第1章操作系统概论.docx
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第1章操作系统概论
第1章操作系统概论
本章学习目标
●掌握操作系统的定义及其在计算机系统中的作用。
●掌握操作系统的特征及其功能。
●了解操作系统的形成过程及其发展趋势，掌握批处理系统、分时系统和实时系统的特点。
●了解操作系统的设计结构。
●了解常见操作系统的特点。
本章概述
在现代计算机系统中，一个或多个处理器、主存、外存、网络接口以及各种不同的输入/输出设备共同协作，完成用户的各项需求。
用户需求的响应过程是十分复杂和关键的，对编写和监督管理上述各种部件的程序员能力要求极高。
为了将部分关键的操作封装起来，同时也达到简化程序员工作的目的，计算机体系中出现了操作系统这个软件层次。
它能在管理并正确使用上述部件的同时，为程序员提供一个通用的、相对简单的、能够驱动硬件工作的软件接口。
本章首先从操作系统的定义、特征、功能、设计目标、性能指标等方面阐述操作系统的概念。
然后从操作系统的发展分析操作系统的发展方向，由此引入不同结构的操作系统的性能比较与分析。
最后对最为流行的操作系统实例——Windows系列和Unix/Linux系统进行简要的介绍。
1.1操作系统的概念
1.1.1操作系统的定义
在现代计算机体系结构中，操作系统起着至关重要的作用。
如图1-1所示为操作系统在计算机体系结构中的位置。
操作系统是硬件之上的第一层软件，在操作系统之上的是各种应用程序。
其中每个层次又可以细分为更多的子层，如硬件层从底向上可分为物理设备、由各种寄存器和数据通道组成的微体系层以及主要由指令集组成的机器语言层，提供的是基本的计算资源。
应用程序层则通常是基于特定操作系统的、满足特定功能的、直接面向用户的软件，这些软件能够根据用户的具体需求申请特定的资源，并按照应用程序规定的方法来使用这些资源。
操作系统处于这两个层次之间，用来协调与控制应用程序对硬件资源的使用。
图1-1计算机体系结构
在当今社会，几乎每个人都与操作系统打过交道，但是要精确地给出操作系统的定义却并非易事。
由于每个人看待操作系统的角度不同，使用操作系统的目的不同，看到的操作系统也就表现出不同的特征。
下面我们将从不同角度来探讨这个问题，并总结操作系统的定义。
1.资源管理角度
从资源管理角度来看，操作系统可以被视为资源管理与分配器。
操作系统是硬件之上的第一层软件，可以与硬件直接交互，对硬件资源具有最直接有效的控制和管理权限。
同时，作为应用程序层的基础，操作系统又要为应用程序提供各种使用硬件的方法，即应用程序接口。
因此，这个层次的软件应该能够直接操控各种计算机资源。
计算机资源分为硬件资源与软件资源。
硬件资源是指作为计算机运算基础的所有物理设备，以及为方便用户所使用的鼠标、键盘、打印机等各种不同类型的外部设备。
这类资源使用特定的电子信号来指挥，由电子工程师设计并提供相应的驱动程序。
而在操作系统中则使用这些驱动程序以及特定的指令集来告知硬件如何工作，同时接收硬件发送来的反馈数据与状态信息。
根据硬件资源的功能不同，又将其分为处理器、存储器、I/O设备。
相应地，操作系统也针对不同类型的硬件专门规划了处理机管理模块、存储器管理模块以及I/O设备管理模块。
计算机的软件资源通常是指各种程序与数据资源，它们以程序的形式或各种不同类型的文件形式存放于外存上，操作系统要将其进行合理化存储，以保证空间利用率和读写效率之间的均衡与有效。
2.用户观点
从用户观点来看，操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口，该接口在使用便捷性、资源利用率方面表现突出。
由于操作系统是一般用户可以接触到的最底层的软件，只有通过它所提供的接口，用户才能使用各种硬件资源。
换句话说，操作系统将复杂的底层机器语言和操作屏蔽起来，并将常用操作和指令序列组合后以命令、系统函数调用、图形用户界面等方式呈现给用户，帮助用户以更安全、高效、便捷的方式使用系统资源。
