操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史

1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史

1.2.1

手工操作階段1.2.2聯(lián)機批處理系統(tǒng)1.2.3

脫機批處理系統(tǒng)1.2.4

執(zhí)行系統(tǒng)1.2.5

多道批處理系統(tǒng)1.2.6

分時系統(tǒng)1.2.7

實時系統(tǒng)1.2.8

網(wǎng)絡操作系統(tǒng)1.2.9

個人計算機操作系統(tǒng)1.2.10嵌入式操作系統(tǒng)1.2.11分布式操作系統(tǒng)1.2.1手工操作階段

在計算機剛剛出現(xiàn)時，由于計算機的存儲容量小，運算速度慢，輸入/輸出設備只有紙帶輸入機、卡片閱讀機、打印機和控制臺。人們使用這樣的計算機只能采用人工操作方式，根本沒有操作系統(tǒng)。在人工操作情況下，用戶一個挨一個地輪流使用計算機。

隨著計算機技術的發(fā)展，計算機的速度、容量、外設的功能和種類等方面都有了很大的發(fā)展。比如，計算機的速度就有了幾十倍、上百倍的提高，故使手工操作的慢速度和計算機運算的高速度之間形成了一對矛盾，即所謂人―機矛盾。隨著計算機速度的提高，人―機矛盾已到了不可容忍的地步。為了解決這一矛盾，只有設法去掉人工干預，實現(xiàn)作業(yè)的自動過渡，這樣就出現(xiàn)了批處理技術。

為了實現(xiàn)作業(yè)建立和作業(yè)過渡的自動化引入了批量監(jiān)督程序（常駐內(nèi)存的核心代碼），每一種語言翻譯程序（匯編語言或高級語言的編譯程序），或?qū)嵱贸绦颍ㄈ珂溄映绦颍┒甲鳛楸O(jiān)督程序的子例程。

1.2.2聯(lián)機批處理系統(tǒng)

監(jiān)督程序的工作對象是以作業(yè)流形式提供的。每個用戶需要計算機解決的計算工作均組織成一個作業(yè)。各用戶把自己的作業(yè)交給機房，由操作員把一批作業(yè)裝到輸入設備上（如果輸入設備是紙帶輸入機，則這一批作業(yè)在一盤紙帶上。若輸入設備是讀卡機，則該批作業(yè)在一疊卡片上），然后在監(jiān)督程序控制下送到外部存儲器，如磁帶、磁鼓或磁盤上。

在這種批處理系統(tǒng)中，作業(yè)的輸入/輸出是聯(lián)機的，也就是說作業(yè)從輸入機到磁帶，由磁帶調(diào)入內(nèi)存，以及結果的輸出打印都是由CPU直接控制的。隨著CPU速度的不斷提高，CPU和輸入/輸出設備之間的速度差距就形成了一對矛盾。因為在進行輸入/輸出時，CPU是空閑的，高速的CPU要等待慢速的輸入/輸出設備的工作，不能發(fā)揮CPU應有的效率。1.2.3脫機批處理系統(tǒng)為了克服聯(lián)機批處理存在的缺點，在批處理系統(tǒng)中引入了脫機輸入/輸出技術，從而形成了脫機批處理系統(tǒng)。脫機批處理系統(tǒng)由主機和衛(wèi)星機組成，衛(wèi)星機又稱外圍計算機，它不與主機直接連接，只與外部設備打交道。批處理系統(tǒng)是在解決人―機矛盾以及高速度的CPU和低速度的I/O設備間矛盾的過程中發(fā)展起來的。它的出現(xiàn)改善了CPU和外設的使用情況，實現(xiàn)了作業(yè)的自動定序、自動過渡，從而使整個計算機系統(tǒng)的處理能力得以提高。1.2.4執(zhí)行系統(tǒng)

60年代初期，計算機硬件獲得了兩方面的發(fā)展，一是通道的引入，二是中斷技術的出現(xiàn)，這兩項重大成果使操作系統(tǒng)進入執(zhí)行系統(tǒng)階段。通道是一種輸入/輸出專用處理機，它能控制一臺或多臺外設工作，負責外部設備與內(nèi)存之間的信息傳輸。中斷是指當CPU接到外部硬件（如I/O設備）發(fā)來的信號時，馬上停止原來的工作，轉(zhuǎn)去處理這一事件，在處理完了以后，CPU又回到原來的工作點繼續(xù)工作。許多成功的批處理操作系統(tǒng)在50年代末到60年代初期開發(fā)成功，比較著名的有FMS（FORTRANMonitorSystem）和IBSYS（IBM為7094機配備的操作系統(tǒng)）。1.2.5多道批處理系統(tǒng)1.2.5多道批處理系統(tǒng)

