操作系统概述：多道批处理与系统目标

"多道批处理系统-操作系统第一章" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它是一组控制和管理硬件及软件资源的程序集合，扮演着计算机系统的"管家"或"CEO"的角色。操作系统的主要任务包括调度作业、提高资源利用率、提供用户接口、管理硬件资源以及实现计算机功能的扩展和开放性。 在早期的计算机操作方式中，用户需要具备专业的计算机知识，直接与硬件交互，这种方式被称为人工操作方式。这种方式效率低下，CPU经常处于等待人工操作的状态，并且资源由单个用户独占。为了提高效率，发展出了脱机输入输出方式，通过外围机处理输入输出，但仍然存在资源利用率不高的问题。 随着技术的进步，单道批处理系统应运而生。在这种系统中，多个作业被组织成一个作业队列，由监督程序（Monitor）控制，这些作业顺序轮流使用CPU，从而提高了CPU的利用率。尽管如此，由于每次只有一个作业在执行，因此从宏观上看，作业呈现并发状态，但从微观上看，它们实际上是串行执行的。 多道批处理系统进一步改进了这一模式，计算机中可以同时有多个作业在运行。宏观上，多个作业并行执行，比如一个作业在进行输入，另一个作业在CPU中运行，还可能有作业在进行输出。然而，从微观上看，这些作业仍会按顺序轮流使用CPU和其他资源，这是因为资源的访问是互斥的。这种系统极大地提升了计算机资源的使用效率，减少了CPU的空闲时间。 操作系统不仅提供了用户与硬件之间的接口，使得用户可以通过图形界面、命令行或者系统调用来操作计算机，还负责管理如CPU、内存、输入/输出设备等硬件资源，以及文件等软件资源。操作系统通过资源分配和调度策略，确保了多个并发作业的公平性和效率。 操作系统的目标包括方便性、有效性、可扩充性和开放性。方便性体现在操作系统简化了用户与计算机的交互；有效性则在于优化资源的使用，提高系统的整体性能；可扩充性意味着操作系统能够适应新的硬件和软件需求；开放性则确保了不同硬件平台上的软件兼容性。 操作系统的发展历程体现了计算机技术的不断进步和对效率、便利性的追求。从早期的人工操作方式到现在的多道批处理系统，再到后来的分时系统、实时系统、网络操作系统和分布式系统，操作系统始终是推动计算机技术发展的重要驱动力。通过学习操作系统，我们可以深入理解计算机的工作原理，提升软件开发和系统设计的能力。