操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀.doc

操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 江蘇教育學(xué)院 12計轉(zhuǎn)本班1220520033 馮倩 摘要 操作系統(tǒng)的主要功能是管理計算機系統(tǒng)的全部硬件資源、軟件資源以及數(shù)據(jù)資源；控制程序運行；改善人機界面；為其它應(yīng)用軟件提供支持等。使得計算機系統(tǒng)所有資源最大限度的發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的內(nèi)核與基石，背負(fù)著很多基本事務(wù)，比如：管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)是一個龐大的管理控制程序，大致包括5個方面的管理功能：進程與處理機管理、作業(yè)管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理。關(guān)鍵詞： 操作系統(tǒng)（OS）正文一：操作系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展歷程 自從1946年2月14日第一臺計算機ENIAC產(chǎn)生以來，在計算機用戶與計算機系統(tǒng)之間起著橋梁作用的操作系統(tǒng)（Operating System,OS）也開始了其漫長的征程，經(jīng)歷了人工操作方式、脫機輸入/輸出（Off-Line I/O方式）、單道批處理系統(tǒng)（Simple Batch Processing System）、多道批處理系統(tǒng)（1Multiprogrammed Batch Processing System）分時系統(tǒng)（Time- Sharing System）以及實時系統(tǒng)（Real-Time System）的發(fā)展歷程，并且即將迎來網(wǎng)絡(luò)OS、分布式OS、嵌入式OS以及并行OS的時代，OS的發(fā)展前景是我們難以預(yù)測的。 OS是由于客觀需要而產(chǎn)生的，它伴隨計算機技術(shù)本身及其應(yīng)用的發(fā)展而逐步發(fā)展和不斷完善，它的功能由弱到強，在計算機系統(tǒng)中的地位不斷提高。如今它已經(jīng)成為計算機系統(tǒng)的核心。1975年美國Microsoft(微軟)公司生產(chǎn)出世界上最早的操作系統(tǒng)MS-DOS（Microsoft Disk Operating System，磁盤操作系統(tǒng)），短短不到40年的時間OS發(fā)展可以說是飛速的。在這40年中，OS強大的管理功能（包括對處理機、存儲器、計算機設(shè)備以及文件的管理），為計算機系統(tǒng)內(nèi)部多道程序的運行提供了良好的運行環(huán)境，保證了多道程序有條不紊、高效地運行。最大程度的提高了系統(tǒng)中各種資源的利用率，方便了用戶的使用，受到了計算機用戶的廣泛青睞。二：操作系統(tǒng)的分類根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，操作系統(tǒng)可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、主機操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)。目前微機上常見的操作系統(tǒng)有DOS、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、等。三：操作系統(tǒng)的特點 現(xiàn)在市場上流行的OS主要美國微軟（Microsoft）的Windows 2003、Windows 、XP以及剛剛誕生的Windows 7、Linux以及UNIX操作系統(tǒng)。我們暫且不論他是什么品牌的OS，可以看出他們各有千秋的同時又有一些共同的特點：1并發(fā)性（Concurrence）。所謂并發(fā)性是指兩個或兩個以上的事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指宏觀上在一段時間內(nèi)有多到程序在同時運行，這樣的系統(tǒng)就是并發(fā)系。尤其是在引入了多道批處理系統(tǒng)之后，OS具有調(diào)度和處理多個程序同時執(zhí)行的能力。多道程序都啟動執(zhí)行，但并未真正的同時進行。在系統(tǒng)內(nèi)部，多個程序是交替使用系統(tǒng)資源來達到“并行”的，由于交替的時間很短（以納秒甚至微秒為單位），所以在宏觀上給用戶一種“同時”進行的感覺，這就是現(xiàn)代OS所謂的“多任務(wù)”。這樣做的目的是OS調(diào)度并發(fā)程序執(zhí)行，使得計算機多個部件同時運行。比如，CPU和磁盤是不同的物理部件，可以讓一個程序在CPU上執(zhí)行，而另一個程序則向磁盤寫數(shù)據(jù)，等待執(zhí)行。發(fā)揮并發(fā)性能夠消除計算機系統(tǒng)之中硬件的相互等待，節(jié)省時間，有效的改善資源利用率，也就提高了計算機系統(tǒng)的效率。2.共享性（Sharing）。共享性是OS的另外一個重要的特性，指計算機系統(tǒng)中的資源可以被多個并發(fā)執(zhí)行的程序共同使用，而不是被某個程序單獨使用。比如，向每一個程序都一次性的提供所需的全部資源，不但浪費，而且是不可能的，出于經(jīng)濟上的考慮，最現(xiàn)實的辦法就是資源共享，即讓系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序共用一套系統(tǒng)資源。共享性是計算機系統(tǒng)并發(fā)性的必然結(jié)果。資源共享的方式主要有互斥共享和同時訪問兩種。共享主要是指對計算機硬件的共享，比如，有多個程序現(xiàn)在都需要使用某一外部資源（硬件），硬件是不會拒絕計算機的請求的，但是我們知道同一硬件在同一時刻是不會執(zhí)行多項任務(wù)的，但是計算機的請求又不能拒絕 ，所以只有采用排隊等待的方式，按照“FIFO”的原則來一一實現(xiàn)計算機的請求。同時共享就是我前面所闡述的所謂的“多任務(wù)”。并發(fā)性和共享性是當(dāng)前計算機系統(tǒng)最基本的兩個特征，彼此互為存在的條件。一方面，資源共享是以程序（進程）的并發(fā)執(zhí)行為條件的，若系統(tǒng)不允許并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問題。另一方面，若系統(tǒng)不能對資源共享實現(xiàn)有效的管理，協(xié)調(diào)好諸進程對共享資源的訪問，也必然會影響程序并發(fā)執(zhí)行的程度，甚至根本無法并發(fā)執(zhí)行。