因此我们称操作系统是一种人机交互接口。
在大型机和工作站端，这个接口除了能够帮助本机用户更方便地使用资源外，通常还肩负着为该用户与其他联机用户分配资源的重任。
而分配资源的最重要原则就是确保CPU时间、内存和I/O设备得到最充分的利用，以达到资源利用率最大化的目的。
3.机器扩充角度
由计算机所完成的工作，无论繁简，总是可以分解为各个不同硬件的序列性动作。
这些动作通过控制器命令来完成。
控制器命令有不同的种类，可以完成数据读写、磁头臂移动、磁道格式化、状态检测等不同工作。
每条控制器命令均需要读写特定位置的数据，并从中分析所要执行的动作和被操作的数据等信息，然后按照分析结果完成命令动作，最后反馈新的状态信息和返回值到指定位置。
显然，要求一般程序员使用控制器命令完成任务是不现实的，程序员需要的是高度抽象的、简单的操作方法。
基于上述原因，一个专门用来隐藏硬件的实际工作细节，并提供了一个可以读写的、简洁的命名文件视图的软件层次被引入了计算机体系结构中，这就是操作系统。
综上所述，操作系统就是一组管理与控制计算机软硬件资源并对各项任务进行合理化调度，并且附加了各种便于用户操作的工具的软件层次。
1.1.2操作系统的特征
操作系统种类繁多，但却有一些共同特征，这些特征也是操作系统这一软件层次与应用软件的区别所在。
现代操作系统都具有并发、共享、虚拟和异步特性，其中并发性是操作系统最重要的特征，其他三个特性均基于并发性而存在。
1.并发性
在说明什么是并发性之前，首先要区分两个概念：
并发和并行。
如果在一个时间段内发生了一个以上的事件，则称这几个事件具有并发性；而并行性指的是这多个事件在同一时刻点发生。
在不同类型的操作系统中，并发性的含义有一定的区别。
在单处理机系统中，每个特定时刻只能有一个程序占用CPU。
但一个较长的时间段可以被分为多个小的时间碎片，这些碎片可以按照一定的原则分发给多个不同的程序，使得在这个时间段内有多个程序得到一定程度的执行。
这些程序是具有并发性，不具有并行性的。
而在多处理机系统中，每个特定时刻有多个CPU可以使用，在这样的时刻点，多个可以独立运行的程序就能够并行执行。
2.共享性
操作系统中的共享指的是多个并发执行的程序能够按照一定的规则共同使用操作系统所管理的软硬件资源。
由于这些资源具有不同的使用要求，因此其共享方式也有所不同。
操作系统所管理的软硬件资源按照使用方式可以分为同时访问方式和互斥访问方式。
同时访问方式是指在一段时间内允许多个程序同时访问。
这里的“同时”指的是宏观上的一个“时间段”内的同时访问。
从微观上讲，这些程序可能是顺序或者轮替地使用该资源。
常见的使用同时访问方式进行共享的资源有磁盘、某些程序的公共缓冲区等。
互斥访问方式是指在一段时间内只允许一个程序访问的资源，而这类资源被称为临界资源。
临界资源通常需要较长时间来处理一个不可被中断的任务，例如打印机、某些程序的公用数据等。
当临界资源空闲时，会对到达的第一个资源请求给出回应，在处理该请求的过程中，若又有新的资源请求来到，则不会予以理会。
这种方法可以保证一个连续任务的无误处理，避免交叉打印或计算错误的发生。
3.虚拟性
这里所谓的虚拟性并不是虚拟机，而是将计算机体系结构中的各种物理设备映射为多个逻辑设备。
这种映射通常是利用分时共享的方式实现的，被映射的物理设备有多种，如内存、外设、CPU等。
每个不同的设备，由于其工作模式不同，所使用的映射方法也不尽相同。
使用虚拟存储器技术，可以将较小的物理内存“扩充”为较大的虚拟内存。
这种方法的核心思想就是仅将程序当前运行所需的数据和代码载入内存，当这个程序的一个相对独立的功能模块运行完成或暂时无法继续进行时，这个模块所对应的数据和代码将被暂存到外存的指定区域，其释放的内存空间将被重新分配给本程序的其他功能模块或其他应用程序的功能模块使用。
使用这种方法可以确保对空间有较大要求的应用程序也能正常运行于小内存的机器上。