多道程序設計技術是在計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序，使它們在管理程序控制之下，相互交替地運行。當某道程序因某種原因不能繼續(xù)運行下去時（如等待外部設備傳輸數(shù)據(jù)），管理程序便將內(nèi)存中的另一道程序投入運行，這樣可以使CPU及各外部設備盡量處于忙碌狀態(tài)，從而大大提高了計算機的使用效率。多道批處理系統(tǒng)的由來密西根大學執(zhí)行系統(tǒng)(UMES)-操作系統(tǒng)的黎明Keywords:CPU工作用戶程序監(jiān)督程序計算請求輸入啟動I/OI/O完成繼續(xù)計算結束中斷t圖1.2單道程序工作示例CPU工作用戶程序監(jiān)督程序計算請求輸入啟動I/OI/O完成繼續(xù)計算結束中斷t圖1.2單道程序工作示例CPU程序Ａ程序Ｂ程序Ａ程序Ｂ外部設備外部設備磁盤輸入輸入結束磁帶輸入輸入結束繪圖輸出輸出結束輸出結束圖1.3多道程序工作示例多道程序運行的特征如下：多道。即計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序。宏觀上并行。同時進入系統(tǒng)的幾道程序都處于運行過程中，即它們先后開始了各自的運行，但都未運行完畢。微觀上串行。從微觀上看，內(nèi)存中的多道程序輪流地或分時地占有處理機，交替執(zhí)行（單處理機情況）。在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設計技術就形成了多道批量處理操作系統(tǒng)，簡稱多道批處理系統(tǒng)。多道批處理的優(yōu)點是系統(tǒng)的吞吐量高，缺點是對用戶的響應時間（用戶向系統(tǒng)提交作業(yè)到獲得系統(tǒng)的處理這一段時間為響應時間）較長，用戶不能及時了解自己程序的運行情況并加以控制。

1.2.6分時系統(tǒng)

當計算機硬件技術和軟件技術發(fā)展到60年代中期時，便產(chǎn)生了一種新的、既能實現(xiàn)用戶的聯(lián)機操作、又能保證機器使用效率的計算機系統(tǒng)—分時系統(tǒng)。在分時系統(tǒng)中，計算機能同時為許多終端用戶服務，而且能在很短的時間內(nèi)響應用戶的要求。在多道系統(tǒng)中采用分時技術就形成了分時操作系統(tǒng)。它一般采用時間片輪轉(zhuǎn)的辦法，使一臺計算機同時為多個終端用戶服務。分時系統(tǒng)具有以下特點：①多路性。②獨占性。③交互性。④及時性。

多道批處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)的出現(xiàn)標志著操作系統(tǒng)的形成。在某些計算機系統(tǒng)中配置的操作系統(tǒng)結合了批處理能力和交互作用的分時能力。它以前臺/后臺方式提供服務，前臺以分時方式為多個聯(lián)機終端服務，當終端作業(yè)運行完畢時，后臺系統(tǒng)就可以運行批量的作業(yè)。1.2.7實時系統(tǒng)

實時操作系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的又一種類型。對外部輸入的信息，實時操作系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢并做出反應。

實時系統(tǒng)按其使用方式不同分為兩類：實時控制系統(tǒng)實時信息處理系統(tǒng)。實時系統(tǒng)主要是為聯(lián)機實時任務服務的，其特點如下：

及時響應。高可靠性和安全性。系統(tǒng)的整體性強。交互會話功能較弱。

1.2.8網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

計算機聯(lián)網(wǎng)的目的有以下兩點：①各計算機間資源共享、負載均衡。②通過提供可替換的資源而達到高度的可靠性。計算機網(wǎng)絡分為兩大類：廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。

目前流行的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)以及具有連網(wǎng)功能的操作系統(tǒng)主要有NETWARE系列、Windows9x、WindowsNTserver、Windows2000、VINES、Linux等。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)已比較成熟，它必將隨著計算機網(wǎng)絡的廣泛應用而得到進一步的發(fā)展和完善。1.2.9個人計算機操作系統(tǒng)

個人計算機（PersonalComputer）操作系統(tǒng)是一種單用戶多任務的操作系統(tǒng)。

個人計算機操作系統(tǒng)的主要特點是：計算機在某一時間內(nèi)為單個用戶服務；采用圖形界面進行人機交互，界面友好；使用方便，用戶無需專門學習，也能熟練操縱計算機。知名的個人計算機操作系統(tǒng)有：DOS、Windows、UNIX、Linux、iOS等。1.2.10

嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

嵌入式操作系統(tǒng)的特點：（1）系統(tǒng)內(nèi)核小。（2）專用性強。（3）系統(tǒng)精簡。（4）高實時性。常用的嵌入式操作系統(tǒng)有：通用系統(tǒng)和專用系統(tǒng)。

1.2.11分布式操作系統(tǒng)

分布式系統(tǒng)是一個一體化的系統(tǒng)，在整個系統(tǒng)中要有一個全局的操作系統(tǒng)，它負責全系統(tǒng)（包括每臺計算機）的資源分配和調(diào)度、任務