单道批处理系统

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我们在处理一些事物时,为了提高效率,往往集中几点事情一起处理。例如,你去图书馆借书,一次会借好几本,而不是每次只借一本。这就是批处理的思想。单道批处理系统,属于批处理操作系统中的一种,是早期人们为了充分利用计算机,减少其空闲时间而提出的一种操作系统,主要用于提高CPU利用率。

基本概念

批处理,就是计算机把用户要求它完成的任务按照它们的性质分组(或分批),再成组(或成批)地提交给计算机系统,之后就不再干预,由操作系统控制这些人物自动运行完成。每次只能处理任务,这就称为单通道,故该操作系统被称为单道批处理系统。

早期的批处理系统属于单道批处理系统,其目的是减少作业间转换时的人工操作,从而减少CPU的等待时间。它的特征是内存中只允许存放一个作业,即当前正在运行的作业才能驻留内存,作业的执行顺序是先进先出,即按顺序执行。

应用范围

单道批处理系统可应用于使用者数量较多而可用资源只有一个的情况

使用方法及步骤

  1. 将要处理的作业分成组排好序列;
  2. 将作业送入工作空间,让其自动处理;
  3. 当一组作业执行完毕,将下一组作业送入机器;
  4. 重复步骤3直到作业执行完毕

应用案例

应用1-现代打印机批量打印

案例:大学新生到大学注册报道时会收到有关大学的资料。由于新生人数多,校学生会负责打印的学生都没有足够的时间来一个人打印一份。这个时候可以怎么办?

解决步骤:

  1. 使用软件打开资料,检查好资料排版;
  2. 打开软件的打印设置功能,设置打印份数;
  3. 选择打印机,打印;
  4. 打印期间学生可以干其他事情直到资料打印完毕。

这个过程中很多份的打印任务打包成一起处理了,这个就是批任务,而打印机是操作系统,一次只能打印一份,但是所有的打印任务全部处理完才能结束。

应用2-自助取票机自助取票

案例:现在电影院越来越多,影院之间的竞争愈发激烈。如何减少人工成本,提高取电影票的效率,从而提高影院的利润呢?

解决步骤:

  1. 购买一台自助取票机
  2. 将自助取票机放在影院门口,影院营业时间开始前启动取票机
  3. 看电影的人按照先来先使用的原则排成一队站在取票机前
  4. 看电影的人按照取票机提示取票的操作步骤使用取票机,取完票后离开,下一个继续同样的操作

这个过程中排队的人就是累积的任务,自动取票机就是操作系统,每次处理一个人的票,但是能连续不断处理,直至所有人的票都取到。

应用3-火车站候车时间规划

案例:每年过年前夕总会有很多人需要坐火车回家,每个人的起点和终点可能相同,也可能不同,怎么做才能保证火车站人流的有序流动?

解决步骤:

  1. 建立一个网站,用来出售不同时间段不同起始点的火车票。网站有火车的车次、可达的车站和出发的车站,火车车次运行时间,出发时间和到达时间,座位类型以及票价
  2. 用户根据自身的需要,选择出发车站和到达车站,车次运行时间,出发时间,座位类型后付款购买车票
  3. 用户提前到取票窗口取票;
  4. 用户根据自身选择的时间以及火车规定的提前候车时间,在火车车次出发前到达火车站,确认候车地点,等待目标车次的到来即可

用户订票的信息打包成一个批任务发送给取票系统,再由取票系统拿到实际车票。这样,一个人的购票就不是订票再取票才能完成,而是很多人的订票信息被批处理了,然后取票时也是批处理。

可以体现的计算思维

现代打印机批量打印、自助取票机取票和火车站候车时间规划都体现了计算思维的优化思想,应用了单道批处理系统的分组、任务自动执行的思想,提高了任务的执行效率,减少了人力成本,是优化思维的一大应用。