多道批处理系统

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我们在处理很多事务时,常常把许多事务集中在一起处理,这样做的目的是为了提提高处理效率。计算机中为了提高处理效率,也把很多任务集中在一起,这就是批处理。多道批处理系统,属于批处理操作系统中的一种,早在20世纪60年代就已经出现,但至今它仍是三大基本操作系统类型之一,用来提高CPU、内存和I/O 设备的利用率,增加系统吞吐量。

基本概念

批处理,是指脱机方式下,在系统中配上监督程序,用户将作业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,由操作系统控制它们自动运行完成作业。

在单道批处理系统中,内存中只有一道作业。在多道批处理系统中,内存中有多道作业,引入多道批处理技术后,用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列,成为“后备队列”;然后,由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存,按照先来先服务原则排列作业执行顺序,当一道作业完成后,由下一道作业紧接着该道作业使用设备,这样,系统资源的利用率就提高了。

应用范围

多道批处理系统可充分利用系统资源,提高系统处理效率。

使用方法及步骤

  1. 将要处理的作业分成组按照先来先服务原则排好序列;
  2. 选择若干个任务调到工作空间执行
  3. 当一个任务使用完某种资源后,执行下一个任务使用该资源,同时该任务使用其他资源继续执行
  4. 重复步骤3直到所有执行完毕

应用案例

应用1-工厂多道流水线的使用安排

案例:某药物生产工厂有多道流水线,有药物生产流水线,质量检验流水线,包装流水线,各自负责不同的功能。生产需要的原料、设备和生产人员都准备好了。为了减少生产人员走动,同时提高生产线的药物生产率,问应该如何安排流水线的使用才能提高生产效率和人员设备的利用率?

解决方案:

  1. 选择若干原料放在药物生产流水线生产,当生产线的第一个原料最终变成目标药物后,进入质量检验流水线;
  2. 根据药物生产流水线的设备空位,选择若干原料再进行生产,此时质量检验流水线对上一批生产出的药物进行质检,质检完毕,药物进入包装流水线;
  3. 包装流水线的生产人员对药物进行包装,此时药物生产线和质检线继续处理药物原料和药物成品
  4. 达到生产指标或下班时间,则停止所有生产线的运作

这里的批处理体现在每次处理的不是一个产品,而是一批产品。多道批处理体现在这里有三个流水线,每条处理线提供的资源不同,各自利用其资源完成各自的工作。

可以体现的计算思维

多道批处理系统将空闲的资源在其他任务执行的时间段利用起来,多个任务同时进行,提高了资源的利用率和完成效率,体现了计算思维的规划和优化特点,是解决多道任务执行顺序的好方法。