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(jī)批處理系統(tǒng)1.2.3

脫機(jī)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(luò)操作系統(tǒng)1.2.9

個人計算機(jī)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(jī)剛剛出現(xiàn)時，由于計算機(jī)的存儲容量小，運(yùn)算速度慢，輸入/輸出設(shè)備只有紙帶輸入機(jī)、卡片閱讀機(jī)、打印機(jī)和控制臺。人們使用這樣的計算機(jī)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(jī)。

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)的速度、容量、外設(shè)的功能和種類等方面都有了很大的發(fā)展。比如，計算機(jī)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(jī)運(yùn)算的高速度之間形成了一對矛盾，即所謂人―機(jī)矛盾。隨著計算機(jī)速度的提高，人―機(jī)矛盾已到了不可容忍的地步。為了解決這一矛盾，只有設(shè)法去掉人工干預(yù)，實現(xiàn)作業(yè)的自動過渡，這樣就出現(xiàn)了批處理技術(shù)。

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(jī)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(jī)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(jī)房，由操作員把一批作業(yè)裝到輸入設(shè)備上（如果輸入設(shè)備是紙帶輸入機(jī)，則這一批作業(yè)在一盤紙帶上。若輸入設(shè)備是讀卡機(jī)，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(jī)的，也就是說作業(yè)從輸入機(jī)到磁帶，由磁帶調(diào)入內(nèi)存，以及結(jié)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(shè)備之間的速度差距就形成了一對矛盾。因為在進(jìn)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(shè)備的工作，不能發(fā)揮CPU應(yīng)有的效率。1.2.3脫機(jī)批處理系統(tǒng)為了克服聯(lián)機(jī)批處理存在的缺點，在批處理系統(tǒng)中引入了脫機(jī)輸入/輸出技術(shù)，從而形成了脫機(jī)批處理系統(tǒng)。脫機(jī)批處理系統(tǒng)由主機(jī)和衛(wèi)星機(jī)組成，衛(wèi)星機(jī)又稱外圍計算機(jī)，它不與主機(jī)直接連接，只與外部設(shè)備打交道。批處理系統(tǒng)是在解決人―機(jī)矛盾以及高速度的CPU和低速度的I/O設(shè)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(shè)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(jī)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(jī)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(shù)的出現(xiàn)，這兩項重大成果使操作系統(tǒng)進(jìn)入執(zhí)行系統(tǒng)階段。通道是一種輸入/輸出專用處理機(jī)，它能控制一臺或多臺外設(shè)工作，負(fù)責(zé)外部設(shè)備與內(nèi)存之間的信息傳輸。中斷是指當(dāng)CPU接到外部硬件（如I/O設(shè)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(jī)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(shè)計技術(shù)是在計算機(jī)內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序，使它們在管理程序控制之下，相互交替地運(yùn)行。當(dāng)某道程序因某種原因不能繼續(xù)運(yùn)行下去時（如等待外部設(shè)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(yùn)行，這樣可以使CPU及各外部設(shè)備盡量處于忙碌狀態(tài)，從而大大提高了計算機(jī)的使用效率。多道批處理系統(tǒng)的由來密西根大學(xué)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(jié)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(jié)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(shè)備外部設(shè)備磁盤輸入輸入結(jié)束磁帶輸入輸入結(jié)束繪圖輸出輸出結(jié)束輸出結(jié)束圖1.3多道程序工作示例多道程序運(yùn)行的特征如下：多道。即計算機(jī)內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序。宏觀上并行。同時進(jìn)入系統(tǒng)的幾道程序都處于運(yùn)行過程中，即它們先后開始了各自的運(yùn)行，但都未運(yùn)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(jī)，交替執(zhí)行（單處理機(jī)情況）。在批處理系統(tǒng)中采用多道程序設(shè)計技術(shù)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(yīng)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(yīng)時間）較長，用戶不能及時了解自己程序的運(yùn)行情況并加以控制。

1.2.6分時系統(tǒng)

當(dāng)計算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)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(jī)操作、又能保證機(jī)器使用效率的計算機(jī)系統(tǒng)—分時系統(tǒng)。在分時系統(tǒng)中，計算機(jī)能同時為許多終端用戶服務(wù)，而且能在很短的時間內(nèi)響應(yīng)用戶的要求。在多道系統(tǒng)中采用分時技術(shù)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(jī)同時為多個終端用戶服務(wù)。分時系統(tǒng)具有以下特點：①多路性。②獨(dú)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(biāo)志著操作系統(tǒng)的形成。在某些計算機(jī)系統(tǒng)中配置的操作系統(tǒng)結(jié)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(wù)，前臺以分時方式為多個聯(lián)機(jī)終端服務(wù)，當(dāng)終端作業(yè)運(yùn)行完畢時，后臺系統(tǒng)就可以運(yùn)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(yīng)。

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(jī)實時任務(wù)服務(wù)的，其特點如下：

及時響應(yīng)。高可靠性和安全性。系統(tǒng)的整體性強(qiáng)。交互會話功能較弱。

1.2.8網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的目的有以下兩點：①各計算機(jī)間資源共享、負(fù)載均衡。②通過提供可替換的資源而達(dá)到高度的可靠性。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為兩大類：廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)。

目前流行的網(wǎng)絡(luò)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(luò)操作系統(tǒng)已比較成熟，它必將隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用而得到進(jìn)一步的發(fā)展和完善。1.2.9個人計算機(jī)操作系統(tǒng)

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

個人計算機(jī)操作系統(tǒng)的主要特點是：計算機(jī)在某一時間內(nèi)為單個用戶服務(wù)；采用圖形界面進(jìn)行人機(jī)交互，界面友好；使用方便，用戶無需專門學(xué)習(xí)，也能熟練操縱計算機(jī)。知名的個人計算機(jī)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(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)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(qiáng)。（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(fù)責(zé)全系統(tǒng)（包括每臺計算機(jī)）的資源分配和調(diào)度、任務(wù)