早期操作系统的发展阶段(10k字)

科学Sciences导读:纵观计算机历史,操作系统与计算机硬件的发展息息相关。本文从操作系统演进的五个阶段(9k字)、早期操作系统的发展阶段(10k字)、硬件兼容的UNIX起源和谱系(11k字)、可视化操作系统成主流(29k字)、操作系统功能和技术简介(4k字)等五个方面,介绍计算机操作系统的演进、谱系和产品发展史。计算机发展过程中,出现过许多操作系统:DOS、MacOS、Windows、Unix、Linux、Free BSD等。关键词:计算机,操作系统,OS,Multics,Unics,Unix,Minux,Linux,Xenix、OS/2、Dos,Windwows,iOS,Android,演进,谱系。赞赏支持科普作者后,公号输入栏发送“操作系统史”获取本PDF资料,下载学习科技知识。

计算机操作系统的演进、谱系和产品发展史(74k字)

目录

A计算机操作系统的演进、谱系和产品发展史 (67k字)

一、操作系统演进的五个阶段 Five Stages Of Operating System Evolution

二、早期主机操作系统的发展 Early Host Operating System Development

三、硬件兼容UNIX起源和谱系 Hardware Compatible With UNIX Origin And Pedigree

四、可视化操作系统成为主流 Visual Operating System Into The Mainstream

五、操作系统功能和技术简介 Introduction To Operating System Features And Technologies

素材(5k字)


计算机操作系统的演进、谱系和产品发展史

ComputerOperating System Evolution, Pedigree, and Product Development History

文Author|秦陇纪Qinlong GEcai,科学Sciences©20190618Tue

操作系统(OS)是管理计算机硬件和软件资源并为计算机程序提供公共服务的软件,是计算机系统中系统软件的组件。制造和使用史上最强大的信息处理工具——计算机,要能够设计硬件系统架构,生产制造芯片,设计开发操作系统和应用程序,并维持信息技术生态。还要在信息技术领域外,严格确定保护知识产权,维持开发人员支持,否则无以为继。本书介绍操作系统(OS)的演进、谱系和产品发展史。An operating system (OS) is systemsoftware that manages computer hardware and software resources and providescommon services for computer programs, is a component of the system software ina computer system. Application programs usually require an operating system tofunction. [1]Manufacture and use the most powerful informationprocessing tool in history—computers, it’s able to design hardware systemarchitectures, manufacture chips, design and develop operating systems andapplications, and then maintain an information technology ecosystem. Inaddition to the field of information technology, it is necessary to strictlydetermine the protection of intellectual property rights, and maintain thesupport of developers, otherwise it will not be able to continue. This bookdescribes the development history of operating system (OS) evolution, pedigree,and products.

二、早期主机操作系统的发展 Early Host Operating System Development

早期的操作系统不是与计算机硬件一起诞生的。它是人们使用计算机的过程中,为了满足当时的需求:提高资源利用率、增强计算机系统性能,伴随着计算机硬件及软件应用的日益发展,而逐步地形成和完善起来的。综观计算机之历史,操作系统与计算机硬件的发展息息相关。操作系统之本意原为提供简单的工作排序能力,后为辅助更新更复杂的硬件设施而渐渐演化。从最早的批量模式开始,分时机制也随之出现,在多处理器时代来临时,操作系统也随之添加多处理器协调功能,甚至是分布式系统的协调功能。其他方面的演变也类似于此。操作系统工作方式的演变发展经历了阶段1:手工操作,阶段2:批处理系统,阶段3:联机批处理系统;阶段4:多道程序系统,阶段5:分时系统,阶段6:实时系统,阶段7通用操作系统,阶段8:图形界面操作系统和特种专用等。

另一方面,在个人计算机上,个人计算机操作系统因袭大型机的成长之路,在硬件越来越复杂、强大时,也逐步实践以往只有大型机才有的功能。操作系统(OperatingSystem, OS)是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配,以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。计算机操作系统是随着计算机研究和应用的发展逐步形成并发展起来的,它是计算机系统中最基本的系统软件。我们通过操作系统来使用计算机上的软硬件资源和设备。总而言之,操作系统的历史就是一部解决计算机系统需求与问题的历史。

