操作系统提升处理器利用率：多道程序设计技术解析

本文主要介绍了多道程序设计技术在提高资源利用率中的作用，以及操作系统的基本概念、发展历程和主要功能。 操作系统是计算机系统的核心组件，它负责管理和控制计算机的硬件资源，如处理器、内存、磁盘等，并为用户提供方便、高效且安全的环境。通过多道程序设计技术，操作系统可以同时调度多个作业，显著提高处理器的利用率，从而提升整个系统的效率。 以文中给出的例子为例，当只有一个作业（作业1）运行时，处理器利用率仅为35%。但采用多道程序设计，同时调度作业1和作业2，处理器利用率提高到63%，这是因为两个作业的计算部分在处理器上交替执行，减少了处理器空闲的时间。 操作系统的主要功能包括： 1. **处理机管理**：负责分配和调度处理器资源，确保多个进程的并发执行，如采用FCFS（先来先服务）、SJF（短作业优先）等调度算法。 2. **存储管理**：管理内存资源，如采用分页、分段或段页式内存管理，实现虚拟内存，避免物理内存不足的问题。 3. **设备管理**：控制I/O设备，通过中断机制和DMA（直接内存访问）技术提高设备利用率。 4. **文件管理**：管理磁盘上的文件，实现文件的创建、删除、读写等操作，并提供文件的保护和备份机制。 5. **用户接口**：提供命令行界面和图形用户界面（GUI），使用户能够方便地与操作系统交互，执行各种任务。 操作系统的发展经历了从单道批处理到多道批处理，再到分时系统、实时系统和现代的网络及分布式操作系统。常见的操作系统有微软的Windows系列、UNIX家族、Linux等。操作系统不仅提供了基本的系统调用接口，还支持多任务和多用户环境，使得用户可以同时进行多项工作。 学习操作系统需要深入理解其原理，通过阅读教材和参考书籍，结合实验教学，掌握处理机调度、存储分配、设备分配、文件系统设计等关键知识点。同时，积极思考、加强交流和实践是学习操作系统的重要方法。 操作系统作为专业核心课程，对于计算机科学和技术的学习者来说至关重要，因为它不仅是考研的重点，也是实际技术开发的理论基础。通过深入学习，学生可以更好地理解和应用操作系统，为解决实际问题打下坚实的基础。