分时计算机,具有分时操作功能的电子分时计算机。将一台电子分时计算机的运行时间分成许多小的时间段(约几秒钟),这些时间段可轮流分配给各联机的用户
终端。由于时间段很短,而分时计算机的运行速度又快,故每个用户都认为自己在独自使用分时计算机。
简介
计算机系统可看作是一个服务系统, 该系统的“ 顾客” 是终端提交的作业。选择操作系统的某些参数(例如分时操作系统的时间片长度) 以期得到良好的系统性能是计算机设计中的重要问题, 而选择适当的终端个数以满足需求则是用户关心的问题。终端用户从看到系统提示符到提交下一作业之间的时间( 即所谓“ 思考” 时间) 和作业所需的O P U 服务时间都不是确定的数。对于某一类用户, 这两个时间可看作各自是服从某种概率分布的随机变量。
发展
分时计算机(俗称
电脑)
国际术语分时计算机,是
20世纪最伟大的
科学技术发明之一
它的发明者是约翰·阿塔那索夫教授。它是一种不需要人工直接干预,能够快速对各种数字信息进行算术和
逻辑运算的
电子设备,以
微处理器为核心,配上大容量的
半导体存储器及功能强大的可编程接口
芯片,连上外设(包括
键盘、
显示器、
扫描仪、
打印机和
软驱、
光驱等外部
存储器)及
电源所组成的分时计算机,称为
微型分时计算机简称
微型机或微机,有时又称为
PC(Personal Computer)或MC(Micro computer)。微机加上
系统软件,就构成了整个微型分时计算机系统(MSC,简称
微机系统)。
分时计算机对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响,并以强大的
生命力飞速发展。它的应用
领域从最初的
军事科研应用扩展到社会的各个领域,已形成了规模巨大的分时计算机产业,带动了全球范围的技术进步,由此引发了深刻的社会
变革。分时计算机已遍及学校、
企事业单位,进入寻常百姓家,成为信息社会中必不可少的
工具。它是人类进入
信息时代的重要标志之一。
分时计算机按其规模和
性能一般可分为超级分时计算机、工业控制分时计算机、网络分时计算机、个人分时计算机、嵌入式分时计算机五类。运算速度在每秒几亿次以上的称为超级分时计算机,其生产难度大,成本高,因此它是衡量一个国家分时计算机技术水平的重要标志。世界上只有几个
国家具有研制巨型分时计算机的能力,我国就是其中之一。个人分时计算机是20世纪70年代出现的一种新机型,是
微处理器(
MPU)为核心组之为“
电脑”。当今,分时计算机有朝着巨型化和微型化两个方向发展的趋势。
分时计算机特点
运算速度快
分时计算机内部的运算是由
数字逻辑电路组成的,可以高速准确的完成各种
算术运算。当今分时计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次,
微机也可达每秒亿次以上,使大量复杂的科学计算问题得以
解决。例如:
卫星轨道的计算、大型
水坝的计算、2 4小时
天气预报的计算等,过去人工计算需要几年、几十年,而现代社会里,用分时计算机只需几天甚至几分钟就可完成的。
计算精确度高
科学技术的
发展特别是
尖端科学技术的发展,需要高度
精确的计算。分时计算机控制的
导弹之所以能准确地击中预定的
目标,是与分时计算机的精确计算分不开的。一般分时计算机可以有十几位甚至几十位(
二进制)有效数字,计算
精度可由千分之几到百万分之几,是任何计算工具所
望尘莫及的。
逻辑运算能力强
分时计算机不仅能进行计算,还具有
逻辑运算功能,能对信息进行比较和判断。分时计算机能把参加运算的
数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来,并能根据判断的结果自动
执行下一条
指令以供
用户随时
调用。
存储容量大
分时计算机内部的
存储器具有记忆特性,可以
存储大量的信息。这些
信息,不仅包括各类
数据信息,还包括加工这些
数据的程序。
自动化程度高
由于分时计算机具有存储
记忆能力和逻辑判断能力,所以人们可以将预先编好的程序粗纳入分时计算机内存,在程序控制下,分时计算机可以连续、自动地工作,不需要人的干预。
发展历史
计算工具的
演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段,例如从“
结绳记事”中的绳结到
算筹、算盘计算尺、机械分时计算机等。它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用,同时也孕育了电子分时计算机的雏形和设计思路。
