大學(xué)計(jì)算機(jī)-計(jì)算思維視角 課件 3.4 操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類

操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)章名：節(jié)名：操作系統(tǒng)的發(fā)展操作系統(tǒng)的分類124操作系統(tǒng)(OperatingSystem,OS)是指控制和管理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源，并合理地組織調(diào)度計(jì)算機(jī)的工作和資源的分配，以提供給用戶和其他軟件方便的接口和環(huán)境的程序集合。知道了操作系統(tǒng)是用來做什么的，我們來了解一下操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史。操作系統(tǒng)的發(fā)展操作系統(tǒng)并不是與計(jì)算機(jī)硬件一起誕生的，它是在人們使用計(jì)算機(jī)的過程中，為了滿足兩大需求：提高資源利用率增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)本身及其應(yīng)用的日益發(fā)展，操作系統(tǒng)逐步地形成和完善起來的。操作系統(tǒng)的發(fā)展操作系統(tǒng)的發(fā)展手工操作（無操作系統(tǒng)）

1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生--20世紀(jì)50年代中期，還未出現(xiàn)操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)工作采用手工操作方式。程序員將對(duì)應(yīng)于程序和數(shù)據(jù)的已穿孔的紙帶（或卡片）裝入輸入機(jī)，然后啟動(dòng)輸入機(jī)把程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，接著通過控制臺(tái)開關(guān)啟動(dòng)程序針對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)行；計(jì)算完畢，打印機(jī)輸出計(jì)算結(jié)果；用戶取走結(jié)果并卸下紙帶（或卡片）后，才讓下一個(gè)用戶上機(jī)。操作系統(tǒng)的發(fā)展批處理系統(tǒng)它是加載計(jì)算機(jī)上的一個(gè)系統(tǒng)監(jiān)督軟件，在監(jiān)督程序的控制下，計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)的、成批的處理一個(gè)或多個(gè)用戶的作業(yè)（作業(yè)包括程序、數(shù)據(jù)、命令）。首先出現(xiàn)的是聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng)，即作業(yè)的輸入輸出由CPU來處理。為克服與緩解高速主機(jī)與慢速外設(shè)的矛盾，提高CPU的利用率，又引入了脫機(jī)批處理系統(tǒng)操作系統(tǒng)的發(fā)展多道批處理系統(tǒng)

為改善CPU的利用率，多道程序系統(tǒng)被引入到計(jì)算機(jī)中。所謂多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，就是指允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行。即同時(shí)把多個(gè)程序放入內(nèi)存，并允許它們交替在CPU中運(yùn)行，它們共享系統(tǒng)中的各種硬、軟件資源。當(dāng)一道程序因I/O請(qǐng)求而暫停運(yùn)行時(shí)，CPU便立即轉(zhuǎn)去運(yùn)行另一道程序。在前面講述的批處理系統(tǒng)中，引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)后形成多道批處理系統(tǒng)操作系統(tǒng)的發(fā)展批處理系統(tǒng)存在一個(gè)重要缺點(diǎn)：不提供人機(jī)交互能力，給用戶使用計(jì)算機(jī)帶來不便。雖然用戶獨(dú)占全機(jī)資源，并且直接控制程序的運(yùn)行，可以隨時(shí)了解程序運(yùn)行情況。但這種工作方式因獨(dú)占全機(jī)造成資源效率極低。

一種新的追求目標(biāo)：既能保證計(jì)算機(jī)效率，又能方便用戶使用計(jì)算機(jī)。20世紀(jì)60年代中期，計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展使這種追求成為可能。操作系統(tǒng)的發(fā)展分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)技術(shù)：把處理機(jī)的運(yùn)行時(shí)間分成很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪流把處理機(jī)分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。由于CPU速度不斷提高和采用分時(shí)技術(shù)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可同時(shí)連接多個(gè)用戶終端，而每個(gè)用戶可在自己的終端上聯(lián)機(jī)使用計(jì)算機(jī)，好象自己獨(dú)占機(jī)器一樣。多用戶分時(shí)系統(tǒng)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中最普遍使用的一類操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的發(fā)展實(shí)時(shí)系統(tǒng)雖然多道批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)能獲得較令人滿意的資源利用率和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，但卻不能滿足實(shí)時(shí)控制與實(shí)時(shí)信息處理兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的需求。于是就產(chǎn)生了實(shí)時(shí)系統(tǒng)，即系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并在嚴(yán)格的時(shí)間范圍內(nèi)完成對(duì)該事件的處理實(shí)時(shí)系統(tǒng)在一個(gè)特定的應(yīng)用中常作為一種控制設(shè)備來使用。操作系統(tǒng)的發(fā)展實(shí)時(shí)系統(tǒng)可分成兩類：實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)用于飛機(jī)飛行、導(dǎo)彈發(fā)射等的自動(dòng)控制用于軋鋼、石化等工業(yè)生產(chǎn)過程控制時(shí)實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)用于預(yù)定飛機(jī)票、查詢有關(guān)航班、航線、票價(jià)等事宜用于銀行系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)特點(diǎn)：1.及時(shí)響應(yīng)2.高可靠性操作系統(tǒng)可以從不同的角度進(jìn)行分類，以下是常見的兩種分類方式根據(jù)工作方式分為：批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)等；根據(jù)運(yùn)行的環(huán)境可以分為：桌面操作系統(tǒng)，服務(wù)器操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)等；操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)的分類網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，是一種能代替操作系統(tǒng)的軟件程序，是網(wǎng)絡(luò)的心臟和靈魂，是向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)提供服務(wù)的特殊的操作系統(tǒng)。它除了應(yīng)具有通常操作系統(tǒng)應(yīng)具有的處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理和文件管理外，還應(yīng)具有以下兩大功能：(1)提供高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信能力(2)提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能操作系統(tǒng)的分類分布式操作系統(tǒng)一個(gè)分布式系統(tǒng)是若干個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)的集合。但是對(duì)于該系統(tǒng)的用戶來說，系統(tǒng)就像一臺(tái)計(jì)算機(jī)一樣。硬件方面：各個(gè)計(jì)算機(jī)都是自治的。軟件方面：用戶將整個(gè)系統(tǒng)看成一臺(tái)計(jì)算機(jī)用于管理分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)稱為分布式操作系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，若干臺(tái)計(jì)算機(jī)相互協(xié)同完成同一任務(wù)。操作系統(tǒng)的分類桌面操作系統(tǒng)桌面操作系統(tǒng)主要用于個(gè)人計(jì)算機(jī)上。一般指的是安裝在個(gè)人電腦上的圖形界面操作系統(tǒng)軟件。在桌面操作系統(tǒng)誕生之前，最有名的操作系統(tǒng)就是DOS，但是DOS的操作界面十分不友好，僅僅是代碼而已，為此，微軟公司推出了它們的第一個(gè)圖形界面操作系統(tǒng)-windows1.0，盡管只有256色，但是在當(dāng)時(shí)已經(jīng)夠吸引人了，直到今天macos、windows、linux三足鼎立的局面。操作系統(tǒng)的分類服務(wù)器操作系統(tǒng)服務(wù)器操作系統(tǒng)一般指的是安裝在大型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)，比如Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，是企業(yè)IT系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)。相比個(gè)人版操作系統(tǒng)，在一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器操作系統(tǒng)要承擔(dān)額外的管理、配置、穩(wěn)定、安全等功能，處于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的心臟部位。操作系統(tǒng)的分類嵌入式操作系統(tǒng)運(yùn)行在嵌入