2.1 手工操作(无操作系统)——穿孔卡片

1946年第一台计算机诞生,到20世纪50年代中期,计算机工作采用手工操作方式,没有操作系统的概念。这是由于早期计算机的创建方式(如同建造机械算盘)与性能不足以运行如此程序。但在1947年美国贝尔实验室的肖克利巴丁布拉顿组成的研究小组发明的晶体管,以及莫里斯·威尔克斯发明的微程序方法,使得计算机不再是机械设备,而是电子产品。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,成为操作系统的起源。

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,打印机输出计算结果;用户取走结果并卸下纸带(或卡片)后,才让下一个用户上机,重复同样的步骤。[4]

手工操作方式两个特点:

①用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象,但是资源利用率低(只能一个人同时在操作);

②CPU等待手工操作,CPU的利用不充分(手工操作耗费CPU能干很多事情的时间)。

20世纪50年代后期,出现人机矛盾:手工操作的慢速度和计算机的高速度之间形成了尖锐矛盾,手工操作方式已严重损害了系统资源的利用率(使资源利用率降为百分之几,甚至更低),不能容忍。唯一的解决办法:只有摆脱人的手工操作,实现作业的自动过渡。这样就出现了成批处理。

手工操作的用户独占机器,CPU等待手工操作,CPU利用不充分。

2.2 批处理系统 Batchsystem——磁带存储

批处理系统的追求目标:提高系统资源利用率和系统吞吐量,以及作业流程的自动化。批处理系统:加载计算机上的一个监督软件,在监督程序的控制下,计算机能够自动的、成批的处理一个或多个用户的作业(作业包括程序、数据、命令)。代表作:第二代通用计算机IBM的1401和7094。

1960年代早期,商用计算机制造商制造了批处理系统,此系统可将工作的建置、调度以及运行序列化。此时,厂商为每一台不同型号的计算机创造不同的操作系统,因此为某计算机而写的程序无法移植到其他计算机上运行,即使是同型号的计算机也不行。

1964年,IBM推出了一系列用途与价位都不同的大型计算机IBMSystem/360——大型主机的经典之作,它们都共享代号为OS/360的操作系统(而非每种产品都用量身订做的操作系统)。让单一操作系统适用于整个系列的产品是System/360成功的关键,且实际上IBM大型系统便是此系统的后裔;为System/360所写的应用程序依然可以在现代的IBM机器上执行!OS/360也包含另一个优点:永久贮存设备——硬盘驱动器的面世,IBM称为DASD(Directaccess storage device直接存取存储设备)。另一个关键是分时概念的建立:将大型电脑珍贵的时间资源适当分配到所有使用者身上。分时也让使用者有独占整部机器的感觉;而Multics的分时系统是此时众多新操作系统中实践此观念最成功的。

①联机批处理系统 Online batchsystem

首先出现的是联机批处理系统,即作业的输入/输出由CPU来处理。

主机与输入机之间增加一个存储设备——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工操作时间,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:主机处于“忙等”状态。

②脱机批处理系统 Offline batchsystem

为克服与缓解:高速主机与慢速外设(输入输出设备)的矛盾,提高CPU的利用率,又引入了脱机批处理系统,即输入/输出脱离主机控制。

这种方式的显著特征是:增加一台不与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。(也是脱机比原始的手工传递磁带效率要高很多)卫星机功能是:(1)从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上;(2)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,有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。

脱机批处理系统在20世纪60年代应用十分广泛,它极大缓解了人机矛盾及主机与外设的矛盾。IBM-7090/7094:配备的监督程序就是脱机批处理系统,是现代操作系统的原型。

不足:每次主机内存中仅存放一道作业,每当它运行期间发出输入/输出(I/O)请求后,高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态,致使CPU空闲。

一种新的追求目标:既能保证计算机效率,又能方便用户使用计算机。计算机技术和软件技术的发展使这种追求成为可能,为改善CPU的利用率,又引入了多道程序系统。

2.3 多道程序系统Multi-program system

20世纪60年代中期,在前述的批处理系统中,引入多道程序设计技术后形成多道批处理系统(简称:批处理系统)。

①多道程序设计技术

多道程序设计技术,就是指允许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存,并允许它们交替在CPU中运行,它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时,CPU便立即转去运行另一道程序。

单道程序运行过程:在A程序计算时,I/O空闲,A程序I/O操作时,CPU空闲(B程序也是同样);必须A工作完成后,B才能进入内存中开始工作,两者是串行的,全部完成共需时间=T1+T2。

