簡述操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類

　　操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程衍生了操作系統(tǒng)的不同種類，下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了簡述操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類的相關(guān)知識，希望對大家有幫助!

　　簡述計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類一、手工操作(無操作系統(tǒng))

　　人們先把程序紙帶(或卡片)裝上計算機(jī)，然后啟動輸入機(jī)把程序和送入計算機(jī)，接著通過控制臺開關(guān)啟動程序運行。計算完畢，打印機(jī)輸出計算結(jié)果，用戶卸下并取走紙帶(或卡片)。第二個用戶上機(jī)，重復(fù)同樣的步驟。

　　特點： 用戶獨占機(jī)器，CPU等待手工操作，CPU利用不充分。

　　由于手工操作的滿速度和計算機(jī)的高速度之間形成了尖銳矛盾，手工操作的方式是計算機(jī)的資源利用率極低，唯一的解決辦法只有擺脫手工操作，實現(xiàn)作業(yè)的自動過渡。

　　簡述計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類二、批處理系統(tǒng)

　　批處理系統(tǒng)： 加載計算機(jī)上的一個監(jiān)督軟件，在監(jiān)督程序的控制下，計算機(jī)能夠自動的、成批的處理一個或多個用戶的作業(yè)(作業(yè)包括程序、數(shù)據(jù)、命令)。

　　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。

　　簡述計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類三、聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng)

　　在主機(jī)和輸入機(jī)之間增加兩個存儲設(shè)備——磁帶機(jī)，在監(jiān)督程序的自動控制下，計算機(jī)自動完成任務(wù)。

　　成批的把輸入機(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，執(zhí)行完成后把計算結(jié)果想輸出機(jī)輸出。 完成一批作業(yè)后，監(jiān)督程度又從輸入機(jī)讀取作業(yè)存入磁帶機(jī)。按照上面的步驟重復(fù)處理任務(wù)。監(jiān)督程序不停的處理各個作業(yè)，實現(xiàn)了作業(yè)的自動轉(zhuǎn)接，減少了作業(yè)的建立時間和手工操作時間，有效的克服了人機(jī)矛盾，提高了計算機(jī)資源的利用率。

　　問題： 在輸入作業(yè)和輸出結(jié)果時，CPU還是會處于線空閑狀態(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)。

　　簡述計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類四、脫機(jī)批處理系統(tǒng)

　　為了克服與緩解告訴主機(jī)與慢速外設(shè)(輸入輸出設(shè)備)，提高CPU利用率，用又引入了脫機(jī)批處理系統(tǒng)，即輸入輸出脫離主機(jī)控制。

　　顯著特征就是：增加一臺不與主機(jī)直接相連衛(wèi)星機(jī)。衛(wèi)星機(jī)用來從輸入機(jī)上讀取用戶作業(yè)并放到磁帶機(jī)上;將磁帶機(jī)上的執(zhí)行結(jié)果傳給輸出機(jī)。這樣主機(jī)不再與慢速的輸入輸出設(shè)備連接。主機(jī)與衛(wèi)星機(jī)兩者并行工作，分工明確，可充分發(fā)揮主機(jī)的告訴計算能力。

　　問題：每次主機(jī)內(nèi)存中僅存放一道作業(yè)，每當(dāng)它運行期間發(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

　　簡述計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類五、多道程序系統(tǒng)

　　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請求而暫停運行時，CPU便立即轉(zhuǎn)去運行另一道程序。

　　單道程序運行過程 ：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=T1+T2。

　　多道程序運行過程 ：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運行，這樣 CPU不再空閑，而正進(jìn)行A I/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

　　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)隊列中選取一個或多個作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存運行，運行作業(yè)結(jié)束、退出運行和后備作業(yè)進(jìn)入運行均由系統(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：不提供人機(jī)交互能力，給用戶使用計算機(jī)帶來不便。

　　雖然用戶獨占全機(jī)資源，并且直接控制程序的運行，可以隨時了解程序運行情況。但這種工作方式因獨占全機(jī)造成資源效率極低。

　　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)。

　　多道批處理系統(tǒng)的一個重要缺點：不提供人機(jī)交互能力，給用戶使用計算機(jī)帶來不便。雖然用戶獨占全機(jī)資源，并且直接控制程序的運行，可以隨時了解程序運行情況。但這種工作方式因獨占全機(jī)造成資源效率極低。即使CPU可以1分鐘運算100W次，如果作業(yè)是按照每分鐘100次來做運算，資源被大大浪費。

　　簡述計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類六、分時系統(tǒng)

　　分時技術(shù)：把處理機(jī)的運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)其運行。由于計算機(jī)速度很快，作業(yè)運行輪轉(zhuǎn)得很快，給每個用戶的印象是，好象他獨占了一臺計算機(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)。

　　問題： 無法對特殊任務(wù)做出及時響應(yīng)

　　簡述計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類七、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)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：

　　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。

　　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。

　　簡述計算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類八、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)。

　　具有多種類型操作特征的操作系統(tǒng)。可以同時兼有多道批處理、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=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：批處理+分時處理=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”(以去銀行辦理業(yè)務(wù)，這個銀行只有一個窗口可以辦理業(yè)務(wù)。離業(yè)務(wù)窗口不遠(yuǎn)的地方是等候區(qū)，兩者之間走路需要1分鐘。分時)處理，處理機(jī)優(yōu)先運行“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。