类似地，虚拟处理器技术也利用了分时方法，且使用多道程序设计技术保证多道程序并发执行。
在一段时间内，CPU将分时间片处理多个程序请求，但提出这些请求的各个用户并不会感觉到有其他人和自己共用CPU时间，而是感觉自己独占了资源。
在硬件能力快速发展的今天，这种方法能够最大限度地发挥联网机器的效用，提高处理效率。
对设备的虚拟则是将一个物理设备映射为多个虚拟的逻辑设备，尽管进行不同程序处理的仍然是一台机器，但在用户感知上则是有多台机器同时进行数据处理。
这种映射的实现仍然依靠分时共享方法。
通过上面的介绍可以看出，虚拟特性的实现主要依靠分时共享方法和多道程序设计技术，通过虚拟操作系统可以将一个设备映射为多个，将一个设备的能力均分到不同的逻辑设备上，以便多用户共享资源。
虚拟方法不会造成多个用户长期等待其他用户的情况，同时也极大地提高了资源利用率。
4.异步性
异步性是指操作系统中的各个程序的推进次序无法预知。
异步性的产生是由现代操作系统的并发性引起的。
在并发执行的多个进程之间，何时能够获得所需资源，何时等待哪些进程释放资源，以及当前占有资源的进程何时释放资源等因素都是不确定的，因此用户是无法预知各个进程的执行时间。
异步性是现代操作系统的一个重要特征。
1.1.3操作系统的功能
现代操作系统的主要任务就是维护一个优良的运行环境，以便多道程序能够有序地、高效地获得执行，而在运行的同时，还应该尽可能地提高资源利用率和系统响应速度，并保证用户操作的方便性。
因此，操作系统的基本功能包括处理器管理、存储器管理、设备管理和文件管理。
此外，为了给用户提供一个统一、方便、有效地使用系统能力的手段，现代操作系统还需要提供一个友好的人机接口。
在互联网不断发展的今天，操作系统通常还具备基本的网络服务功能和信息安全防护等方面的支持。
1.处理器管理功能
处理器是计算机软硬件体系结构的心脏，是制约整个计算机体系性能的最重要器件，因此，处理器性能是否被充分发挥关系着整个计算机体系的性能。
操作系统的主要任务之一就是合理有效地管理处理器，使其在现有环境下尽可能地发挥最大功效，提供更高的处理效率。
处理器管理功能主要体现在创建、撤销进程，并按照一定的算法为其分配所需资源，同时还要管理和控制各用户的多个进程的协调运行，确保各个进程可以正确的通信。
在多道程序操作系统中，这些管理功能最终通过对进程的控制和管理来实现，而在具有线程机制的操作系统中，这些功能的实现还依赖于对线程的管理和控制。
2.存储器管理功能
存储器是用来存放程序和数据的容器，它是为计算机系统提供运作数据和具体指令序列的器件。
操作系统所管理的存储器包括内存、外存等，存储器管理的主要任务就是将各种存储器件统一管理，保证多道程序的良好运行环境，同时，还要兼顾内存利用率、逻辑上扩充内存的需求以及用户的感受，提供优良的控制、存取功能，为用户提供控制存储器的手段。
为了实现上述要求，存储器管理应该具有内存分配、内存回收、内存保护、地址映射和虚拟内存等功能。
（1）内存分配
内存分配是指为每道程序分配合适的内存空间，使其能在运行期间将运行所需数据放置在内存指定区域，以保证CPU能够顺利地获取指令并存取指定数据。
分配内存空间时应尽量提高内存内存的利用率，减少不可用内存空间。
此外，还应能响应正在运行的程序发出的动态空间申请，以便满足新增指令和数据对新空间的需求。
内存分配通常采用动态和静态两种方式。
静态分配方式指的是程序在装入内存时需要估计所需空间，一旦进入内存开始运行，就不能再申请新的空间，也不能将该程序所占用的空间“搬运”到其他位置，动态分配方式指的是尽管程序装入内存时申请了一定的空间，但在程序运行期间还可以为运行过程中所需的新的程序和数据再申请额外的空间，以满足程序空间动态增长的需要。
（2）内存回收
内存回收是指当程序运行完毕后，将各不程序在装入内存时所分配的空间重新置为空闲分区，并交由操作系统统一管理，以备其他程序申请使用。
