許萌

摘要：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上配置操作系統(tǒng)是很有必要性，未配置OS的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須用機(jī)器語言書寫程序，操作系統(tǒng)可以將用戶書寫的高級語言轉(zhuǎn)換為機(jī)器代碼進(jìn)行編譯，OS還可以通過合理組織計(jì)算機(jī)的工作流程，加速程序的運(yùn)行，縮短程序的運(yùn)行周期，提高系統(tǒng)的吞吐量，近年發(fā)展起來的圖形用戶界面（GUI）更加方便了用戶的使用與編程。近年來OS多采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)具有良好的擴(kuò)充性，在全球互連OSI國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了國際間的彼此兼容。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；硬件軟件；接口

操作系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)的首次擴(kuò)充，提高其利用率和系統(tǒng)的吞吐量，最早的計(jì)算機(jī)沒有操作系統(tǒng)的概念。那時(shí)使用計(jì)算機(jī)的人是研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的專家，他們對計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)及各部件之間如何配合工作非常熟悉。開機(jī)后，再啟動計(jì)算機(jī)由計(jì)算機(jī)自動執(zhí)行程序。當(dāng)時(shí)，計(jì)算機(jī)運(yùn)行一次只能執(zhí)行一個(gè)程序，即處理一個(gè)任務(wù)，處理完之后就停下來，等待工作人員為它加載下一個(gè)待處理的任務(wù)并安排所需要的資源。這樣使用計(jì)算機(jī)非常麻煩，對用戶掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)的要求非常高，并且用計(jì)算機(jī)處理問題的效率非常低。這就促使人們考慮如何使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠自動地管理好硬件資源，屏蔽硬件的復(fù)雜性，降低對用戶使用計(jì)算機(jī)的技術(shù)要求；如何使計(jì)算機(jī)一次能夠自動處理多個(gè)任務(wù)，協(xié)調(diào)好各種軟件之間的關(guān)系以及被執(zhí)行的順序，合理充分地使用計(jì)算機(jī)內(nèi)存資源，提高CPU的使用效率；如何使計(jì)算機(jī)自動地管理好事先設(shè)計(jì)好的程序、待處理的數(shù)據(jù)，在需要時(shí)能夠自動地被調(diào)入計(jì)算機(jī)內(nèi)處理，并自動保存處理后的結(jié)果。根據(jù)不同的應(yīng)用場合，操作系統(tǒng)可分為以下幾種類型：

1手工操作

手工操作時(shí)代可以追溯到1946-1955年，普遍使用機(jī)器語言，用插件板、紙帶、卡片輸入輸出進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，時(shí)間上第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC就是手工操作時(shí)代產(chǎn)生的。手工操作存在很多弊端，例如隨著計(jì)算機(jī)處理能力的提高，手工操作的低效率會造成很多浪費(fèi)。

2單道批處理系統(tǒng)時(shí)代

單道批處理系統(tǒng)在1955-1965年較為流行，它使用匯編語言，F(xiàn)ORTRAN和Job等語言，也首次使用了操作系統(tǒng)，即FMS（Fortran Monitor System），IBMSYS等，在科學(xué)工程計(jì)算方面的功能很突出，特別是聯(lián)機(jī)批處理和脫機(jī)批處理，單用戶操作系統(tǒng)工作時(shí)只有一個(gè)用戶作業(yè)（指用戶要求計(jì)算機(jī)完成一個(gè)獨(dú)立任務(wù)）在運(yùn)行，單用戶操作系統(tǒng)一般用于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，如微型計(jì)算機(jī)的磁盤操作系統(tǒng)（DOS）。

