計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展

1、計算機(jī)操作系統(tǒng)的開展計算機(jī)操作系統(tǒng)的開展操作系統(tǒng)是管理計算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源；控制程序運(yùn)行；改善人機(jī)界面；為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計算機(jī)系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的效勞界面。操作系統(tǒng)是一管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時也是計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng)身負(fù)諸如管理與配置內(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)等根本領(lǐng)務(wù)。操作系統(tǒng)是管理計算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源；控制程序運(yùn)行；改善人機(jī)界面；為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計算機(jī)系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、

2、有效的、友善的效勞界面。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(jìn)程與處理機(jī)管理、作業(yè)管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理。目前微機(jī)上常見的操作系統(tǒng)有DS、S/2、UNIX、XENIX、LINUX、inds、Netare等。但所有的操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性四個根本特征。目前的操作系統(tǒng)種類繁多，很難用單一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一分類。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來劃分，可分為桌面操作系統(tǒng)、效勞器操作系統(tǒng)、主機(jī)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)。一、操作系統(tǒng)的根本介紹一操作系統(tǒng)的功能1管理計算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件、數(shù)據(jù)等各種資源，盡可能減少人工分配資源的工作以及人對機(jī)器的干預(yù)，發(fā)揮計算機(jī)的自開工作效率

3、。2協(xié)調(diào)還要各種資源使用過程中的關(guān)系，使得計算機(jī)的各種資源使用調(diào)度合理，高速設(shè)備與低速設(shè)備運(yùn)行互相配。3為用戶提供使用計算機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境，方便使用計算機(jī)系統(tǒng)的各部件或功能。操作系統(tǒng)通過自己的程序，將計算機(jī)系統(tǒng)的各種資源所提供的功能抽象，形成與之等價的操作系統(tǒng)的功能，并形象地表現(xiàn)出來，提供給用戶方便地使用計算機(jī)。二操作系統(tǒng)的開展操作系統(tǒng)之本意原為提供簡單的工作排序才能，后為輔助更新更復(fù)雜的硬件設(shè)施而漸漸演化。從最早的批次形式開始，分時機(jī)制也隨之出現(xiàn)，在多處理器時代降臨時，操作系統(tǒng)也隨之添加多處理器協(xié)調(diào)功能，甚至是分布式系統(tǒng)的協(xié)調(diào)功能。其他方面的演變也類似于此。另一方面，在個人電腦上，個人電腦之操作

4、系統(tǒng)因襲大型電腦的成長之路，在硬件越來越復(fù)雜、強(qiáng)大時，也逐步理論以往只有大型電腦才有的功能。1手工操作階段。在這個階段的計算機(jī)，主要元器件是電子管，運(yùn)算速度慢，沒有任何軟件，更沒有操作系統(tǒng)。用戶直接使用機(jī)器語言編寫程序，上機(jī)時完全手工操作，首先將預(yù)先準(zhǔn)備好的程序紙帶裝入輸入機(jī)，然后啟動輸入機(jī)把程序和數(shù)據(jù)送入計算機(jī)，接著通過開關(guān)啟動程序運(yùn)行，計算完成后，打印機(jī)輸出結(jié)果。用戶必須是非常專業(yè)的技術(shù)人員才能實(shí)現(xiàn)對計算機(jī)的控制。2批處理階段。由于20世紀(jì)50年代中期，計算機(jī)的主要元器件由晶體管取代，運(yùn)行速度有了很大的進(jìn)步，這時軟件也開始迅速開展，出現(xiàn)了早期的操作系統(tǒng)，這就是早期的對用戶提交的程序進(jìn)展管理

