簡述計算機操作系統的發展過程

簡述計算機操作系統的發展過程

　　操作系統并不是和電腦硬件一起創建出來的，操作系統有著悠久的發展歷史，下面由學習啦小編為大家整理了簡述計算機操作系統的發展過程的相關知識，希望對大家有幫助!

　　簡述計算機操作系統的發展過程1：無操作系統的計算機系統

　　世界上第一臺計算機，1946年2月14日，ENIAC在美國賓夕法尼亞大學誕生，但是，計算機是利用成千上萬個真空管做成的，每一秒可以執行5000次的加法運算，體積相當龐大，且功耗非常大(耗電相當可怕)，而且真空管的損耗率相當高;(此時，還沒有加入操作系統，計算機只識別0,1，所以，我們想讓計算機完成的任務都必須通過0,1數據告知)，計算機的操作是由程序員采用人工操作方式直接使用計算機硬件系統，即程序員事先將已穿孔(對應于程序和數據)的紙帶(或者卡片)裝入紙帶輸入機(或者卡片輸入機)，再啟動它們將程序和數據輸入計算機，然后啟動計算機運行，當程序運行完畢并取走計算結果之后，才讓下一個用戶上機

　　1，用戶獨占全機(也就是說計算機及其全部資源只能由上機用戶獨占)

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

　　可以知道，人工操作嚴重降低了計算機資源的利用率，這也就是所謂：人機矛盾， 隨著cpu速度的提高和系統規模的擴大，人機矛盾日益嚴重，此外隨著cpu速度的迅速提高而I/o設備的速度卻提高緩慢，又突出了cpu、i/o設備之間的矛盾

　　簡述計算機操作系統的發展過程2：脫機輸入、輸出方式

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

　　該技術是事先將裝有用戶程序和數據的紙帶(或者卡片)裝入紙帶輸入機(或者卡片機)，在一臺外圍機的控制下，把紙帶(卡片)上的數據(程序)輸入到磁帶上。當cpu需要這些程序和數據時，再從磁帶上將其高速的調入內存;

　　同樣的，當cpu需要這些程序和數據時，可由cpu直接高速的把數據從內存送到磁帶上，然后再在另外一臺外圍機的控制下，將磁帶上的結果通過相應的輸出輸入設備輸出

　　輸入輸出------外圍機------磁盤

　　由于程序和數據的輸入輸出都是在外圍機的控制下完成的，或者說;它們是在脫離主機的情況下進行的，故稱之為：脫機輸入、輸出方式;

　　反之：在主機的直接控制下直接進行輸入，輸出的方式稱為：聯機輸入，輸出(ON-Line I/o)方式

　　脫機I/o的優點：減少了cpu的空閑時間，裝帶(卡)，卸帶(卡)以及將數據從低速i/o設備送到高速磁帶上，都是在脫機的情況下進行的，并不占用主機時間，從而有效的減少了cpu空閑時間

　　提高了I/o速度，當cpu需要數據時，直接從高速磁帶或磁盤上將數據調入內存，緩和了cpu與i/o設備不匹配的矛盾

　　簡述計算機操作系統的發展過程3：單道批處理系統

　　上世紀50年代，發明了晶體管，人們開始用晶體管來代替真空管來制作計算機，這也就是第二代計算機(體積大大減小，功耗顯著降低，可靠性增加，但是計算機系統還是非常昂貴的)，為了能充分的利用cpu資源，通常是把一批作業以脫機方式輸入到磁帶上，并在系統中配上監督程序，在它的控制下使這批作業能一個接一個的連續處理。其自動處理過程是：首先，由監督程序將磁帶上的第一個作業裝入內存，并把運行控制權交給該作業。當該作業處理完成時，又把控制權交還給監督程序，在由監督程序把磁帶上的第二個作業調入內存。計算機系統就這樣自動的一個作業一個作業的進行處理，直至磁帶上的所有作業全部完成，這樣也就形成了早期的批處理系統。由于系統對作業的處理都是成批進行的，且在內存中始終只保持一道作業(即當前正在運行的作業才能駐足內存，作業的執行順序是先進先出)，故：稱之為：單道批處理系統

　　簡述計算機操作系統的發展過程4：多道批處理系統

　　20世紀60年代中期，人們開始利用小規模集成電路來制作計算機，各方面又得到很大的提高;在單道批處理系統中，內存中僅有一道作業，它無法充分利用系統中的所有資源，致使系統性能較差。為了進一步提高資源的利用率和系統吞吐量，引入了多道批處理系統。在這個系統中，用戶所提交的作業都是先存放在外存上并排成一個隊列，稱為：“后備隊列”，然后，由作業調度程序按照一定的算法從后備隊列中選擇若干個作業調入內存，使他們共享cpu和系統中的各種資源

　　1，提高了cpu的利用率，當內存中僅有一道程序時，每逢該程序在運行中發出i/o請求后，cpu空閑，必須在其i/o完成后cpu才能繼續運行;尤其因為i/o設備的低速性，更使cpu的利用率明顯降低，當有多個作業時，a作業執行的過程中發生i/o請求，這個時候cpu就可以調用b作業了