多道程序的运行过程:将A、B两道程序同时存放在内存中,它们在系统的控制下,可相互穿插、交替地在CPU上运行:当A程序因请求I/O操作而放弃CPU时,B程序就可占用CPU运行,这样CPU不再空闲,而正进行A程序I/O操作的I/O设备也不空闲,显然,CPU和I/O设备都处于“忙”状态,大大提高了资源的利用率,从而也提高了系统的效率,A、B全部完成所需时间<<T1+T2。

②多道批处理系统

多道程序设计技术不仅使CPU得到充分利用,同时改善I/O设备和内存的利用率,从而提高了整个系统的资源利用率和系统吞吐量(单位时间内处理作业(程序)的个数),最终提高了整个系统的效率。单处理机系统中多道程序运行时有两个特点:

(1)多道:计算机内存中同时存放几道相互独立的程序;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。

多道批处理系统的一个重要缺点:不提供人机交互能力,给用户使用计算机带来不便。虽然用户独占全机资源,并且直接控制程序的运行,可以随时了解程序运行情况。但这种工作方式因独占全机造成资源效率极低。即使CPU可以1分钟运算100W次,如果作业是按照每分钟100次来做运算,资源被大大浪费。

(1)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;

(2)微观上串行:实际上,各道程序轮流地用CPU,并交替运行。

多道程序系统的出现,标志着操作系统渐趋成熟的阶段,先后出现了作业调度管理、处理机管理、存储器管理、外部设备管理、文件系统管理等功能。

2.4 分时系统Time-sharingsystem

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户终端,而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机,好象自己独占机器一样。分时系统的主要目标:对用户响应的及时性,即不至于用户等待每一个命令的处理时间过长。1961年,麻省理工(MIT)在IBM7094型机器上实现了首个分时系统CTSS(Compatible Time-SharingSystem相容分时系统),在计算机界享有盛誉。之后的1963年,MIT启动MAC计划。计划以IBM大型机为主体,连接了160台终端,分别位于教职员家和校区四处,允许30名用户同时使用。

①分时技术:

把处理机的运行时间分成很短的时间片,按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。分时系统可以同时接纳数十个甚至上百个用户,由于内存空间有限,往往采用对换(又称交换)方式的存储方法。即将未“轮到”的作业放入磁盘,一旦“轮到”,再将其调入内存;而时间片用完后,又将作业存回磁盘(俗称“滚进”、“滚出“法),使同一存储区域轮流为多个用户服务。

若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算,则该作业暂时中断,把处理机让给另一作业使用,等待下一轮时再继续其运行。由于计算机速度很快,作业运行轮转得很快,给每个用户的印象是,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。

具有上述特征的计算机系统称为分时系统,它允许多个用户同时联机使用计算机。

②分时系统特点:

(1)多路性。若干个用户同时使用一台计算机。微观上看是各用户轮流使用计算机;宏观上看是各用户并行工作。

(2)交互性。用户可根据系统对请求的响应结果,进一步向系统提出新的请求。这种能使用户与系统进行人机对话的工作方式,明显地有别于批处理系统,因而,分时系统又被称为交互式系统。

(3)独立性。用户之间可以相互独立操作,互不干扰。系统保证各用户程序运行的完整性,不会发生相互混淆或破坏现象。

(4)及时性。系统可对用户的输入及时作出响应。分时系统性能的主要指标之一是响应时间,它是指:从终端发出命令到系统予以应答所需的时间。

多用户分时系统是当今计算机操作系统中最普遍使用的一类操作系统。

问题:无法对特殊任务做出及时响应。

2.5 实时系统Real-time system

虽然多道批处理系统和分时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。1980年,加拿大两个大学生戈登•贝尔(Gordon Bell)和丹•道奇(Dan Dodge),在学习操作系统设计课程期间,萌发了设计“实时操作系统(RTOS)”的念头,并且动手干了起来,最终做出了一个实时操作系统的微内核。于是就产生了实时系统,即系统能够及时响应随机发生的外部事件,并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。

