1、 1.2 1.2 操作系统的发展历史操作系统的发展历史 1.2.1 1.2.1 手工操作阶段手工操作阶段 1.2.2 1.2.2 联机批处理系统联机批处理系统 1.2.3 1.2.3 脱机批处理系统脱机批处理系统 1.2.4 1.2.4 执行系统执行系统 1.2.5 1.2.5 多道批处理系统多道批处理系统 1.2.6 1.2.6 分时系统分时系统 1.2.7 1.2.7 实时系统实时系统 1.2.8 1.2.8 网络操作系统网络操作系统 1.2.9 1.2.9 个人计算机操作系统个人计算机操作系统 1.2.10 1.2.10 嵌入式操作系统嵌入式操作系统 1.2.11 1.2.11 分布式操
2、作系统分布式操作系统1.2.1 1.2.1 手工操作阶段手工操作阶段 在计算机刚刚出现时，由于计算机的存储容量小，运算速度慢，输入/输出设备只有纸带输入机、卡片阅读机、打印机和控制台。人们使用这样的计算机只能采用人工操作方式，根本没有操作系统。在人工操作情况下，用户一个挨一个地轮流使用计算机。随着计算机技术的发展，计算机的速度、容量、外设的功能和种类等方面都有了很大的发展。比如，计算机的速度就有了几十倍、上百倍的提高，故使手工操作的慢速度和计算机运算的高速度之间形成了一对矛盾，即所谓人人机矛盾机矛盾。随着计算机速度的提高，人机矛盾已到了不可容忍的地步。为了解决这一矛盾，只有设法去掉人工干预，实
3、现作业的自动过渡，这样就出现了批处理技术。为了实现作业建立和作业过渡的自动化引入了批量监督程序（常驻内存的核心代码），每一种语言翻译程序（汇编语言或高级语言的编译程序），或实用程序（如链接程序）都作为监督程序的子例程。1.2.2 1.2.2 联机批处理系统联机批处理系统 监督程序的工作对象是以作业流形式 提供的。每个用户需要计算机解决的计算工作均组织成一个作业。各用户把自己的作业交给机房，由操作员把一批作业装到输入设备上（如果输入设备是纸带输入机，则这一批作业在一盘纸带上。若输入设备是读卡机，则该批作业在一叠卡片上），然后在监督程序控制下送到外部存储器，如磁带、磁鼓或磁盘上。在这种批处理系统中
4、，作业的输入/输出是联机的，也就是说作业从输入机到磁带，由磁带调入内存，以及结果的输出打印都是由CPU直接控制的。随着CPU速度的不断提高，CPU和输入/输出设备之间的速度差距就形成了一对矛盾。因为在进行输入/输出时，CPU是空闲的，高速的CPU要等待慢速的输入/输出设备的工作，不能发挥CPU应有的效率。1.2.3 1.2.3 脱机批处理系统脱机批处理系统 为了克服联机批处理存在的缺点，在批处理系统中引入了脱机输入/输出技术，从而形成了脱机批处理系统。脱机批处理系统由主机和卫星机组成，卫星机又称外围计算机，它不与主机直接连接，只与外部设备打交道。批处理系统是在解决人机矛盾以及高速度的CPU和低
5、速度的I/O设备间矛盾的过程中发展起来的。它的出现改善了CPU和外设的使用情况，实现了作业的自动定序、自动过渡，从而使整个计算机系统的处理能力得以提高。1.2.4 1.2.4 执行系统执行系统 60年代初期，计算机硬件获得了两方面的发展，一是通道的引入，二是中断技术的出现，这两项重大成果使操作系统进入执行系统阶段。通道是一种输入/输出专用处理机，它能控制一台或多台外设工作，负责外部设备与内存之间的信息传输。中断是指当CPU接到外部硬件（如I/O设备）发来的信号时，马上停止原来的工作，转去处理这一事件，在处理完了以后，CPU又回到原来的工作点继续工作。许多成功的批处理操作系统在50年代末到60年
6、代初期开发成功，比较著名的有FMS（FORTRAN Monitor System）和IBSYS（IBM为7094机配备的操作系统）。1.2.51.2.5多道批处理系统多道批处理系统1.2.51.2.5多道批处理系统多道批处理系统 多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互交替地运行。当某道程序因某种原因不能继续运行下去时（如等待外部设备传输数据），管理程序便将内存中的另一道程序投入运行，这样可以使CPU及各外部设备尽量处于忙碌状态，从而大大提高了计算机的使用效率。多道批处理系统的由来多道批处理系统的由来 密西根大学执行系统(UMES)-操作系统的
7、黎明 Keywords:CPUCPU工作工作用户程序用户程序监督程序监督程序计算计算请求输入请求输入启动启动I/OI/OI/OI/O完成完成继续计算继续计算结束中断结束中断t图图1.2 1.2 单道程序工作示例单道程序工作示例CPUCPU工作工作用户程序用户程序监督程序监督程序计算计算请求输入请求输入启动启动I/OI/OI/OI/O完成完成继续计算继续计算结束中断结束中断t图图1.2 1.2 单道程序工作示例单道程序工作示例CPU程序程序程序程序程序程序程序程序外部设备外部设备外部设备外部设备磁盘磁盘输入输入输入输入结束结束磁带磁带输入输入输入输入结束结束绘图绘图输出输出输出结束输出结束输出结
