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)。