　　我們舉例來說明一下系統(tǒng)的發(fā)展過程：

　　最開始的時候，每次只能一個人去業(yè)務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)，等第一個人業(yè)務(wù)辦理完成，回到等候區(qū)后，下一個人才可以去窗口辦理業(yè)務(wù)。但是，每次在用戶走向/離開業(yè)務(wù)窗口的時候，都需要等到一分鐘，辦理一個人的業(yè)務(wù)就需要等待2分鐘。如果業(yè)務(wù)處理一個人的業(yè)務(wù)需要一個小時的時候，這個問題并不明顯，但是隨著業(yè)務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)的速度加快，變成10分鐘處理一個業(yè)務(wù)的時候，這個問題就凸顯出來了。不那里業(yè)務(wù)的速度越快，問題就明顯。 ( 此時相當(dāng)于操作系統(tǒng)的發(fā)展史中的——手工操作)。

　　為了改進(jìn)上面的問題，安排了一個調(diào)度員T，每次調(diào)度員T從等候區(qū)叫10個人，來窗口排隊辦理業(yè)務(wù)，這樣就相對上面來說，節(jié)省了很多時間，但是還有一個問題。在每次隊伍走向業(yè)務(wù)窗口和離開窗口的時候，還是會浪費時間。(此時相當(dāng)于聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng))在此基礎(chǔ)上改進(jìn)，調(diào)度員T 每次安排多個隊伍，在處理第一個隊伍的時候，隊伍2已經(jīng)被調(diào)度員T安排好， 這樣就避免了在 每次隊伍走向業(yè)務(wù)窗口和離開窗口的時候浪費的時間。(此時相當(dāng)于聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng))如果業(yè)務(wù)窗口在為某人辦理業(yè)務(wù)的時候，辦理業(yè)務(wù)的人來了個電話，這個時候業(yè)務(wù)窗口就需要等待他打完電話后才能繼續(xù)辦理業(yè)務(wù)。

　　為了解決上述問題，業(yè)務(wù)窗口又進(jìn)行了改進(jìn)，這次是業(yè)務(wù)窗口一個讓5個人同時等待窗口(而不是窗口前只等待一個人)，如果在辦理業(yè)務(wù)的時候，第一個人來電話，業(yè)務(wù)窗口就先暫停辦理第一個人的業(yè)務(wù)，此時去辦理第二個人的業(yè)務(wù)，如果第二個人此時也來了電話，業(yè)務(wù)窗口就去辦理第三個人的業(yè)務(wù)。這樣業(yè)務(wù)窗口就提高了工作效率。 在相同的時間內(nèi)辦理了更過的業(yè)務(wù)。 (此當(dāng)相當(dāng)于多道程序系統(tǒng))辦理業(yè)務(wù)的時候，一個人獨占業(yè)務(wù)窗口，資源效率低。

　　業(yè)務(wù)窗口再次進(jìn)行了改進(jìn)。 業(yè)務(wù)窗口同時接待10個人，沒10秒處理一個人的業(yè)務(wù)，時間到了以后，不管有沒有處理完成當(dāng)前業(yè)務(wù)，都會在下一個10秒鐘去處理下一個人的業(yè)務(wù)，這樣去輪流給10個人處理業(yè)務(wù)。隨著業(yè)務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)速度的提高，變成每一秒處理一個人的業(yè)務(wù)。這樣對在也窗口前的10個人來說，他們的業(yè)務(wù)就好像被同時處理一樣。(相當(dāng)于分時操作系統(tǒng))。如果這個時候，行長的親戚來辦理業(yè)務(wù)，但是行長親戚不想等，希望自己的業(yè)務(wù)馬上被處理。這個時候，就無法滿足需求了?，F(xiàn)在無法滿足實時問題的處理。

　　業(yè)務(wù)窗口再次改進(jìn)，對待特殊的業(yè)務(wù)需求馬上處理。這樣就可以對實時發(fā)生的問題進(jìn)行處理，實時問題優(yōu)先處理。(此時相當(dāng)于實時系統(tǒng))更形象的例子是，比如我們在開飛機(jī)，突然發(fā)現(xiàn)前面有一座大山，這個時候就需要我們馬上進(jìn)行規(guī)避動作，躲開大山，對于非實時系統(tǒng)在此時需要有一個響應(yīng)時間，如果響應(yīng)時間過長，飛機(jī)就會撞山。

　　由于辦理業(yè)務(wù)的時候需要處理多種情況，將上面的各種情況進(jìn)行綜合，吸取各自的優(yōu)點，這樣業(yè)務(wù)窗口就能根據(jù)情況來處理業(yè)務(wù)。(相當(dāng)于通用操作系統(tǒng))早期的操作系統(tǒng)非常多樣化，生產(chǎn)商生產(chǎn)出針對各自硬件的系統(tǒng)。每一個操作系統(tǒng)都有很不同的命令模式、操作過程和調(diào)試工具，即使它們來自同一個生產(chǎn)商。最能反映這一狀況的是，廠家每生產(chǎn)一臺新的機(jī)器都會配備一套新的操作系統(tǒng)。