簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程

簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程

　　操作系統(tǒng)并不是和電腦硬件一起創(chuàng)建出來的，操作系統(tǒng)有著悠久的發(fā)展歷史，下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)大家有幫助!

　　簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1：無操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

　　世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)，1946年2月14日，ENIAC在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生，但是，計(jì)算機(jī)是利用成千上萬個(gè)真空管做成的，每一秒可以執(zhí)行5000次的加法運(yùn)算，體積相當(dāng)龐大，且功耗非常大(耗電相當(dāng)可怕)，而且真空管的損耗率相當(dāng)高;(此時(shí)，還沒有加入操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)只識(shí)別0,1，所以，我們想讓計(jì)算機(jī)完成的任務(wù)都必須通過0,1數(shù)據(jù)告知)，計(jì)算機(jī)的操作是由程序員采用人工操作方式直接使用計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，即程序員事先將已穿孔(對(duì)應(yīng)于程序和數(shù)據(jù))的紙帶(或者卡片)裝入紙帶輸入機(jī)(或者卡片輸入機(jī))，再啟動(dòng)它們將程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行，當(dāng)程序運(yùn)行完畢并取走計(jì)算結(jié)果之后，才讓下一個(gè)用戶上機(jī)

　　1，用戶獨(dú)占全機(jī)(也就是說計(jì)算機(jī)及其全部資源只能由上機(jī)用戶獨(dú)占)

　　2，cpu等待人工操作，就是說：在用戶(程序員)進(jìn)行裝卡，斜卡等操作的時(shí)候，cpu一定是空閑的

　　可以知道，人工操作嚴(yán)重降低了計(jì)算機(jī)資源的利用率，這也就是所謂：人機(jī)矛盾， 隨著cpu速度的提高和系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，人機(jī)矛盾日益嚴(yán)重，此外隨著cpu速度的迅速提高而I/o設(shè)備的速度卻提高緩慢，又突出了cpu、i/o設(shè)備之間的矛盾

　　簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程2：脫機(jī)輸入、輸出方式

　　為了解決人機(jī)矛盾以及cpu和i/o設(shè)備之間速度不匹配的矛盾，緊接著出現(xiàn)了脫機(jī)輸入、輸出(OFF-Line I/o)技術(shù)

　　該技術(shù)是事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)的紙帶(或者卡片)裝入紙帶輸入機(jī)(或者卡片機(jī))，在一臺(tái)外圍機(jī)的控制下，把紙帶(卡片)上的數(shù)據(jù)(程序)輸入到磁帶上。當(dāng)cpu需要這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，再?gòu)拇艓蠈⑵涓咚俚恼{(diào)入內(nèi)存;

　　同樣的，當(dāng)cpu需要這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，可由cpu直接高速的把數(shù)據(jù)從內(nèi)存送到磁帶上，然后再在另外一臺(tái)外圍機(jī)的控制下，將磁帶上的結(jié)果通過相應(yīng)的輸出輸入設(shè)備輸出

　　輸入輸出------外圍機(jī)------磁盤

　　由于程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在外圍機(jī)的控制下完成的，或者說;它們是在脫離主機(jī)的情況下進(jìn)行的，故稱之為：脫機(jī)輸入、輸出方式;

　　反之：在主機(jī)的直接控制下直接進(jìn)行輸入，輸出的方式稱為：聯(lián)機(jī)輸入，輸出(ON-Line I/o)方式

　　脫機(jī)I/o的優(yōu)點(diǎn)：減少了cpu的空閑時(shí)間，裝帶(卡)，卸帶(卡)以及將數(shù)據(jù)從低速i/o設(shè)備送到高速磁帶上，都是在脫機(jī)的情況下進(jìn)行的，并不占用主機(jī)時(shí)間，從而有效的減少了cpu空閑時(shí)間

　　提高了I/o速度，當(dāng)cpu需要數(shù)據(jù)時(shí)，直接從高速磁帶或磁盤上將數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存，緩和了cpu與i/o設(shè)備不匹配的矛盾

　　簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程3：?jiǎn)蔚琅幚硐到y(tǒng)

　　上世紀(jì)50年代，發(fā)明了晶體管，人們開始用晶體管來代替真空管來制作計(jì)算機(jī)，這也就是第二代計(jì)算機(jī)(體積大大減小，功耗顯著降低，可靠性增加，但是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還是非常昂貴的)，為了能充分的利用cpu資源，通常是把一批作業(yè)以脫機(jī)方式輸入到磁帶上，并在系統(tǒng)中配上監(jiān)督程序，在它的控制下使這批作業(yè)能一個(gè)接一個(gè)的連續(xù)處理。其自動(dòng)處理過程是：首先，由監(jiān)督程序?qū)⒋艓系牡谝粋€(gè)作業(yè)裝入內(nèi)存，并把運(yùn)行控制權(quán)交給該作業(yè)。當(dāng)該作業(yè)處理完成時(shí)，又把控制權(quán)交還給監(jiān)督程序，在由監(jiān)督程序把磁帶上的第二個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就這樣自動(dòng)的一個(gè)作業(yè)一個(gè)作業(yè)的進(jìn)行處理，直至磁帶上的所有作業(yè)全部完成，這樣也就形成了早期的批處理系統(tǒng)。由于系統(tǒng)對(duì)作業(yè)的處理都是成批進(jìn)行的，且在內(nèi)存中始終只保持一道作業(yè)(即當(dāng)前正在運(yùn)行的作業(yè)才能駐足內(nèi)存，作業(yè)的執(zhí)行順序是先進(jìn)先出)，故：稱之為：?jiǎn)蔚琅幚硐到y(tǒng)

