操作系统简介,中断，通道,调度算法
1.什么是操作系统？
操作系统（英语：operating system，缩写作 OS）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。（来源于百度）
2.现代计算机系统？
现代操作系统多以多道程序设计技术。硬件作出两个支持：中断系统（重点）和通信技术
3.什么是中断系统？
对异步事件的相应
响应同时保护cpu状态（主要为了重新启动）
自动转入中断处理程序
4.通道技术
为了获得cpu最高与外设的并行能力，引入了通道结构。通道技术又被称为i/o处理机。
作用是：通道技术实现了i/o系统的独立性和各个部件的并行性。（可以理解为不同的cpu主存可以通过不同的通道，执行不同的通道指令，控制控制器执行不同操作）
通道是一种通过执行通道程序管理I/O操作的控制器，它使主机（CPU和内存）与I/O操作之间达到更高的并行程度。由于它的任务是管理实现输入/输出操作，提供一种传送通道，所以将这种部件称作“通道”。
CPU把数据传输功能下放给通道，这样，通道与CPU分时使用内存（资源），就可以实现CPU与外设的并行工作。
在采用通道方式的指令系统中:
- 除了供CPU编程使用的机器指令系统外，
- 还设置另外供通道专用的一组通道指令，
用通道指令编制通道程序，存入存储器。
- 当需要进行I/O操作时，CPU只需启动通道，然后可以继续执行自身程序
- 通道则执行通道程序，管理与实现I/O操作。
整个系统分为二级管理:
- 一级是CPU对通道的管理
- 二级是通道对设备控制的管理。
简单理解：通道就是可以通数据的CPU发出一条通道命令，然后由通道和外设交换数据，之后CPU就做其它的事情，通道和外设交换完数据后再向CPU汇报，CPU再处理
5.cpu和通道的关系
cpu和通道的关系是主从关系。
当允许程序要求进行数据传输时，cpu向通道发送i/o指令，命令通道工作
6.什么是陷入
由cpu内部事件引起的中断，叫做内中断或者陷入，通常往往是指令错误，运算过程中出现异常
7.多道程序设计实现的目的是什么？
为了提高cpu与外部设备更高的并行能力。
8.多道程序设计的实现必须解决的问题？
程序存储的内存保护和地址的重定向
处理机的管理与调度
资源管理与分配
9.多道程序的设计特点？
宏观上是并行，因为它们像是在同时运行，分配时间片；
微观上来说是串行，因为在一台处理上，同一时刻只能处理同一条指令
就是将cpu利用率增加到最大，我们有很多调度算法（根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法）
调度算法：
在操作系统中调度是指一种资源分配，因而调度算法是指：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。
对于不同的的系统和系统目标，通常采用不同的调度算法
例如，在批处理系统中，为了照顾为数众多的段作业，应采用短作业优先的调度算法；
又如在分时系统中，为了保证系统具有合理的响应时间，应当采用轮转法进行调度。
目前存在的多种调度算法中，有的算法适用于作业调度，有的算法适用于进程调度；但也有些调度算法既可以用于作业调度，也可以用于进程调度。
一、先来先服务和短作业（进程）优先调度算法
1. 先来先服务调度算法。先来先服务（FCFS）调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可用于e79fa5e98193e58685e5aeb931333365633837作业调度， 也可用于进程调度。FCFS算法比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。由此可知，本算法适合于CPU繁忙型作业， 而不利于I/O繁忙型的作业（进程）。
2. 短作业（进程）优先调度算法。短作业（进程）优先调度算法（SJ/PF）是指对短作业或短进程优先调度的算法，该算法既可用于作业调度， 也可用于进程调度。但其对长作业不利；不能保证紧迫性作业（进程）被及时处理；作业的长短只是被估算出来的。
二、高优先权优先调度算法
1. 优先权调度算法的类型。为了照顾紧迫性作业，使之进入系统后便获得优先处理，引入了最高优先权优先（FPF）调度算法。 此算法常被用在批处理系统中，作为作业调度算法，也作为多种操作系统中的进程调度，还可以用于实时系统中。当其用于作业调度， 将后备队列中若干个优先权最高的作业装入内存。当其用于进程调度时，把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程，此时， 又可以进一步把该算法分成以下两种：
1)非抢占式优先权算法
2)抢占式优先权调度算法（高性能计算机操作系统）
2. 优先权类型 。对于最高优先权优先调度算法，其核心在于：它是使用静态优先权还是动态优先权， 以及如何确定进程的优先权。
3. 高响应比优先调度算法
为了弥补短作业优先算法的不足，我们引入动态优先权，使作业的优先等级随着等待时间的增加而以速率a提高。 该优先权变化规律可描述为：优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间；即 =（响应时间）/要求服务时间
三、基于时间片的轮转调度算法
1. 时间片轮转法。时间片轮转法一般用于进程调度，每次调度，把CPU分配队首进程，并令其执行一个时间片。 当执行的时间片用完时，由一个记时器发出一个时钟中断请求，该进程被停止，并被送往就绪队列末尾；依次循环。 2. 多级反馈队列调度算法 多级反馈队列调度算法多级反馈队列调度算法，不必事先知道各种进程所需要执行的时间，它是目前被公认的一种较好的进程调度算法。 其实施过程如下：
1) 设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级。在优先权越高的队列中， 为每个进程所规定的执行时间片就越小。
2) 当一个新进程进入内存后，首先放入第一队列的末尾，按FCFS原则排队等候调度。 如果他能在一个时间片中完成，便可撤离；如果未完成，就转入第二队列的末尾，在同样等待调度…… 如此下去，当一个长作业（进程）从第一队列依次将到第n队列（最后队列）后，便按第n队列时间片轮转运行。
3) 仅当第一队列空闲时，调度程序才调度第二队列中的进程运行；仅当第1到第（i-1）队列空时， 才会调度第i队列中的进程运行，并执行相应的时间片轮转。
4) 如果处理机正在处理第i队列中某进程，又有新进程进入优先权较高的队列， 则此新队列抢占正在运行的处理机，并把正在运行的进程放在第i队列的队尾。
