計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程

計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程操作系統(tǒng)并不是和計算機(jī)硬件一起誕生的，下面由店鋪為大家整理了計算機(jī)操作系統(tǒng)發(fā)展歷程的相關(guān)知識，希望對大家有幫助！計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程一、手工操作（無操作系統(tǒng)）1946年第一臺計算機(jī)誕生--20世紀(jì)50年代中期，還未出現(xiàn)操作系統(tǒng)，計算機(jī)工作采用手工操作方式。程序員將對應(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)，然后啟動輸入機(jī)把程序和數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)內(nèi)存，接著通過控制臺開關(guān)啟動程序針對數(shù)據(jù)運(yùn)行;計算完畢，打印機(jī)輸出計算結(jié)果;用戶取走結(jié)果并卸下紙帶（或卡片）后，才讓下一個用戶上機(jī)。手工操作方式兩個特點(diǎn)：（1）用戶獨(dú)占全機(jī)。不會出現(xiàn)因資源已被其他用戶占用而等待的現(xiàn)象，但資源的利用率低。（2）CPU等待手工操作。CPU的利用不充分。20世紀(jì)50年代后期，出現(xiàn)人機(jī)矛盾：手工操作的慢速度和計算機(jī)的高速度之間形成了尖銳矛盾，手工操作方式已嚴(yán)重?fù)p害了系統(tǒng)資源的利用率（使資源利用率降為百分之幾，甚至更低），不能容忍。唯一的解決辦法：只有擺脫人的手工操作，實現(xiàn)作業(yè)的自動過渡。這樣就出現(xiàn)了成批處理。計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程二、批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)：加載在計算機(jī)上的一個系統(tǒng)軟件，在它的控制下，計算機(jī)能夠自動地、成批地處理一個或多個用戶的作業(yè)（這作業(yè)包括程序、數(shù)據(jù)和命令）。聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng)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。主機(jī)與輸入機(jī)之間增加一個存儲設(shè)——磁帶，在運(yùn)行于主機(jī)上的監(jiān)督程序的自動控制下，計算機(jī)可自動完成：成批地把輸入機(jī)上的用戶作業(yè)讀入磁帶，依次把磁帶上的用戶作業(yè)讀入主機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行并把計算結(jié)果向輸出機(jī)輸出。完成了上一批作業(yè)后，監(jiān)督程序又從輸入機(jī)上輸入另一批作業(yè)，保存在磁帶上，并按上述步驟重復(fù)處理。監(jiān)督程序不停地處理各個作業(yè)，從而實現(xiàn)了作業(yè)到作業(yè)的自動轉(zhuǎn)接，減少了作業(yè)建立時間和手工操作時間，有效克服了人機(jī)矛盾，提高了計算機(jī)的利用率。但是，在作業(yè)輸入和結(jié)果輸出時，主機(jī)的高速CPU仍處于空閑狀態(tài)，等待慢速的輸入/輸出設(shè)備完成工作：主機(jī)處于“忙等”狀態(tài)。脫機(jī)批處理系統(tǒng)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，又弓|入了脫機(jī)批處理系統(tǒng)，即輸入/輸出脫離主機(jī)控制。這種方式的顯著特征是：增加一臺不與主機(jī)直接相連而專門用于與輸入/輸出設(shè)備打交道的衛(wèi)星機(jī)。其功能是：從輸入機(jī)上讀取用戶作業(yè)并放到輸入磁帶上。⑵從輸出磁帶上讀取執(zhí)行結(jié)果并傳給輸出機(jī)。這樣，主機(jī)不是直接與慢速的輸入/輸出設(shè)備打交道，而是與速度相對較快的磁帶機(jī)發(fā)生關(guān)系，有效緩解了主機(jī)與設(shè)備的矛盾。主機(jī)與衛(wèi)星機(jī)可并行工作，二者分工明確，可以充分發(fā)揮主機(jī)的高速計算能力。脫機(jī)批處理系統(tǒng)：20世紀(jì)60年代應(yīng)用十分廣泛，它極大緩解了人機(jī)矛盾及主機(jī)與外設(shè)的矛盾。IBM-7090/7094:配備的監(jiān)督程序就是脫機(jī)批處理系統(tǒng)，是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的原型。