　　簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程4：多道批處理系統(tǒng)

　　20世紀(jì)60年代中期，人們開始利用小規(guī)模集成電路來制作計(jì)算機(jī)，各方面又得到很大的提高;在單道批處理系統(tǒng)中，內(nèi)存中僅有一道作業(yè)，它無法充分利用系統(tǒng)中的所有資源，致使系統(tǒng)性能較差。為了進(jìn)一步提高資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量，引入了多道批處理系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，用戶所提交的作業(yè)都是先存放在外存上并排成一個(gè)隊(duì)列，稱為：“后備隊(duì)列”，然后，由作業(yè)調(diào)度程序按照一定的算法從后備隊(duì)列中選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使他們共享cpu和系統(tǒng)中的各種資源

　　1，提高了cpu的利用率，當(dāng)內(nèi)存中僅有一道程序時(shí)，每逢該程序在運(yùn)行中發(fā)出i/o請(qǐng)求后，cpu空閑，必須在其i/o完成后cpu才能繼續(xù)運(yùn)行;尤其因?yàn)閕/o設(shè)備的低速性，更使cpu的利用率明顯降低，當(dāng)有多個(gè)作業(yè)時(shí)，a作業(yè)執(zhí)行的過程中發(fā)生i/o請(qǐng)求，這個(gè)時(shí)候cpu就可以調(diào)用b作業(yè)了

　　2，可以提高內(nèi)存和i/o設(shè)備利用率，為了能運(yùn)行較大的作業(yè)，通常內(nèi)存都具有較大容量，但由于80%以上的作業(yè)都屬于中小型作業(yè)，因此在彈道程序系統(tǒng)環(huán)境下，也勢(shì)必造成內(nèi)存的浪費(fèi)。類似的，對(duì)于系統(tǒng)中所配置的多種類型的i/o設(shè)備，在單道程序環(huán)境下也不能充分利用

　　3，增加系統(tǒng)的吞吐量(單位時(shí)間內(nèi)完成的總工作量，1，cpu和其它資源保持“忙碌”狀態(tài) 2，僅當(dāng)作業(yè)運(yùn)行完成或運(yùn)行不下去時(shí)才去切換，系統(tǒng)開銷小)。

　　4，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。(作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間是從作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)開始直至其完成并退出為止所經(jīng)歷的時(shí)間，批處理中，作業(yè)要排隊(duì)，依次進(jìn)行處理，因而作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng))

　　5，無交互能力。用戶一旦把作業(yè)提交給系統(tǒng)后，直至作業(yè)完成，用戶都不能與自己的作業(yè)進(jìn)行交互

　　簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程5：分時(shí)系統(tǒng)

　　分時(shí)系統(tǒng)(Time Sharing System)與多道批處理系統(tǒng)之間有著截然不同的性能差別，它能很好的將一臺(tái)計(jì)算機(jī)提供給多個(gè)用戶同時(shí)使用，提高計(jì)算機(jī)的利用率。經(jīng)常用于查詢系統(tǒng)中，滿足許多查詢用戶的需要。

　　1，人-機(jī)交互：(每當(dāng)我們寫好程序時(shí)，都需要上機(jī)調(diào)試。新編的程序都可能有出錯(cuò)或者不合理之處，我們希望能邊運(yùn)行邊修改，對(duì)程序中的錯(cuò)誤進(jìn)行修改，即就是：人-機(jī)交互)

　　2，共享主機(jī)：(因?yàn)橐郧暗挠?jì)算機(jī)相當(dāng)昂貴，不可能像現(xiàn)在這樣每人獨(dú)占一臺(tái)計(jì)算機(jī)，而只能是多個(gè)用戶共享一臺(tái)計(jì)算機(jī)，但是，用戶在使用機(jī)器時(shí)應(yīng)能夠像自己獨(dú)占計(jì)算機(jī)一樣，不僅可以隨時(shí)的與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，而且應(yīng)該感覺不到其他用戶也在使用當(dāng)前的計(jì)算機(jī))

