操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展

操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展手工操作階段管理程序階段多道程序設(shè)計操作系統(tǒng)的形成操作系統(tǒng)的發(fā)展的主要動力操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展2025/1/16手工操作階段（1）開關(guān)置內(nèi)存地址，按’裝入地址’按鈕開關(guān)置程序始址，按’運行’按鈕開關(guān)置機器指令，按’裝入數(shù)據(jù)’按鈕2025/1/16裝入程序匯編程序手工操作階段（2）匯編程序目標(biāo)代碼計算機匯編語言程序目標(biāo)代碼運行結(jié)果計算機數(shù)據(jù)2025/1/16管理程序階段早期批處理系統(tǒng)（也稱執(zhí)行程序）用戶通過作業(yè)控制卡描述作業(yè)加工處理步驟操作員控制執(zhí)行程序從紙帶或卡片機成批輸入作業(yè)，輸入完成后，執(zhí)行程序依次自動執(zhí)行磁帶上的作業(yè)管理程序通道技術(shù)和中斷機構(gòu)的出現(xiàn)自動控制和處理作業(yè)流、提供一套操作命令、提供設(shè)備驅(qū)動和I/O控制功能、提供庫程序和程序裝配功能、提供簡單的文件管理功能2025/1/16多道程序設(shè)計單道算題工作78輸入機處理器磁帶機130150228280300378430450時間處理器利用率：52/(78+52+20)≈35%2025/1/16多道程序設(shè)計兩道算題并行工作處理器利用率：(52+42)/(78+52+20)≈63%78輸入機處理器磁帶機130150228280300378430450時間磁帶機打印機20621703202025/1/16多道程序設(shè)計甲、乙兩道程序獨占計算機單道運行時均需1小時，其中占用CPU時間18分鐘，CPU利用率為30％按多道程序設(shè)計方法同時運行，CPU利用率達(dá)50％，由于要提供36分鐘的CPU時間，大約要運行72分鐘?？紤]到OS調(diào)度開銷，實際花費的時間可能還要長些，如80分鐘就處理兩道作業(yè)而言，提高效率33％就單道作業(yè)而言，延長執(zhí)行時間20分鐘，即延長了33％的時間2025/1/16多道程序設(shè)計多道程序設(shè)計是指讓多個程序同時進(jìn)入計算機的主存儲器進(jìn)行計算多道程序設(shè)計的特點CPU與外部設(shè)備充分并行外部設(shè)備之間充分并行發(fā)揮CPU的使用效率提高單位時間的算題量2025/1/16多道程序設(shè)計的實現(xiàn)處理器的管理和調(diào)度主存儲器的管理和調(diào)度其他資源的管理和調(diào)度2025/1/16操作系統(tǒng)的形成磁盤的出現(xiàn)為操作系統(tǒng)形成奠定了基礎(chǔ)批處理操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)給資源管理和操作自動化帶來了革命性的變化：實現(xiàn)了計算機操作過程的自動化資源管理水平有了很大提高提供虛存管理功能支持分時操作文件管理功能有改進(jìn)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)出現(xiàn)多道程序設(shè)計趨于完善2025/1/16批處理操作系統(tǒng)用戶脫機工作作業(yè)控制語言程序+數(shù)據(jù)+作業(yè)說明書成批處理作業(yè)操作員集中一批作業(yè)并輸入操作系統(tǒng)調(diào)度和控制用戶作業(yè)的執(zhí)行多道程序運行作業(yè)周轉(zhuǎn)時間長2025/1/16分時操作系統(tǒng)多個聯(lián)機用戶通過終端（鍵盤/顯示器）同時使用一臺計算機系統(tǒng)進(jìn)行計算分時操作系統(tǒng)具有以下特性：同時性獨立性及時性交互性2025/1/16分時操作系統(tǒng)分時OS和批處理OS的區(qū)別：目標(biāo)不同適應(yīng)作業(yè)的性質(zhì)不同資源使用率不同作業(yè)控制方式不同2025/1/16實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)的分類過程控制系統(tǒng)信息查詢系統(tǒng)事務(wù)處理系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)的處理步驟數(shù)據(jù)采集加工處理操作控制反饋處理2025/1/16操作系統(tǒng)發(fā)展的主要動力器件快速更新?lián)Q代計算體系結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展提高計算機系統(tǒng)的資源利用率的需要讓用戶使用計算機越來越方便的需要滿足用戶新要求，提供給用戶新服務(wù)2025/1/16操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展微機操作系統(tǒng)的進(jìn)展并行操作系統(tǒng)的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的發(fā)展分布式操作系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展2025/1/16微機操作系統(tǒng)第一階段：七十年代中期到八十年代初，特點是單用戶單任務(wù)微機操作系統(tǒng)CP/M，CDOS，MDOS，早期MS-DOS第二階段：八十年代以后到九十年代初，特點是單用戶多任務(wù)和支持分時操作MP/M，XENIX，后期MS-DOS第二階段：九十年代以后，特點是GUI、多用戶多任務(wù)、虛擬存儲管理、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫、多媒體、應(yīng)用編程APIWindows，MacOS2025/1/16并行操作系統(tǒng)并行計算機陣列處理機、流水線處理機、多處理機應(yīng)用領(lǐng)域氣象預(yù)報、石油勘探、空氣動力學(xué)、基因研究、核技術(shù)、航空航天飛行器設(shè)計并行操作系統(tǒng)Stanford大學(xué)的V-KernelBell實驗室的Meglos卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的MACH2025/1/16網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)是通過通信設(shè)施將地理上分散并具有自治功能的多個計算機系統(tǒng)互連起來，可互操作協(xié)作處理的系統(tǒng)包括計算機、通信子網(wǎng)和通信協(xié)議三個部分網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)具有以下功能：網(wǎng)絡(luò)通信資源管理網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2025/1/16網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下一代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的新功能：

位置透明性名空間透明性管理維護(hù)透明性安全權(quán)限透明性通信透明性2025/1/16分布式操作系統(tǒng)分布式計算機系統(tǒng)滿足以下條件：系統(tǒng)中任意兩臺計算機可以通過系統(tǒng)的全通信機制來交換信息系統(tǒng)中的計算機沒有主次之分系統(tǒng)中的資源為所有用戶共享系統(tǒng)中的若干臺機器可以互相協(xié)作來完成同一個任務(wù)系統(tǒng)中的一個結(jié)點出錯不影響其它結(jié)點運行2025/1/16分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)具備的基本功能:進(jìn)程通信資源共享并行運算網(wǎng)絡(luò)管理2025/1/16分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)與單機集中式操作系統(tǒng)的主要區(qū)別:資源管理進(jìn)程通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2025/1/16分布式操作系統(tǒng)分布式系統(tǒng)研究和開發(fā)的主要方向：分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：研究非共享通路結(jié)構(gòu)和共享通路結(jié)構(gòu)分布式操作系統(tǒng)：研究資源管理方法、同步控制機制、死鎖的檢測與解除，進(jìn)程通信模型及手段等分布式程序設(shè)計：擴(kuò)充順序程序設(shè)計語言使其具有分布程序設(shè)計能力；開發(fā)新的分布式程序設(shè)計語言