不足：每次主機(jī)內(nèi)存中僅存放一道作業(yè)，每當(dāng)它運(yùn)行期間發(fā)出輸入/輸出(I/O)請求后，高速的CPU便處于等待低速的I/O完成狀態(tài)，致使CPU空閑。為改善CPU的利用率，又引入了多道程序系統(tǒng)。計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程三、多道程序系統(tǒng)多道程序設(shè)計技術(shù)所謂多道程序設(shè)計技術(shù)，就是指允許多個程序同時進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行。即同時把多個程序放入內(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請求而暫停運(yùn)行時，CPU便立即轉(zhuǎn)去運(yùn)行另一道程序。單道程序的運(yùn)行過程：在A程序計算時，I/O空閑，A程序I/O操作時，CPU空閑(B程序也是同樣);必須A工作完成后，B才能進(jìn)入內(nèi)存中開始工作，兩者是串行的，全部完成共需時間二T1+T2。多道程序的運(yùn)行過程：將A、B兩道程序同時存放在內(nèi)存中，它們在系統(tǒng)的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上運(yùn)行：當(dāng)A程序因請求I/O操作而放棄CPU時，B程序就可占用CPU運(yùn)行，這樣CPU不再空閑，而正進(jìn)行AI/O操作的I/O設(shè)備也不空閑，顯然，CPU和I/O設(shè)備都處于“忙”狀態(tài)，大大提高了資源的利用率，從而也提高了系統(tǒng)的效率，A、B全部完成所需時間<<T1+T2。多道程序設(shè)計技術(shù)不僅使CPU得到充分利用，同時改善I/O設(shè)備和內(nèi)存的利用率，從而提高了整個系統(tǒng)的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量(單位時間內(nèi)處理作業(yè)(程序)的個數(shù))，最終提高了整個系統(tǒng)的效率。單處理機(jī)系統(tǒng)中多道程序運(yùn)行時的特點(diǎn)：多道：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：實際上，各道程序輪流地用CPU，并交替運(yùn)行。多道程序系統(tǒng)的出現(xiàn)，標(biāo)志著操作系統(tǒng)漸趨成熟的階段，先后出現(xiàn)了作業(yè)調(diào)度管理、處理機(jī)管理、存儲器管理、夕卜部設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理等功能。多道批處理系統(tǒng)20世紀(jì)60年代中期，在前述的批處理系統(tǒng)中，引入多道程序設(shè)計技術(shù)后形成多道批處理系統(tǒng)(簡稱：批處理系統(tǒng))。它有兩個特點(diǎn)：(1)多道：系統(tǒng)內(nèi)可同時容納多個作業(yè)。這些作業(yè)放在外存中，組成一個后備隊列，系統(tǒng)按一定的調(diào)度原則每次從后備作業(yè)隊列中選取—個或多個作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行，運(yùn)行作業(yè)結(jié)束、退出運(yùn)行和后備作業(yè)進(jìn)入運(yùn)行均由系統(tǒng)自動實現(xiàn)，從而在系統(tǒng)中形成一個自動轉(zhuǎn)接的、連續(xù)的作業(yè)流。成批：在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，不允許用戶與其作業(yè)發(fā)生交互作用，即：作業(yè)一旦進(jìn)入系統(tǒng)，用戶就不能直接干預(yù)其作業(yè)的運(yùn)行。批處理系統(tǒng)的追求目標(biāo)：提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，以及作業(yè)流程的自動化。批處理系統(tǒng)的一個重要缺點(diǎn)：不提供人機(jī)交互能力，給用戶使用計算機(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)：既能保證計算機(jī)效率，又能方便用戶使用計算機(jī)。20世紀(jì)60年代中期，計算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展使這種追求成為可能。。計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程四、分時系統(tǒng)由于CPU速度不斷提高和采用分時技術(shù)，一臺計算機(jī)可同時連接多個用戶終端，而每個用戶可在自己的終端上聯(lián)機(jī)使用計算機(jī)，好象自己獨(dú)占機(jī)器一樣。