　　3，便于用戶上機(jī)：(多道批處理系統(tǒng)中，用戶上機(jī)前必須把自己的作業(yè)郵寄或親自送到機(jī)房，明顯很不方便，用戶希望能通過自己的終端直接將作業(yè)傳送到機(jī)器上進(jìn)行處理，并且合理的對(duì)作業(yè)進(jìn)行控制)

　　所以可以簡(jiǎn)單的理解：分時(shí)操作系統(tǒng)(CTSS， Compatable Time Sharing System)，就是在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶通過自己的終端，以交互的方式使用計(jì)算機(jī)，，共享主機(jī)中的資源(第一臺(tái)真正的分時(shí)操作系統(tǒng)是由麻省理工學(xué)院開發(fā)的，之后：麻省理工又和貝爾實(shí)驗(yàn)室，通用電氣公司聯(lián)合發(fā)出多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)-MULTICS，機(jī)器支持?jǐn)?shù)百用戶，(其中，參加該項(xiàng)目的貝爾實(shí)驗(yàn)室的Ken Thempson，在PDP-7小型及上開發(fā)的MULTICS版本，就是當(dāng)今廣為流行的UNIX系統(tǒng)的前身))

　　分時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵問題：1，及時(shí)接受(要及時(shí)接受用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)，可以在系統(tǒng)中配置一個(gè)多路卡，當(dāng)要在主機(jī)上連接8個(gè)終端時(shí)，須配置一個(gè)8用戶的多路卡，多路卡主要的作用是使主機(jī)能同時(shí)接受各用戶從終端輸入的數(shù)據(jù)，然后，我們還需要在每一個(gè)終端配置一個(gè)緩沖區(qū)，用來暫時(shí)存儲(chǔ)用戶鍵入的命令)

　　2，及時(shí)處理(人機(jī)交互的關(guān)鍵，是使用戶鍵入的命令能及時(shí)的控制自己作業(yè)的運(yùn)行或者修改自己的作業(yè)。為此，各個(gè)用戶的作業(yè)都必須在內(nèi)存中，且能頻繁的獲得處理機(jī)而運(yùn)行，不然，用戶鍵入的命令將無法作用到自己的作業(yè)上，無法得到執(zhí)行)

　　所以此刻的人機(jī)交互完全的改變了原來批處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式。首先，用戶作業(yè)不能先進(jìn)入磁盤，然后在調(diào)入內(nèi)存。因?yàn)樽鳂I(yè)在磁盤上不能運(yùn)行，因?yàn)樽鳂I(yè)在磁盤上不能運(yùn)行，也就不能實(shí)現(xiàn)交互。其次：不允許一個(gè)一個(gè)作業(yè)長(zhǎng)期占用處理機(jī)，直至它運(yùn)行結(jié)束或出現(xiàn)I/O請(qǐng)求后，方才調(diào)度其它作業(yè)運(yùn)行，所以應(yīng)該規(guī)定每一個(gè)作業(yè)只運(yùn)行很短的時(shí)間(例如：0.1秒鐘，這也就是所謂的時(shí)間片)，便暫停該作業(yè)的運(yùn)行，并立即調(diào)度下一個(gè)程序運(yùn)行，這樣，也就可以在一定的時(shí)間內(nèi)將所有的作業(yè)都執(zhí)行完，實(shí)現(xiàn)及時(shí)的交互，然后得到及時(shí)的響應(yīng)

　　多路型：(允許一臺(tái)主機(jī)上同時(shí)連接多臺(tái)聯(lián)機(jī)終端，宏觀上：多個(gè)用戶同時(shí)工作;微觀上：每個(gè)用戶作業(yè)輪流運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)時(shí)間片)

　　獨(dú)立性：(每一個(gè)用戶各占一個(gè)終端，彼此獨(dú)立操作，，互不干擾，感覺就是我一個(gè)人在獨(dú)占主機(jī)，哈哈)

　　及時(shí)性：(用戶的請(qǐng)求能在很短的時(shí)間內(nèi)獲得響應(yīng))

　　交互性：可以通過終端和系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的人機(jī)對(duì)話

　　簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展過程6：實(shí)時(shí)系統(tǒng)

　　所謂“實(shí)時(shí)”，是表示“及時(shí)”，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)(Real Time System)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間片內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致的運(yùn)行。

　　雖然多道批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)已能獲得比較滿意的資源利用率和響應(yīng)時(shí)間，但是，但是，但是，貌似仍然不能滿足下面的這些領(lǐng)域的需要

　　1,實(shí)時(shí)控制(系統(tǒng)要求能實(shí)時(shí)的采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理，最后能按照一定的預(yù)訂進(jìn)行變化，如：飛機(jī)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)，火炮的自動(dòng)控制)

　　2，實(shí)時(shí)信息處理(根據(jù)用戶提出的請(qǐng)求對(duì)信息進(jìn)行檢索和處理，并在很短的時(shí)間內(nèi)為用戶作出正確的響應(yīng)，如：飛機(jī)或者火車的訂票系統(tǒng))