5、的監(jiān)控程序和批處理軟件。3多道程序系統(tǒng)階段。隨著中、小規(guī)模的集成電路在計算機(jī)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，PU的運(yùn)動速度大大進(jìn)步，為了進(jìn)步PU的利用率，引入了多道程序設(shè)計技術(shù)，并出現(xiàn)了專門支持多道程序的硬件機(jī)構(gòu)，這一時期，為了進(jìn)一步進(jìn)步PU的利用效率，出現(xiàn)了多道批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)等等，從而產(chǎn)生了更加強(qiáng)大的監(jiān)管程序，并迅速開展成為計算機(jī)科學(xué)中的一個重要分支，就是操作系統(tǒng)。統(tǒng)稱為傳統(tǒng)操作系統(tǒng)。4現(xiàn)代操作系統(tǒng)階段。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路急速的迅速開展，出現(xiàn)了微處理器，使得計算機(jī)的體系構(gòu)造更加優(yōu)化，計算機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)一步進(jìn)步，而體積卻大大減少，面向個人的計算機(jī)和便攜式計算機(jī)出論文聯(lián)盟現(xiàn)并普及。它的最大優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)

6、造明晰、功能全面、可以適應(yīng)多種用途的需要并且操作使用方面。二、操作系統(tǒng)新技術(shù)從操作系統(tǒng)新技術(shù)的角度看，它主要包括操作系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計的微內(nèi)核技術(shù)和操作系統(tǒng)軟件設(shè)計的面向?qū)ο蠹夹g(shù)。一微內(nèi)核操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)代操作系統(tǒng)設(shè)計中的一個突出思想是把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次即用戶形式中去運(yùn)行，而留下一個盡量小的內(nèi)核，用它來完成操作系統(tǒng)最根本的核心功能，稱這種技術(shù)為微內(nèi)核irkernel)技術(shù)。1.微內(nèi)核構(gòu)造1把那些最根本、最本質(zhì)的操作系統(tǒng)功能保存在內(nèi)核中。2把大部分操作系統(tǒng)的功能移到內(nèi)核之外，并且每一個操作系統(tǒng)功能均以單獨(dú)的效勞器進(jìn)程形式存在，并提供效勞。3在內(nèi)核之外的用戶空間中包括所有操作系統(tǒng)效

7、勞進(jìn)程，也包括用戶的應(yīng)用進(jìn)程。這些進(jìn)程之間是客戶/效勞器形式。2.微內(nèi)核包含的主要成分1中斷和異常處理機(jī)制；2進(jìn)程間通信機(jī)制；3處理機(jī)調(diào)度機(jī)制；4有關(guān)效勞功能的根本機(jī)制。3.微內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)微內(nèi)核實(shí)現(xiàn)中的一個主要問題是微和性能要求的綜合考慮。要做到微的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)機(jī)制和策略別離的概念。由于微內(nèi)核中最主要的是進(jìn)程間消息通信和中斷處理機(jī)制，下面簡述兩者的實(shí)現(xiàn)。4.進(jìn)程間通信機(jī)制為客戶和效勞器提供通信效勞是微內(nèi)核的主要功能之一，也是內(nèi)核實(shí)現(xiàn)其他效勞的基矗無論是發(fā)送懇求消息和效勞器的答復(fù)消息都是要經(jīng)過內(nèi)核的。進(jìn)程的消息通信一般是通過端口prt)的。一個進(jìn)程可以有一個或多個端口，每個端口實(shí)際上是一個消息隊(duì)列或

8、消息緩沖區(qū)，它們都有一個唯一的端口ID端口標(biāo)識和端口權(quán)利表，該表指出本進(jìn)程可以和哪些進(jìn)程交互通信。端口ID和端口權(quán)利表內(nèi)核維護(hù)。5.中斷處理機(jī)制微內(nèi)核構(gòu)造中將中斷機(jī)制與中斷處理別離，即把中斷機(jī)制放在微內(nèi)核中，而把中斷處理放到用戶空間相應(yīng)的效勞進(jìn)程中。微內(nèi)核的中斷機(jī)制，主要負(fù)責(zé)以下工作：1當(dāng)中斷發(fā)生時識別中斷；2通過中斷數(shù)據(jù)構(gòu)造把該中斷信號映射到相關(guān)的進(jìn)程；3把中斷轉(zhuǎn)換成一個消息；4把消息發(fā)給用戶空間中相關(guān)進(jìn)程的端口，但內(nèi)核不涉及到任何中斷處理。5不少系統(tǒng)中的中斷處理是用線程實(shí)現(xiàn)的。6.微內(nèi)核構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)1平安可靠。微內(nèi)核降低了內(nèi)核的復(fù)雜度，減少了發(fā)生故障的概率，也就增加了系統(tǒng)的平安性。2一致性的