分時技術(shù)：把處理機(jī)的運(yùn)行時間分成很短的時間片，按時間片輪流把處理機(jī)分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。若某個作業(yè)在分配給它的時間片內(nèi)不能完成其計算，則該作業(yè)暫時中斷，把處理機(jī)讓給另一作業(yè)使用，等待下一輪時再繼續(xù)其運(yùn)行。由于計算機(jī)速度很快，作業(yè)運(yùn)行輪轉(zhuǎn)得很快，給每個用戶的印象是，好象他獨(dú)占了一臺計算機(jī)。而每個用戶可以通過自己的終端向系統(tǒng)發(fā)出各種操作控制命令，在充分的人機(jī)交互情況下，完成作業(yè)的運(yùn)行。具有上述特征的計算機(jī)系統(tǒng)稱為分時系統(tǒng)，它允許多個用戶同時聯(lián)機(jī)使用計算機(jī)。特點(diǎn)：多路性。若干個用戶同時使用一臺計算機(jī)。微觀上看是各用戶輪流使用計算機(jī);宏觀上看是各用戶并行工作。交互性。用戶可根據(jù)系統(tǒng)對請求的響應(yīng)結(jié)果，進(jìn)一步向系統(tǒng)提出新的請求。這種能使用戶與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對話的工作方式，明顯地有別于批處理系統(tǒng)，因而，分時系統(tǒng)又被稱為交互式系統(tǒng)。⑶獨(dú)立性。用戶之間可以相互獨(dú)立操作，互不干擾。系統(tǒng)保證各用戶程序運(yùn)行的完整性，不會發(fā)生相互混淆或破壞現(xiàn)象。及時性。系統(tǒng)可對用戶的輸入及時作出響應(yīng)。分時系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)之一是響應(yīng)時間，它是指：從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)予以應(yīng)答所需的時間。分時系統(tǒng)的主要目標(biāo)：對用戶響應(yīng)的及時性，即不至于用戶等待每一個命令的處理時間過長。分時系統(tǒng)可以同時接納數(shù)十個甚至上百個用戶，由于內(nèi)存空間有限，往往采用對換(又稱交換)方式的存儲方法。即將未〃輪到”的作業(yè)放入磁盤，一旦〃輪到”，再將其調(diào)入內(nèi)存;而時間片用完后，又將作業(yè)存回磁盤(俗稱〃滾進(jìn)”、“滾出〃法)，使同一存儲區(qū)域輪流為多個用戶服務(wù)。多用戶分時系統(tǒng)是當(dāng)今計算機(jī)操作系統(tǒng)中最普遍使用的一類操作系統(tǒng)。計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程五、實時系統(tǒng)雖然多道批處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)能獲得較令人滿意的資源利用率和系統(tǒng)響應(yīng)時間，但卻不能滿足實時控制與實時信息處理兩個應(yīng)用領(lǐng)域的需求。于是就產(chǎn)生了實時系統(tǒng)，即系統(tǒng)能夠及時響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并在嚴(yán)格的時間范圍內(nèi)完成對該事件的處理。實時系統(tǒng)在一個特定的應(yīng)用中常作為一種控制設(shè)備來使用。實時系統(tǒng)可分成兩類：實時控制系統(tǒng)。當(dāng)用于飛機(jī)飛行、導(dǎo)彈發(fā)射等的自動控制時，要求計算機(jī)能盡快處理測量系統(tǒng)測得的數(shù)據(jù)，及時地對飛機(jī)或?qū)椷M(jìn)行控制，或?qū)⒂嘘P(guān)信息通過顯示終端提供給決策人員。當(dāng)用于軋鋼、石化等工業(yè)生產(chǎn)過程控制時，也要求計算機(jī)能及時處理由各類傳感器送來的數(shù)據(jù)，然后控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。實時信息處理系統(tǒng)。當(dāng)用于預(yù)定飛機(jī)票、查詢有關(guān)航班、航線、票價等事宜時，或當(dāng)用于銀行系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)時，都要求計算機(jī)能對終端設(shè)備發(fā)來的服務(wù)請求及時予以正確的回答。此類對響應(yīng)及時性的要求稍弱于第一類。實時操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：(1)及時響應(yīng)。每一個信息接收、分析處理和發(fā)送的過程必須在嚴(yán)格的時間限制內(nèi)完成。（2）高可靠性。需采取冗余措施，雙機(jī)系統(tǒng)前后臺工作，也包括必'要的保密措施等。