3.虛擬性（Virtual）。計算機OS中所謂的“虛擬性”是指通過某種技術(shù)把一個物理實體變成若干個邏輯上的對應(yīng)物。在OS中利用了很多種虛擬技術(shù)，分別用來實現(xiàn)虛擬機處理、內(nèi)存、虛擬、虛擬外部設(shè)備和虛擬信道等。此外，還可以把一條物理信道虛擬為多條邏輯信道（虛信道）。4異步性（Asynchronism）。又稱隨機性，在多道程序環(huán)境中允許多道程序的并發(fā)執(zhí)行。由于資源有限而程序眾多，每個程序的執(zhí)行并非是“一氣呵成”的，而是“走走停?！钡?。所以說并發(fā)程序?qū)嶋H上是以異步的方式運行的，異步性會給系統(tǒng)帶來潛在的危險，有可能導(dǎo)致并發(fā)程序的執(zhí)行產(chǎn)生和時間有關(guān)的錯誤。但是OS必須保證，只要運行環(huán)境相同，多次運行同一程序，都會獲得完全相同的計算結(jié)果。四：操作系統(tǒng)的基本功能： 基于上述OS的特征，OS的基本功能主要有以下幾點： 1. 處理機管理功能 處理機是計算機系統(tǒng)中最為稀有和寶貴的資源，應(yīng)該最大限度的提高其利用率?？梢圆捎枚嗟莱绦蛟O(shè)計技術(shù)，讓多個作業(yè)同時進行，解決處理機的調(diào)度、分配和回收等問題。處理機的管理功能主要包括對進程控制、進程同步、進程通信以及進程調(diào)度等方面。2. 存儲器管理功能 存儲器管理的主要任務(wù)是為多道程序運行提供良好的環(huán)境，提高存儲空間的利用率，方便用戶使用存儲器。為此，存儲器管理應(yīng)具有以下功能：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護、地址映射以及內(nèi)存擴充等方面。 3. 設(shè)備管理功能 設(shè)備管理的主要任務(wù)是：管理各種外部設(shè)備，完成用戶所提出的I/O請求；加快數(shù)據(jù)傳輸速度，發(fā)揮設(shè)備的并行性，提高設(shè)備的利用率；提供設(shè)備驅(qū)動程序和中斷處理程序動程序，為用戶隱藏硬件操作細(xì)節(jié)，提供簡單的設(shè)備使用方法。設(shè)備管理功能應(yīng)具有：緩沖設(shè)備、設(shè)備分配、設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等方面。4. 文件管理功能 文件管理主要是針對信息的管理，在OS中配置文件系統(tǒng)，主要任務(wù)是對用戶文件和系統(tǒng)文件進行有效的管理，實現(xiàn)按名存?。粚崿F(xiàn)文件的共享、保護和保密，保證文件的安全性；向用戶提供一套能夠方便地使用文件的操作和命令。為此，文件管理應(yīng)具有：文件存儲空間的管理、文件目錄的管理、文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護等方面。 5.用戶接口功能 為了使用戶能夠靈活、方便的使用計算機硬件和系統(tǒng)所提供的服務(wù)，OS向用戶提供了一組使用其功能的手段，即用戶接口。通過接口可以方便地調(diào)用OS的功能，有效的組織作業(yè)及其處理流程，使整個計算機系統(tǒng)高效的運行。用戶接口應(yīng)具有：命令接口、程序接口和圖形接口等方面。 五：操作系統(tǒng)未來的發(fā)展方向：OS近40年的發(fā)展速度也讓我們看到了它的未來，隨著使用電腦的人越來越多，這就勢必要求OS為用戶提供更方便的人機交互方式。由于對計算機資源利用率的要求不斷提高和計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷完善系，還有硬件設(shè)備的不斷發(fā)展，這都成為促使OS進一步發(fā)展的動力。我認(rèn)為OS未來的發(fā)展方向主要有以下幾個方面： 1. 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是大家有目共睹的，但是計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)除了硬件還需要有軟件系統(tǒng)，只有二者很好的結(jié)合才能構(gòu)成計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)平臺。OS作為最重要的系統(tǒng)軟件，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是用戶與計算機網(wǎng)絡(luò)之間的一個接口，除了具備通常的操作系統(tǒng)所應(yīng)該具有的功能之外，還應(yīng)該具有聯(lián)網(wǎng)功能，支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，提供各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能，支持有效安全的數(shù)據(jù)傳輸。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)還會不斷的出現(xiàn)，用戶將會有更大的選擇空間。 2. 分布式操作系統(tǒng) 通過高速互連網(wǎng)絡(luò)將許多臺計算機連接起來形成一個統(tǒng)一的計算機系統(tǒng)，可以獲得極高的運算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享，這種系統(tǒng)被稱作分布式系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)的特征是：統(tǒng)一性，即它是一個統(tǒng)一的操作系統(tǒng)；共享性，即所有的分布式系統(tǒng)中的資源是共享的；透明性，其含義是用戶并不知道分布式系統(tǒng)是運行在多臺計算機上，在用戶眼里整個分布式系統(tǒng)像是一臺計算機，對用戶來講是透明的；自治性，即處于分布式系統(tǒng)的多個主機都可獨立工作。 3. 嵌入式操作系統(tǒng) 所謂嵌入式操作系統(tǒng)就是指嵌入式系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)，嵌入式智能芯片是運行在嵌入式智能芯片環(huán)境中，對整個智能芯片以及它所操作控制的各種部件裝置等資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)部件裝置源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件，自從嵌入式操作系統(tǒng)誕生以來，它以