实时系统在一个特定的应用中常作为一种控制设备来使用。实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统。实时操作系统有软实时系统和硬实时系统之分。软实时系统在规定时间得不到响应所产生的后果是可以承受的,如流水装配线。即使装配线瘫痪,也只是损失了资金;而硬实时系统在得不到实时响应后则可能产生不能承受的灾难,如导弹防卫系统。如果反应迟钝,结果就可能是严重损失。[7]

①实时系统可分成两类:

计算机应用到实时控制中,配置实时操作系统,就可组成各种各样的实时系统。目前,在计算机应用中,过程控制和信息处理都有一定的实时要求,据此,把实时系统分为实时过程控制系统和实时信息处理系统两大类。

(1)实时控制系统。实时过程控制分为两类:一类是以计算机位控制中枢的生产过程自动化系统,如冶炼、发电、炼油、化工、机械加工等的自动控制。在这类系统中,要求计算机及时采集和处理现场信息,控制有关的执行装置,使得某些参数,如温度、压力、流量、液位等按一定规律变化,从而达到实现生产过程自动化的目的。另一类是飞行物体的自动控制,如飞机、导弹、人造卫星的制导等。这类系统要求反应速度快,可靠性高。通常要求系统的响应时间在毫秒甚至微秒级内。

当用于电梯运行、机床操作、飞机飞行、导弹发射等需要立即反应的自动控制时,要求计算机能尽快处理按键操作、测量系统测得的数据,及时地对电梯、机床、飞机或导弹进行控制,或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时,也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据,然后控制相应的执行机构。

(2)实时信息处理系统。它通常配有大型文件系统或数据,事先存有经过合理组织的大量数据,它能及时响应来自终端用户的服务请求,如进行信息的检索、存储、修改、更新、加工、删除、传递等,并能在短时间内对用户作出正确的回答。如情报检索、机票预定、银行业务、电话交换等都属此类系统。这类系统除要求响应时间及时外,并要求有较高的可靠性、安全性和保密措施等。

当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时,或当用于银行系统、情报检索系统时,都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的要求稍弱于第一类。订票、银行业务等大规模高并发的实时场景,没有操作系统技术背景的开发人员,很难设计出高并发的实时系统。

②实时操作系统的主要特点:

(1)及时响应。对外部进入系统的信号或信息应能做到实时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成。

(2)通用性。实时系统较一般的通用系统有规律,有许多操作具有一定的可预计性。

(3)执行操作性。实时系统终端一般作为执行和询问使用,不具有分时系统那样较强会话能力。

(4)高可靠性。实时系统对可靠性和安全性要求较高,常采用双工工作方式。需采取冗余措施,双机系统前后台工作,也包括必要的保密措施等。

③嵌入式实时系统QNX

1980年,戈登•贝尔(GordonBell)和丹•道奇(DanDodge)在加拿大成立QNX——一家知名的嵌入式系统开发商。QNX是一种商用的类Unix实时操作系统,遵从POSⅨ规范,目标市场主要是嵌入式系统[8]。QNX的应用范围极广,包含了:控制保时捷跑车的音乐和媒体功能、核电站和美国陆军无人驾驶Crusher坦克的控制系统[8],还有RIM公司的BlackBerry PlayBook平板电脑。[9]

QNX操作系统是第一个符合ISO26262 ASIL D规范的实时操作系统,能满足数字化仪表盘功能性安全的要求,同时兼顾了数据安全要求,通过美国军方EAL4+。用户可以基于安全的内核进行系统开发,从而保证整机系统的安全可靠。QNX资源下载QNX Softwarecenter[10]安装之后登录(需要注册并购买license,否则只能试用30天)。QNX的架构如下:

QNX后来被黑莓收购,变成五大车载操作(VOS)系统之一。而车载操作系统,除了WindowsCE外,所有操作系统中,只有QNX基于自己的VOS独立为汽车车载系统开发了完整的娱乐平台(而不是车机供应商),称之为QNX车载娱乐平台(QNX CAR Platformfor Infotainment)。其架构如下:

QNX的野心还是很大的,成为未来的VOS的机会非常大。[11]毕竟汽车的半自动、全自动驾驶涉及到人的生命安全,安全性和实时性是非常重要的。

④实时系统的代表VxWorks

1983年,美国WindRiver公司设计开发的嵌入式实时操作系统VxWorks,是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境,在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中,如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在美国F-16、FA-18战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上,甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器、2008年5月登陆的凤凰号,和2012年8月登陆的好奇号也都使用到了VxWorks上。[12]