8、束输出结束图图1.31.3多道程序工作示例多道程序工作示例多道程序运行的特征如下：多道程序运行的特征如下：多道多道。即计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。宏观上并行宏观上并行。同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕。微观上串行微观上串行。从微观上看，内存中的多道程序轮流地或分时地占有处理机，交替执行（单处理机情况）。在批处理系统中采用多道程序设计技术就形成了多道批量处理操作系统，简称多道批处理系统。多道批处理的优点是系统的吞吐量高，缺点是对用户的响应时间（用户向系统提交作业到获得系统的处理这一段时间为响应时间）较长，用户不能及时了解自己程序的运行
9、情况并加以控制。1.2.61.2.6分时系统分时系统 当计算机硬件技术和软件技术发展到60年代中期时，便产生了一种新的、既能实现用户的联机操作、又能保证机器使用效率的计算机系统分分时系统时系统。在分时系统中，计算机能同时为许多终端用户服务，而且能在很短的时间内响应用户的要求。在多道系统中采用分时技术就形成了分时操作系统。它一般采用时间片轮转的办法，使一台计算机同时为多个终端用户服务。分时系统具有以下特点：分时系统具有以下特点：多路性。多路性。独占性。独占性。交互性。交互性。及时性。及时性。多道批处理系统和分时系统的出现标志着操 作系统的形成。在某些计算机系统中配置的操作系统结合了批处理能力和交
10、互作用的分时能力。它以前台/后台方式提供服务，前台以分时方式为多个联机终端服务，当终端作业运行完毕时，后台系统就可以运行批量的作业。1.2.7 1.2.7 实时系统实时系统 实时操作系统是操作系统的又一种类型。对外部输入 的信息，实时操作系统能够在规定的时间内处理完毕并做出反应。实时系统按其使用方式不同分为两类：实时控制系统 实时信息处理系统。实时系统主要是为联机实时任务服务的，其特点如下：及时响应。及时响应。高可靠性和安全性。高可靠性和安全性。系统的整体性强。系统的整体性强。交互会话功能较弱交互会话功能较弱。1.2.8 1.2.8 网络操作系统网络操作系统计算机联网的目的目的有以下两点：各计
11、算机间资源共享、负载均衡。各计算机间资源共享、负载均衡。通过提供可替换的资源而达到高度的可靠通过提供可替换的资源而达到高度的可靠性。性。计算机网络分为两大类：广域网和局域网。广域网和局域网。目前流行的网络操作系统以及 具有连网功能的操作系统主要有NETWARE系列、Windows 9x、Windows NT server、Windows 2000、VINES、Linux等。网络操作系统已比较成熟，它必将随着计算机网络的广泛应用而得到进一步的发展和完善。1.2.9 1.2.9 个人计算机操作系统个人计算机操作系统 个人计算机（Personal Computer）操作系统是一种单用户多任务的操作系
12、统。个人计算机操作系统的主要特点是：计算机在某一时间内为单个用户服务；采用图形界面进行人机交互，界面友好；使用方便，用户无需专门学习，也能熟练操纵计算机。知名的个人计算机操作系统有：DOS、Windows、UNIX、Linux、iOS等。1.2.10 1.2.10 嵌入式操作系统嵌入式操作系统 嵌入式系统（Embedded System）是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式操作系统的特点：（1）系统内核小。（2）专用性强。（3）系统精简。（4）高实时性。常用的嵌入式操作系统有：通用系统和专用系统。1.2.11 1.2.11 分布式操作系统分布式操作系统 分布式系统是一个一体化的系统，在整个系统中要有一个全局的操作系统，它负责全系统（包括每台计算机）的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控制协调等工作，并为用户提供一个统一的界面、标准的接口。于是，分布式操作系统便诞生了。计算机网络是分布式系统的物理基础，因为计算机之间的通信是经由通信链路的消息交换完成的。它和常规网络一样具有模块性、并行性、自治性和通信性等特点。但是，它比常规网络又有进一步的发展。分布式系统和计算机网络的区别在于前者具有多机合作和健壮性。