在内存的分配和回收过程中，为了记录当前内存的使用和分配情况，操作系统通常还要配置内存分配数据结构，以便为后期分配和回收提供依据。
（3）内存保护
在多道程序环境中，为了保证每个用户的各个程序独立运行，不会相互影响，需要提供内存保护机制。
该机制的主要任务就是确保每道程序都在自己的内存空间中运行，决不允许任何程序访问或存取其他程序的非共享程序和数据。
内存保护机制的实现有多种方式，常见的一种处理方法是利用上下界限寄存器。
这两个寄存器中存放的数值是当前正在运行的程序的内存空间的起始地址和终止地址，每次当CPU要求访问某个地址的程序或数据时，操作系统会先利用上下界限寄存器与之相比较，若在这两个界限内，则可以正确访问，否则就拒绝此次的内存访问。
通过这种方式，可以确保在进程运行期间不会误访问无权限空间。
（4）地址映射
在多道程序环境中，每个程序都使用自己的独立空间。
这些空间分布于内存的不同位置，但每个程序员在编码时通常并不知道自己的程序进入内存后会被放置在什么位置，因此也不可能在程序中直接使用内存单元地址来操作所需的指令或数据。
为了解决这个矛盾，当前操作系统都提供了地址映射机制。
该机制的基本思想是将用户与内存分隔，即在程序员编码时，直接以“0”作为程序中出现的其他任何地址的初始位置，该位置被称为逻辑基址。
当该程序被编译和连接之后，形成可装入的可执行文件。
根据内存的使用情况，操作系统会在可执行文件真正装入内存时为其分配合适大小的空闲空间，此空间的初始位置称为物理基址。
当程序运行时，CPU需要查询某位置的数据或指令时，只需给出相对于逻辑基址的偏移量，操作系统就会根据逻辑空间内容的分布情况自动将该逻辑地址转换为内存中对应的物理地址。
地址映射功能需要硬件机构的协助，以保证数据的快速定位与存取。
（5）虚拟内存
虚拟内存技术在当今多数操作系统中都有涉及，它指的是利用特殊技术将磁盘的一部分空间实现较快的存取，从逻辑上扩充内存容量，使得用户感觉到内存的容量比实际物理内存所提供的空间要大。
这种方式可以提高多道程序的速度，提升系统吞吐量，获得更好的系统性能。
而为了实现虚拟内存，只需配置简单的内存扩充机制即可。
该机制的核心内容是请求调入功能和置换功能。
请求调入功能允许程序仅向内存装入保证启动的必需数据和指令，当程序在运行过程中需要新的数据和程序时，先中断自身运行，并向操作系统提出调入请求，由其从磁盘将所需数据和指令调入内存，然后继续从被中断的地方执行。
置换功能是指在操作系统将所需新数据或指令调入内存时，若发现内存空间不足，需要从正处于内存中的数据或程序中选择部分暂时不用的调出到磁盘上，腾出的空间则用来调入当前的急需数据。
3.设备管理功能
在计算机系统中，外围设备的地位举足轻重，它是用户直接接触的对象，可用来进行人机交互。
设备管理的主要作用是使用统一的方式控制、管理和访问种类繁多的外围设备。
设备管理功能主要体现在：
接收、分析和处理用户提出的I/O请求，为用户分配所需I/O设备，同时，还要做到尽量提高CPU和I/O设备利用率、I/O处理效率，为用户提供操控I/O设备的便捷界面和手段。
根据设备管理模块的功能要求，可以将其功能分为设备分配、缓冲管理、设备处理、虚拟设备等。
设备分配的主要功能是根据用户的I/O请求和系统的设备分配策略，从系统当前空闲资源中选择所需类型设备，并将其使用权限交付给用户。
如果I/O子系统中还包括通道和设备控制器，则设备分配还要负责选择空闲通道和控制器并交付用户使用。
缓冲管理的主要功能是合理组织I/O设备与CUP之间的缓冲区，并提供获取和释放缓冲区的有效手段。
在计算机系统中，凡是数据到达速度和离开速度存在差异的地方均可设置缓冲区以缓解速度矛盾，高速CPU和低速I/O设备之间就符合这个条件，并且由于二者的利用率关系到整个系统的处理效率和响应速度，因此在操作系统中均为其设置缓冲层次。
设置缓冲区的作用不仅体现在缓解速度矛盾上，还可以显著改善系统的性能。
常见的缓冲区机制有单缓冲机制、双缓冲机制、缓冲池机制等。
设备处理程序即通常所说的设备驱动程序，它是CPU和I/O设备之间的通信程序。