3多道批處理系統(tǒng)時(shí)代

在多道批處理系統(tǒng)在1965-1980年應(yīng)用廣泛，其操作系統(tǒng)復(fù)雜而龐大，內(nèi)存中可以同時(shí)存放幾個(gè)作業(yè)，它采用集成電路將幾項(xiàng)新技術(shù)，如multiprogram—ming，spooling集合起來。批處理系統(tǒng)的代表兼容機(jī)思想的誕生與多道程序設(shè)計(jì)思想的實(shí)現(xiàn)，主機(jī)的CPU按照預(yù)先分配給各終端的時(shí)間片（Time Slicc）輪流為各個(gè)終端服務(wù)，各個(gè)終端在分配給自己的時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占CPU，分時(shí)共享計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源。分時(shí)操作系統(tǒng)具有會話功能，可以在工作過程中隨時(shí)進(jìn)行人機(jī)會話。工作時(shí)，同時(shí)在系統(tǒng)上工作的不同用戶好像自己獨(dú)占這臺計(jì)算機(jī)，沒有分時(shí)運(yùn)行的感覺。

多道批處理有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如作業(yè)流程自動化，即使得資源的使用效率比較高，而且同時(shí)吞吐率高，也就是在1個(gè)單位時(shí)間中進(jìn)行的線程總數(shù)比較大。但同樣也有缺點(diǎn)，用戶之間交流性比較低，調(diào)試程序困難，浪費(fèi)了時(shí)間和空間。多道批處理是指多個(gè)用戶將需要執(zhí)行的程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明一起送到計(jì)算機(jī)中，由操作系統(tǒng)對各個(gè)作業(yè)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行。

4分時(shí)系統(tǒng)時(shí)代

分時(shí)系統(tǒng)存在于70年代至今，分時(shí)系統(tǒng)即為多個(gè)程序分時(shí)共享硬件和軟件資源，MIT的Compatible TimeSharing System的分時(shí)系統(tǒng)開創(chuàng)了多用戶共享計(jì)算機(jī)資源的新時(shí)代，它擁有便利的終端使用，高可靠的大型文件系統(tǒng)，內(nèi)核、層次式目錄、面向流的I/0以及把設(shè)備當(dāng)做文件處理的多種新方式，播撒了許多原創(chuàng)的概念，對現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有重大影響。分時(shí)系統(tǒng)把計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)資源進(jìn)行時(shí)間上的分割，提高了計(jì)算機(jī)用戶使用計(jì)算機(jī)時(shí)的多路性，交互性，獨(dú)立性和及時(shí)性。

5個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)代

1973年，第一個(gè)微機(jī)操作系統(tǒng)CP/M誕生，CP/M操作系統(tǒng)有較好的層次結(jié)構(gòu)，指揮主機(jī)、內(nèi)存、磁鼓、磁帶、磁盤、打印機(jī)等硬設(shè)備的特權(quán)，它在1981年成為世界上流行最廣的8位操作系統(tǒng)之一。個(gè)人計(jì)算機(jī)有較多新技術(shù)的發(fā)展，例如在分時(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，操作系統(tǒng)的發(fā)展開始分化，有主機(jī)計(jì)算、個(gè)人計(jì)算、分布計(jì)算等，例如網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Network OS）。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)管理連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的所有計(jì)算機(jī)。由于各計(jì)算機(jī)都有自己的一套操作系統(tǒng)，因此，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議，在上層把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來，使得在網(wǎng)絡(luò)中的各計(jì)算機(jī)均按照協(xié)議的規(guī)定進(jìn)行通信。

6結(jié)束語

待解決的問題引發(fā)了操作系統(tǒng)軟件的誕生，促進(jìn)了操作系統(tǒng)技術(shù)的不斷提高和完善。在工作中直接使用裸機(jī)不但很不方便，而且還嚴(yán)重影響工作效率和機(jī)器使用率。而為裸機(jī)配置的一種系統(tǒng)軟件是管理計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的程序，是計(jì)算機(jī)中最重要的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，提供了計(jì)算機(jī)用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口，且是用戶和應(yīng)用程序間的接口，操作系統(tǒng)為編譯程序和數(shù)據(jù)庫管理工作等提供了支持和服務(wù)。