9、接口。當(dāng)用戶進(jìn)程提出效勞要求時，均是以消息通信方式經(jīng)由內(nèi)核向效勞器進(jìn)程提出的。因此，進(jìn)程所面對的是一個統(tǒng)一一致的進(jìn)程通信接口方式。3系統(tǒng)的可擴(kuò)大性。系統(tǒng)可擴(kuò)大性強(qiáng)，隨著新硬件與新軟件技術(shù)的出現(xiàn)，只需對內(nèi)核做很少的修改。4靈敏性。操作系統(tǒng)具有良好的模塊化構(gòu)造，可以獨(dú)立地對模塊進(jìn)展修改，也可隨意對功能進(jìn)展增加和刪除，因此操作系統(tǒng)可以按用戶的需要進(jìn)展剪裁。5兼容性。許多系統(tǒng)都希望能運(yùn)行在多種不同的處理器平臺上，這在微內(nèi)核構(gòu)造下是比較容易實(shí)現(xiàn)的。6提供了對分布式系統(tǒng)的支持。在微內(nèi)核構(gòu)造下操作系統(tǒng)必須采用客戶/效勞器形式。這種形式適宜于分布式系統(tǒng)，可以對分布式系統(tǒng)提供支持。7.微內(nèi)核的主要缺點(diǎn)在微內(nèi)核構(gòu)

10、造下，一次系統(tǒng)效勞過程需要更多的形式在用戶態(tài)和核心態(tài)之間轉(zhuǎn)換和進(jìn)程地址空間的開關(guān)，這就增加開銷，影響了執(zhí)行速度。二面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)技術(shù)面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)是指基于對象模型的操作系統(tǒng)。目前，已有許多操作系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)，如indsNT等。面向?qū)ο笠殉蔀樾乱淮僮飨到y(tǒng)的一個重要標(biāo)志。1.面向?qū)ο蟮暮诵母拍蠲嫦驅(qū)ο蟮母舅枷胧前岩獦?gòu)造的系統(tǒng)表示成一系列對象的集合。其中的對象是指把一組數(shù)據(jù)和該數(shù)據(jù)的一些根本操作封裝在一起所形成的一個實(shí)體。面向?qū)ο蟮暮诵母拍畎ㄒ韵聨讉€方面：1封裝。在面向?qū)ο笾?，封裝的含義是將一個數(shù)據(jù)集和與這個數(shù)據(jù)有關(guān)的操作封裝在一起，形成一個能動的實(shí)體，即對象。封裝要求對象內(nèi)部的代

11、碼和數(shù)據(jù)受保護(hù)。2繼承。繼承是指一些對象可以繼承另一些對象的功能和特征。3多態(tài)性。所謂多態(tài)性是指一個名字多種語義，或一樣界面多種實(shí)現(xiàn)。多態(tài)性在面向?qū)ο笳Z言中是由重載和虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。4消息。消息是對象之間互相懇求和互相合作的途徑。一個對象通過消息激活另一對象。消息中一般包含有懇求對象的標(biāo)識和完成該工作所必須的信息。2.面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)在面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)中，對象作為一種并發(fā)單位，所有系統(tǒng)資源，包括文件、進(jìn)程、內(nèi)存塊等都被認(rèn)為是一種對象，對系統(tǒng)資源的所有操作都是通過使用對象效勞來完成的。面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1可以減少操作系統(tǒng)在其整個生命期內(nèi)所做修改時對系統(tǒng)本身的影響。例如，假設(shè)硬件發(fā)生了變化，將迫使操作系統(tǒng)也作出改動，在這種情況下只要改變代表該硬件資源的對象和對該對象進(jìn)展操作的效勞即可，而那些僅使用該對象的代碼那么不需改變。2操作系統(tǒng)對其資源的訪問和操縱是一致的。操作系統(tǒng)生成、刪除和引用一個事件對象，與它生成、刪除和引用一個進(jìn)程對象采用一樣的方法，即都是通過使用對象句柄來實(shí)現(xiàn)的。所謂對象句柄，是指進(jìn)程指向的一