計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程六、通用操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的三種基本類型：多道批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)。通用操作系統(tǒng)：具有多種類型操作特征的操作系統(tǒng)?？梢酝瑫r兼有多道批處理、分時、實時處理的功能，或其中兩種以上的功能。例如：實時處理+批處理二實時批處理系統(tǒng)。首先保證優(yōu)先處理實時任務(wù)，插空進(jìn)行批處理作業(yè)。常把實時任務(wù)稱為前臺作業(yè)，批作業(yè)稱為后臺作業(yè)。再如：分時處理+批處理二分時批處理系統(tǒng)。即：時間要求不強(qiáng)的作業(yè)放入〃后臺”（批處理）處理，需頻繁交互的作業(yè)在〃前臺”（分時）處理，處理機(jī)優(yōu)先運(yùn)行〃前臺”作業(yè)。從上世紀(jì)60年代中期，國際上開始研制一些大型的通用操作系統(tǒng)。這些系統(tǒng)試圖達(dá)到功能齊全、可適應(yīng)各種應(yīng)用范圍和操作方式變化多端的環(huán)境的目標(biāo)。但是，這些系統(tǒng)過于復(fù)雜和龐大，不僅付出了巨大的代價，且在解決其可靠性、可維護(hù)性和可理解性方面都遇到很大的困難。相比之下，UNIX操作系統(tǒng)卻是一個例外。這是一個通用的多用戶分時交互型的操作系統(tǒng)。它首先建立的是一個精干的核心，而其功能卻足以與許多大型的操作系統(tǒng)相媲美，在核心層以外，可以支持龐大的軟件系統(tǒng)。它很快得到應(yīng)用和推廣，并不斷完善，對現(xiàn)代操作系統(tǒng)有著重大的影響。至此，操作系統(tǒng)的基本概念、功能、基本結(jié)構(gòu)和組成都已形成并漸趨完善。計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程七、操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)入20世紀(jì)80年代，大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)的飛躍發(fā)展，微處理機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，掀起了計算機(jī)大發(fā)展大普及的浪潮。一方面迎來了個人計算機(jī)的時代，同時又向計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式處理、巨型計算機(jī)和智能化方向發(fā)展。于是，操作系統(tǒng)有了進(jìn)一步的發(fā)展，如：個人計算機(jī)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等。個人計算機(jī)操作系統(tǒng)個人計算機(jī)上的操作系統(tǒng)是聯(lián)機(jī)交互的單用戶操作系統(tǒng)，它提供的聯(lián)機(jī)交互功能與通用分時系統(tǒng)提供的功能很相似。由于是個人專用，因此一些功能會簡單得多。然而，由于個人計算機(jī)的應(yīng)用普及，對于提供更方便友好的用戶接口和豐富功能的文件系統(tǒng)的要求會愈來愈迫切。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：通過通信設(shè)施，將地理上分散的、具有自治功能的多個計算機(jī)系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)信息交換、資源共享、互操作和協(xié)作處理的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：在原來各自計算機(jī)操作系統(tǒng)上，按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各個協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)增加網(wǎng)絡(luò)管理模塊，其中包括：通信、資源共享、系統(tǒng)安全和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。分布式操作系統(tǒng)表面上看，分布式系統(tǒng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)沒有多大區(qū)別。分布式操作系統(tǒng)也是通過通信網(wǎng)絡(luò)，將地理上分散的具有自治功能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或計算機(jī)系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)信息交換和資源共享，協(xié)作完成任務(wù)。一硬件連接相同。但有如下一些明