　　2，可以提高內存和i/o設備利用率，為了能運行較大的作業，通常內存都具有較大容量，但由于80%以上的作業都屬于中小型作業，因此在彈道程序系統環境下，也勢必造成內存的浪費。類似的，對于系統中所配置的多種類型的i/o設備，在單道程序環境下也不能充分利用

　　3，增加系統的吞吐量(單位時間內完成的總工作量，1，cpu和其它資源保持“忙碌”狀態 2，僅當作業運行完成或運行不下去時才去切換，系統開銷小)。

　　4，平均周轉時間長。(作業的周轉時間是從作業進入系統開始直至其完成并退出為止所經歷的時間，批處理中，作業要排隊，依次進行處理，因而作業的周轉時間較長)

　　5，無交互能力。用戶一旦把作業提交給系統后，直至作業完成，用戶都不能與自己的作業進行交互

　　簡述計算機操作系統的發展過程5：分時系統

　　分時系統(Time Sharing System)與多道批處理系統之間有著截然不同的性能差別，它能很好的將一臺計算機提供給多個用戶同時使用，提高計算機的利用率。經常用于查詢系統中，滿足許多查詢用戶的需要。

　　1，人-機交互：(每當我們寫好程序時，都需要上機調試。新編的程序都可能有出錯或者不合理之處，我們希望能邊運行邊修改，對程序中的錯誤進行修改，即就是：人-機交互)

　　2，共享主機：(因為以前的計算機相當昂貴，不可能像現在這樣每人獨占一臺計算機，而只能是多個用戶共享一臺計算機，但是，用戶在使用機器時應能夠像自己獨占計算機一樣，不僅可以隨時的與計算機進行交互，而且應該感覺不到其他用戶也在使用當前的計算機)

　　3，便于用戶上機：(多道批處理系統中，用戶上機前必須把自己的作業郵寄或親自送到機房，明顯很不方便，用戶希望能通過自己的終端直接將作業傳送到機器上進行處理，并且合理的對作業進行控制)

　　所以可以簡單的理解：分時操作系統(CTSS， Compatable Time Sharing System)，就是在一臺主機上連接了多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的終端，以交互的方式使用計算機，，共享主機中的資源(第一臺真正的分時操作系統是由麻省理工學院開發的，之后：麻省理工又和貝爾實驗室，通用電氣公司聯合發出多用戶多任務操作系統-MULTICS，機器支持數百用戶，(其中，參加該項目的貝爾實驗室的Ken Thempson，在PDP-7小型及上開發的MULTICS版本，就是當今廣為流行的UNIX系統的前身))

　　分時系統的關鍵問題：1，及時接受(要及時接受用戶鍵入的命令或數據，可以在系統中配置一個多路卡，當要在主機上連接8個終端時，須配置一個8用戶的多路卡，多路卡主要的作用是使主機能同時接受各用戶從終端輸入的數據，然后，我們還需要在每一個終端配置一個緩沖區，用來暫時存儲用戶鍵入的命令)

　　2，及時處理(人機交互的關鍵，是使用戶鍵入的命令能及時的控制自己作業的運行或者修改自己的作業。為此，各個用戶的作業都必須在內存中，且能頻繁的獲得處理機而運行，不然，用戶鍵入的命令將無法作用到自己的作業上，無法得到執行)

　　所以此刻的人機交互完全的改變了原來批處理系統的運行方式。首先，用戶作業不能先進入磁盤，然后在調入內存。因為作業在磁盤上不能運行，因為作業在磁盤上不能運行，也就不能實現交互。其次：不允許一個一個作業長期占用處理機，直至它運行結束或出現I/O請求后，方才調度其它作業運行，所以應該規定每一個作業只運行很短的時間(例如：0.1秒鐘，這也就是所謂的時間片)，便暫停該作業的運行，并立即調度下一個程序運行，這樣，也就可以在一定的時間內將所有的作業都執行完，實現及時的交互，然后得到及時的響應

　　多路型：(允許一臺主機上同時連接多臺聯機終端，宏觀上：多個用戶同時工作;微觀上：每個用戶作業輪流運轉一個時間片)

　　獨立性：(每一個用戶各占一個終端，彼此獨立操作，，互不干擾，感覺就是我一個人在獨占主機，哈哈)

　　及時性：(用戶的請求能在很短的時間內獲得響應)

　　交互性：可以通過終端和系統進行廣泛的人機對話

　　簡述計算機操作系統的發展過程6：實時系統

　　所謂“實時”，是表示“及時”，而實時系統(Real Time System)是指系統能及時響應外部事件的請求，在規定的時間片內完成對該事件的處理，并控制所有實時任務協調一致的運行。

　　雖然多道批處理系統和分時系統已能獲得比較滿意的資源利用率和響應時間，但是，但是，但是，貌似仍然不能滿足下面的這些領域的需要

　　1,實時控制(系統要求能實時的采集現場數據，并對所采集的數據進行及時處理，最后能按照一定的預訂進行變化，如：飛機的自動駕駛系統，導彈的制導系統，火炮的自動控制)

　　2，實時信息處理(根據用戶提出的請求對信息進行檢索和處理，并在很短的時間內為用戶作出正確的響應，如：飛機或者火車的訂票系統)