我国民用的诸如电梯、进口汽车的车载系统,工厂里的数控机床,至今依然是国外操作系统底层产品。国内没有公司做真正的技术开发,几乎清一色都是应用开发公司,值得深思。

2.6 通用操作系统General operating system

操作系统有三种基本类型:多道批处理系统、分时系统、实时系统。而通用操作系统具有多种类型操作特征,可以同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能,或其中两种以上的功能。

例如:实时处理+批处理=实时批处理系统。首先保证优先处理实时任务,插空进行批处理作业。常把实时任务称为前台作业,批作业称为后台作业。

再如:批处理+分时处理=分时批处理系统。即:时间要求不强的作业放入“后台”(批处理)处理,需频繁交互的作业在“前台”(以去银行办理业务,这个银行只有一个窗口可以办理业务。离业务窗口不远的地方是等候区,两者之间走路需要1分钟。分时)处理,处理机优先运行“前台”作业。

从上世纪60年代中期,国际上开始研制一些大型的通用操作系统。这些系统试图达到功能齐全、可适应各种应用范围和操作方式变化多端的环境的目标。但是,这些系统过于复杂和庞大,不仅付出了巨大的代价,且在解决其可靠性、可维护性和可理解性方面都遇到很大的困难。

我们举例来说明一下系统的发展过程:

相比之下,UNIX操作系统却是一个例外。这是一个通用的多用户、分时、交互型操作系统。它首先建立一个精干核心,而其功能却足以与许多大型的操作系统相媲美,在核心层以外,可以支持庞大的软件系统。它很快得到应用和推广,并不断完善,对现代操作系统有着重大的影响。

至此,操作系统的基本概念、功能、基本结构和组成都已形成并渐趋完善。

①操作系统作用

1.隐藏了丑陋的硬件调用接口,为应用程序员提供调用硬件资源的更好,更简单,更清晰的模型(系统调用接口)。应用程序员有了这些接口后,就不用再考虑操作硬件的细节,专心开发自己的应用程序即可。

例如:操作系统提供了文件这个抽象概念,对文件的操作就是对磁盘的操作,有了文件我们无需再去考虑关于磁盘的读写控制(比如控制磁盘转动,移动磁头读写数据等细节),

2.将应用程序对硬件资源的竟态请求变得有序化

例如:很多应用软件其实是共享一套计算机硬件,比方说有可能有三个应用程序同时需要申请打印机来输出内容,那么a程序竞争到了打印机资源就打印,然后可能是b竞争到打印机资源,也可能是c,这就导致了无序,打印机可能打印一段a的内容然后又去打印c...,操作系统的一个功能就是将这种无序变得有序。

②操作系统比喻

最开始的时候,每次只能一个人去业务窗口办理业务,等第一个人业务办理完成,回到等候区后,下一个人才可以去窗口办理业务。但是,每次在用户走向/离开业务窗口的时候,都需要等到一分钟,办理一个人的业务就需要等待2分钟。如果业务处理一个人的业务需要一个小时的时候,这个问题并不明显,但是随着业务窗口办理业务的速度加快,变成10分钟处理一个业务的时候,这个问题就凸显出来了。不那里业务的速度越快,问题就明显。(此时相当于操作系统的发展史中的——手工操作)。

为了改进上述问题,安排一个调度员T,每次调度员T从等候区叫10个人,来窗口排队办理业务,这样就相对上面来说,节省了很多时间,但是还有一个问题。在每次队伍走向业务窗口和离开窗口的时候,还是会浪费时间。(此时相当于联机批处理系统)在此基础上改进,调度员T 每次安排多个队伍,在处理第一个队伍的时候,队伍2已经被调度员T安排好,这样就避免了在 每次队伍走向业务窗口和离开窗口的时候浪费的时间。(此时相当于联机批处理系统)如果业务窗口在为某人办理业务的时候,办理业务的人来了个电话,这个时候业务窗口就需要等待他打完电话后才能继续办理业务。

为了解决上述问题,业务窗口又进行了改进,这次是业务窗口一个让5个人同时等待窗口(而不是窗口前只等待一个人),如果在办理业务的时候,第一个人来电话,业务窗口就先暂停办理第一个人的业务,此时去办理第二个人的业务,如果第二个人此时也来了电话,业务窗口就去办理第三个人的业务。这样业务窗口就提高了工作效率。在相同的时间内办理了更过的业务。(此当相当于多道程序系统)办理业务的时候,一个人独占业务窗口,资源效率低。