其工作过程如下：
当设备驱动程序接收到上层软件发送来的I/O请求时，要先检查其合法性，然后查看设备是否空闲、设备的工作方式等信息，接着，按照要求的参数格式向设备控制器发送具体的I/O命令，指挥控制器启动设备按照顺序完成指定动作。
为了保证通信，设备驱动程序还应能接收从控制器发来的中断请求，分析该中断请求的类型，接着启动处理该中断类型的相应中断处理程序，由其完成最终的处理过程。
如果是具有通道的操作系统，设备处理程序中还要配备根据用户请求构造通道程序的功能。
虚拟设备功能是通过特殊的虚拟技术实现的，该技术可以将一台物理设备虚拟为多台逻辑设备，每个用户使用一台逻辑设备，即将独占的物理I/O设备交由多个用户共享使用。
这种方法能够极大地提高I/O速度，改善设备利用率，对每个用户而言也感觉自身具有一台独享的物理设备，改善了用户请求的响应感受。
4.文件管理功能
在现代操作系统中，程序运行所需的代码和数据量十分庞大，而内存空间有限且无法长期保存信息，因此这些资源通常以文件形式存储在磁盘、光盘等外部介质上，只有在程序运行需要时才调入内存。
为了保证和核准用户可以正确使用这些资源，所有的操作系统都提供了文件管理机制。
其主要功能就是管理外存上的静态文件，提供存取、共享和保护文件的手段，以方便用户使用，同时禁止无权限用户对他人资源的误访问或者有权限用户对资源的误操作。
文件管理机制还要能有效地管理外存空闲区域，根据文件的大小为其分配和回收空闲区。
为了满足用户对响应时间的要求，文件管理机制还应实现目录管理，以便快速地定位文件。
文件管理机制能有效保护文件安全，提高资源利用率，为用户提供快速检索和使用文件的手段，是操作系统不可或缺的组成部分。
5.人机接口
为了更大程度地减少操作人员的次要工作、方便用户使用系统功能，现代操作系统无一例外地配置了用户界面，即所谓“用户与操作系统的接口”。
该接口分为图形用户接口、命令接口和程序接口三类。
图形用户接口使用文字、图形和图像来形成文件，同时使用各种图标将操作系统的多种类型的文件直观形象地表示出来。
使用时只需单双击鼠标左右键即可完成全部操作。
这种接口使得用户可以简单快捷地完成工作，即使是刚接触计算机的人员也能使用。
该接口的实现使得计算机在社会生活的多种领域得到广泛普及，计算机变得非常简单易用，甚至非计算机专业的人士也可以利用计算机的高速处理和运算能力加速本专业的工作流程。
因此，在上世纪最后的十年间，图形界面已经成为所有主流操作系统的必备模块。
命令接口是操作系统提供给用户的另外一种直接或间接控制自身工作的途径。
用户使用命令接口向自身工作发送命令，控制工作运行。
常见的命令接口有联机命令接口和脱机命令接口两种。
脱机接口为批处理用户使用，由一组作业控制语言组成。
作业控制语言可用来定义作业说明书。
由于当批处理作业运行时，用户不能直接与自身作业通信，只能由系统完成作业控制和管理，此时系统的控制和干预方法均来自于作业说明书。
联机命令接口为联机用户使用，由一组键盘指令和命令解释程序组成。
用户在使用联机命令接口时，需要利用键盘顺序输入多条指令。
而命令解释程序每接收到一条指令后就对其进行解释并执行。
命令接口的好处在于直接驱动和控制相关设备，能得到更高的执行效率。
程序接口是出现于应用程序中的接口，它用来保证用户程序能够获得操作系统服务，由一组系统调用组成。
这些系统调用均是完成某些具体系统功能的子程序，对用户而言，这些系统调用表现为对应的库函数，当用户需要使用系统功能时只需像使用一般函数那样调用这些库函数即可。
1.1.4操作系统的设计目标
现代操作系统的设计目标是有效性、方便性、开放性、可扩展性等特性。
其中有效性指的是操作系统应能有效地提高系统资源利用率和系统吞吐量。
方便性指的是配置了操作系统后的计算机应该更容易使用。
这两个性质是操作系统最重要的设计目标。
早期由于硬件的昂贵，设计人员更关注的是有效性，即使得系统中的资源利用率尽可能高。