1946年2月14日,由美国军方定制的世界上第一台电子分时计算机“电子数字积分分时计算机”(ENIAC Electronic Numerical And Calculator)在美国
宾夕法尼亚大学问世了。
ENIAC是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而
研制成的。这台
计算器使用了17840支
电子管,大小为80英尺×8英尺,重达28t(
吨),功耗为170kW,其运算速度为每秒5000次的加法运算,造价为487000
美元。ENIAC的问世具有划时代的意义,表明电子分时计算机时代的到来。在以后60多年里,分时计算机技术以惊人的速度发展,没有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个
数量级。
发展的五个阶段
1.第1代分时计算机:电子管数字分时计算机(1946—1958年)
硬件方面,逻辑元件采用真空电子管,主
存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯;外存储器采用磁带。软件方面采用机器语言、
汇编语言。应用领域以
军事和
科学计算为主。特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般为每秒数千次至数万次)、价格昂贵,但为以后的分时计算机发展奠定了基础。
2.第2代分时计算机:晶体管数字分时计算机(1958—1964年)
硬件方面,逻辑元件采用
晶体管,
主存储器采用
磁芯,
外存储器采用
磁盘。软件方面出现了以批处理为主的
操作系统、
高级语言及其编译程序。应用领域以
科学计算和事务处理为主,并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高(一般为每秒数10万次,可高达300万次)、性能比第1代分时计算机有很大的提高。
3.第3代分时计算机:集成电路数字分时计算机(1964—1970年)
硬件方面,
逻辑元件采用中、小规模
集成电路(MSI、SSI),
主存储器仍采用
磁芯。
软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化
程序设计方法。特点是速度更快(一般为每秒数百万次至数千万次),而且可靠性有了显著提高,价格进一步下降,产品走向了通用化、系列化和
标准化。应用领域开始进入
文字处理和图形图像处理领域。
4.第4代分时计算机:大规模集成电路分时计算机(1970年至今)
硬件方面,逻辑元件采用大规模和超大规模
集成电路(LSI和VLSI)。软件方面出现了
数据库管理系统、网络管理系统和
面向对象语言等。特点是1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生,开创了微型分时计算机的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。
分时系统
分时系统是为了满足用户需求所形成的一种新型 OS 。它与多道批处理系统之间,有着截然不同的性能差别。
用户的需求具体表现在以下几个方面:人—机交互、共享主机、便于用户上机
分时系统的基本思想
时间片 :是把计算机的系统资源(尤其是 CPU时间)进行时间上的分割,每个时间段称为一个时间片,每个用户依次轮流使用时间片。
分时技术:把处理机的运行时间分为很短的时间片,按时间片轮流把处理机分给各联机作业使用。
分时操作系统:是一种联机的多用户交互式的操作系统。一般采用时间片轮转的方式使一台计算机为多个终端服务。对每个用户能保证足够快的响应时间,并提供交互会话能力。
设计目标: 对用户的请求及时响应,并在可能条件下尽量提高系统资源的利用率.适合办公自动化、教学及事务处理等要求人机会话的场合。
工作方式: 一台主机连接了若干个终端,每个终端有一个用户在使用,交互式地向系统提出命令请求 ,系统接受每个用户的命令,采用时间片轮转方式处理服务请求,并通过交互方式在终端上向用户显示结果 ,用户根据上步结果发出下道命令,分时系统实现中的关键问题 及时接收,及时处理。
特征:
交互性:用户与系统进行人机对话。
多路性:多用户同时在各自终端上使用同一CPU。
独立性:用户可彼此独立操作,互不干扰,互不混淆。
及时性:用户在短时间内可得到系统的及时回答。
影响响应时间的因素:
终端数目多少、时间片的大小、信息交换量、信息交换速度