业务窗口再次进行了改进。业务窗口同时接待10个人,没10秒处理一个人的业务,时间到了以后,不管有没有处理完成当前业务,都会在下一个10秒钟去处理下一个人的业务,这样去轮流给10个人处理业务。随着业务窗口办理业务速度的提高,变成每一秒处理一个人的业务。这样对在也窗口前的10个人来说,他们的业务就好像被同时处理一样。(相当于分时操作系统)。如果这个时候,行长的亲戚来办理业务,但是行长亲戚不想等,希望自己的业务马上被处理。这个时候,就无法满足需求了。现在无法满足实时问题的处理。

业务窗口再次改进,对待特殊的业务需求马上处理。这样就可以对实时发生的问题进行处理,实时问题优先处理。(此时相当于实时系统)更形象的例子是,比如我们在开飞机,突然发现前面有一座大山,这个时候就需要我们马上进行规避动作,躲开大山,对于非实时系统在此时需要有一个响应时间,如果响应时间过长,飞机就会撞山。

由于办理业务时需要处理多种情况,将上面的各种情况进行综合,吸取各自的优点,这样业务窗口就能根据情况来处理业务。(相当于通用操作系统)早期的操作系统非常多样化,生产商生产出针对各自硬件的系统。每一个操作系统都有很不同的命令模式、操作过程和调试工具,即使它们来自同一个生产商。最能反映这一状况的是,厂家每生产一台新的机器都会配备一套新的操作系统。

③操作系统分类

进入20世纪80年代,大规模集成电路工艺技术的飞跃发展,微处理机的出现和发展,掀起了计算机大发展大普及的浪潮。一方面迎来了个人计算机的时代,同时又向计算机网络、分布式处理、巨型计算机和智能化方向发展。于是,操作系统有了进一步的发展,如:个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等。

个人计算机操作系统

个人计算机上的操作系统是联机交互的单用户操作系统,它提供的联机交互功能与通用分时系统提供的功能很相似。由于是个人专用,因此一些功能会简单得多。然而,由于个人计算机的应用普及,对于提供更方便友好的用户接口和丰富功能的文件系统的要求会愈来愈迫切。

网络操作系统

计算机网络:通过通信设施,将地理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来,实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统。

网络操作系统:在原来各自计算机操作系统上,按照网络体系结构的各个协议标准增加网络管理模块,其中包括:通信、资源共享、系统安全和各种网络应用服务。

分布式操作系统

表面上看,分布式系统与计算机网络系统没有多大区别。分布式操作系统也是通过通信网络,将地理上分散的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来,实现信息交换和资源共享,协作完成任务——硬件连接相同。但有如下一些明显的区别:

(1)分布式系统要求一个统一的操作系统,实现系统操作的统一性。

(2)分布式操作系统管理分布式系统中的所有资源,它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调工作,并为用户提供一个统一的界面。

(3)用户通过这一界面,实现所需要的操作和使用系统资源,至于操作定在哪一台计算机上执行,或使用哪台计算机的资源,则是操作系统完成的,用户不必知道,此谓:系统的透明性。

(4)分布式系统更强调分布式计算和处理,因此对于多机合作和系统重构、坚强性和容错能力有更高的要求,希望系统有:更短的响应时间、高吞吐量和高可靠性。

操作系统已经覆盖个人电脑和服务器、桌面端、移动端、工业应用和军工等特殊领域。常见的个人电脑端操作系统包括微软视窗操作系统(Windows)、苹果麦金托什操作系统(Macintosh Mac OS)和Linux开源操作系统。移动端操作系统目前安卓和苹果二分天下。华为鸿蒙操作系统如果想进入市场,面临极大的生态问题。

操作系统这类复杂大型软件的生产,变成完全需要研发、投入、逐步优化的软硬件科技领域。操作系统的研发、协作、开放变得越来越多,越来越快,投入的人和资金也越来越多。

PS: thks4 ur support^_^

素材(5k字)

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计算机操作系统的演进、谱系和产品发展史(74k字)

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原文发表时间:2019-06-30

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