但随着硬件价格的不断降低以及计算机在各领域的广泛使用，在当今主流的微型计算机系统中，尤其是个人用户计算机中，设计人员更关注的是方便性，以便非计算机专业人士也能正确地使用计算机。
开放性指的是操作系统应遵循世界标准规范，如开放系统互连OSI国际标准。
这是因为，随着Internet的快速发展，计算机操作系统早已从传统封闭的单机环境变为开放的多机环境。
为了使不同厂家生产的计算机和设备能够通过网络集成与共享，保证应用程序的可移植性和互操作性，操作系统必须提供统一的开放环境，遵循相同或相似的国际标准，这就要求操作系统要具有开放性。
可扩展性是指操作系统应提供良好的系统结构，使得新设备、新功能和新模块能方便地加载到当前系统中，同时也要提供修改老模块的可能，这种对系统软硬件组成以及功能的扩充保证称为可扩展性。
随着当今新型设备、新界面样式、新功能的不断快速涌现，可扩展性也早已成为操作系统的重要设计目标。
1.1.5操作系统的性能指标
操作系统性能的优劣显著影响用户工作的效率和成本，而衡量其性能优劣的指标有：
系统吞吐量、资源利用率、响应速度等。
系统吞吐量指的是在单位时间内系统所能处理的数据量，该指标可用来衡量系统的处理效率；资源利用率是指各类资源在单位时间内为用户工作所服务的比例，它表明资源能力利用是否合理；响应速度是指系统从接收到用户请求到完成请求处理、反馈响应信息的完整过程的速度，它的优劣大大影响到用户感受。
当操作系统采用较为合理的工作流程和资源管理方式时，就可以改善资源的利用率，加速程序运行，缩短响应时间，增加多道程序度，提高系统吞吐量。
1.2操作系统的形成和发展
操作系统作为一个系统软件，并不是和计算机硬件同时问世的，而是在长期的应用过程中逐步设计和改善，其设计不断汲取新的程序设计理念，随着用户的需求和硬件的变化不断发展而成的。
本节主要介绍操作系统的发展历程。
1.2.1人工操作阶段
在真正意义上的操作系统尚未出现时，第一代计算机就已经面世了。
其硬件采用数量庞大的真空管构造，体积极其巨大，占据了整个房间，处理速度却比现在的个人机慢百万倍以上。
当时并没有真正的程序设计语言，所有的程序设计均使用机器语言完成，需要使用插件板或穿孔卡片来记录程序，每个用户都需要使用人工操作的方式直接使用计算机硬件系统，将穿孔卡片装入专用的输入设备后，再手动启动将其输入计算机，最后再启动计算机处理数据。
很明显，在一个用户使用计算机时，其他用户只能等待，且由于真空管寿命有限，经常会出现一个用户工作还没完成，就由于真空管烧毁而作废，这些都大大延误了计算机对用户工作的处理能力。
在这种人工操作方式中，出现了两个严重问题。
第一，计算机由一个用户独占，除非该用户工作完成，下一个用户总是需要长期等待。
在计算机问世的最初阶段，人们甚至需要在墙上挂上计时表，以便预约计算机的使用权。
可见该方式并不能使程序员从繁琐而简单的重复工作中解脱出来。
第二，CPU利用率低。
在该方式中，用户在安装卡片、启动输入设备进行输入时，CPU并没有工作，而是等待数据输入，因此单位时间内CPU的利用率极低。
根据人工操作的过程可以看出，该方法的资源利用率低，出现了严重的人机矛盾。
1.2.2单道批处理
上世纪50年代，功耗低、可靠性高的晶体管问世后，使用晶体管构造的计算机终于可以批量生产并销售了。
此时的晶体管计算机可以长时间运行，完成一些有用的工作，如科学和工程计算等。
同时，设计人员、生产人员、操作人员、编程人员和维护人员的职业分工第一次明确。
汇编语言和FORTRAN语言的出现与流行，也使得很多编程人员开始用它们来编写自己的工作程序，这些程序中包含了一些特殊的程序，专门用于完成批量作业的处理。
这些程序就是现代操作系统的前身，被称为单道批处理系统。
在单道批处理系统尚未出现的年代，编程人员编好FORTRAN或汇编程序之后，首先将其穿孔为一系列卡片，然后将这些卡片交给专
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