统的分类
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
中央处理机（CPU）
内存
I/O设备（键盘、显示器、打字机、鼠标）
外部设备
存储设备（硬盘、软盘、光盘、磁带）
用户程序
中断机构（硬件） 判别中断类型 保 护 旧PSW 取 出 新PSW
第一章 操作系统概论
中断处理程序
取出中断码 分析中断原因
按不同原因 分别处理
取出旧PSW重新装 入，返回断点
旧PSW …
图 1.2 中断的处理过程
新PSW …
第一章 操作系统概论
中断的类型
在计算机系统中，一般将中断分为如下几种类型： (1) I/O中断。 这是外部设备完成了预定I/O操作或在I/O操
通道: 是一种专用部件，负责外部设备与内存之间信息的传输。 中断： 指主机接到外界的信号（来自CPU外部或内部）时，立即中止 原来的工作，转去处理这一外来事件，处理完后，主机又回到 原来工作点继续工作。
第一章 操作系统概论
现代操作系统是中断驱动的
中断指的是：
对异步或例外事件的一种响应；这一响应自动 地保存CPU状态以便将来重新启动；自动转入 中断处理程序。
计算机系统的层次结构
用户1 用户2
…
第一章 操作系统概论
用 户n
应用程序 语言处理程序
操作系统 硬件
图 1.1 计算机系统的层次结构
第一章 操作系统概论
操作系统是系统软件的重要组成部分
系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的 程序组成，用于计算机的管理、控制、维护，以 支持应用程序的运行。
操作系统、各种语言处理程序(汇编程序、编译 程序等、连接装配程序)、系统实用程序以及系 统维护程序等，都可算是系统软件，但是最为重 要、最为基本的系统软件便是我们所要讲的操作 系统。
其它设备（MODEM、通信口）
系统软件（操作系统、语言编译器、数据库管理系统）
应用软件 （CAD、MIS、用户自己开发的系统等）
工具软件（软、硬件检测疹断程序）
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
二、软件与硬件的关系
第一章 操作系统概论
硬件是计算机系统的基础， 软件是提高计算机系统效率和方便用户使用计算机
第一章 操作系统概论
操作系统作为资源管理器
操作系统的任务是如何在相互竞争的作业或程序之 间进行有效地控制和管理，使系统资源得到充分有 效的利用，实现对计算机系统工作流程的控制。
具体地说：
1. 跟踪资源状态。 2. 分配资源。 3. 回收资源。 4. 保护资源。
第一章 操作系统概论
操作系统作为虚拟机
操作系统是对硬件层的第一次扩充，它建立了一 种简单的高度抽象，使用户在使用计算机时可以 不涉及硬件细节。这种抽象就是为用户提供一台 等价的扩展计算机，即虚拟计算机，简称虚拟机。
第一章 操作系统概论
1.2 多道程序设计的概念
第一章 操作系统概论
两个重大的进展
60年代计算机硬件获得两个重大的进展： 通道技术和中断技术
第一章 操作系统概论
主存
行工作。
第一章 操作系统概论
设备 A
控制器
设备 B
设备 C
通道
控制器
设备 D
通道
控制器
设备 E
设备 F
控制器
设备 G
设备 H
第一章 操作系统概论
CPU和通道的通信
采用通道方式实现数据传输的过程如下：
(1) 当运行的程序要求数据传输时，CPU向通道发I/O指 令，命令通道工作
(2) 通道接收到CPU的I/O指令后，从内存中取出相应的 通道程序，通过执行通道程序完成I/O操作
宏观上并行：从宏观上看，它们在同时执行。 微观上串行：从微观上看，它们在交替、穿插地执
行，因为在任一时刻，在一台处理机上只能执行一 道程序的一条指令。
第一章 操作系统概论
思考题：
假定有两个程序A和B要执行。
A程序的执行顺序是：在CPU上执行10秒、在设备DEV1 上执行5秒、在CPU上执行5秒、在设备DEV2上执行10秒、 在CPU上执行10秒，共需要40秒时间。
作中出错所引起的中断。 (2) 程序中断。 这是由程序中的错误引起的中断。 (3) 硬件故障中断， 或称机器检验中断。 (4) 外中断。 外中断来自外部信号， 这些信号可能来自其它
机器。 外中断还包括时钟中断， 以及来自键盘的中断。 (5) 访管中断。 由机器中的访管指令引起的中断。
通道技术
通道又称I/O处 理机，代替CPU 对I/O操作进行 控制，实现CPU 与外部设备的并
第一章 操作系统概论
通道 作业程序 A 作业程序 B
通道开始动作 I/O 结束中断
时间
tt0Βιβλιοθήκη t1t2图 1.5 多道程序执行过程的时间图
第一章 操作系统概论
多道程序设计的特点
多道：即主存中有两道或两道以上的程序，它们都 处于执行的开始点和结束点之间，也就是说，它们 在任一时刻必处于就绪、 运行、 阻塞三种状态之 一。