浅谈操作系统的发展

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1、浅谈操作系统的发展成型的计算机操作系统的出现晚于计算机的诞生I•余年。这是因为早期计算机是机械设备而非电子设备，没有能力运行复杂的程序。手工操作成了主要的人机交互模式。程序员将对应于程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机，然后启动输入机把程序和数据输入计算机内存，接着通过控制台开关启动程序针对数据运行；计算完毕，打印机输岀计算结果；用户取走结果并卸下纸带（或卡片）后，才让下一个用户上机。这种低效的计算模式无法满足人们的需求，尤其是在1947年晶体管的发明以及莫里斯•威尔克斯的微程序方法的出现，使得这种低效的模式不能适应高速的运算机能，“人

2、机孑盾”凸现。系统管理工具以及简化硬件操作流程的程序很快就出现了，且成为操作系统的滥觞。然而，初步成型的操作系统肇始TI960年代早期商用计算机制造商开发的批处理系统。批处理系统是加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业（这作业包括程序、数据和命令）它可将工作的建置、调度以及运行串行化。早期批处理系统为单道系统，它的发展经历了由脱机到联机的过程。首先出现的是联机批处理系统，即作业的输入/输出由CPU來处理。主机与输入机Z间增加了存储设备一一磁带，在运行于主机上的监督程序的自动控制下，计算机可自

3、动完成：成批地把输入机上的用户作业读入磁带，依次把磁带上的用户作业读入主机内存并执行并把计算结果向输出机输出。完成了上一批作业后，监督程序又从输入机上输入另一•批作业，保存在磁带上，并按上述步骤重复处理。监督程序不停地处理各个作业，从而实现了作业到作业的自动转接，减少了作业建立时间和手T操作时间，有效克服了人机矛盾，提高了计算机的利用率。但是，在作业输入和结果输出时，主机的高速CPU仍处于空闲状态，等待慢速的输入/输出设备完成工作。这就造成了一对新的矛盾：高速主机与低速外设的孑盾。为了克服这一缺陷，引入了脱机操作系统。脱机操作系统又增加一台不与

4、主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道的卫星机。它从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上，并从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。这样，主机不是直接与慢速的输入/输出设备打交道，而是与速度相对较快的磁带机发生关系，冇效缓解了主机与设备的矛盾。主机与卫星机可并行工作，二者分工明确，可以充分发挥主机的高速计算能力。二者本质并无太大区别，核心思想都是输入与输出的自动化，其特点为：1.由作业调度器、作业队列和处理机3部分构成，其中作业队列负责管理所有的待运行作业；作业调度器则在处理机空闲时选择一个响应比高的作业投入运行；1.任何时候只能有一个作业

5、在处理机上运行；2.任何一个时段有有限个作业被系统处理；一批作业处理完系统时间归零，接着处理下批作业，循环往复批处理系统可以不停地运行下去。早期单道批处理系统的不足主要体现在某个时刻内存中只能有一个作业运行，等待输入、输出时，仍冇系统资源的浪费。为克服此缺点，引入多道程序设计技术后，多道批处理系统应运而生。所谓多道程序设计技术，就是指允许多个程序同吋进入内存并运行。即同吋把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU屮运行，它们共享系统屮的各种硬、软件资源。当一道程序因"0请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序。引入多道程序设计技术后，批

6、处理系统发展成熟，它冇以下两个特点：1.多道：系统内可同时容纳多个作业。这些作业放在外存中，组成一个后备队列，系统按一定的调度原则每次从后备作业队列中选取一个或多个作业进入内存运行，运行作业结束、退出运行和后备作业进入运行均由系统自动实现，从而在系统中形成一个自动转接的、连续的作业流。2.成批：在系统运行过程中，不允许用户与其作业发生交互作用，即：作业一旦进入系统，用户就不能直接干预其作业的运行。除多道批处理系统之外，另外两种系统：分吋系统、实吋系统在60年代晚些吋候出现分时系统：由于CPU速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时连接多个用

7、户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好彖自己独山机器一样。若某个作业在分配给它的吋间片内不能完成其计算，则该作业暂吋屮断，把处理机让给另一作业使用，等待下一轮吋再继续其运行。曲于计算机速度很快，作业运行轮转得很快，给每个用户的卬象是，好象他独占了一台计算机。而每个用户可以通过自己的终端向系统发出各种操作控制命令，在充分的人机交互情况下，完成作业的运行。实吋系统：虽然多道批处理系统和分吋系统能获得较令人满意的资源利用率和系统响应时间，但却不能满足实时控制与实时信息处理两个应用领域的需求。于是就产生了实时系统，即系统能够及时响应随机发

8、生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。这个时期计算机即指大型计算机，考虑的主要是最大限度地利用计算性能,下面介绍两个主要的操作系统。早