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在上一篇内容中我们介绍了操作系统的四大基本特征——并发、共享、虚拟和异步。在开始今天的内容前,我们先简单的复习一下前面的内容:
通过前面的学习,我们可以了解到现在我们接触的操作系统是十分强大的,但是操作系统并不是从诞生之初就是如此强大的,它也和人类一样在漫长的岁月里不断地打怪升级慢慢的成长起来的。在今天的内容中,我们将会介绍操作系统的发展史,来看一下这个咱们这位老友是如何一步一步走向强大的。
在上世纪40年代,也就是1946年,第一台通用计算机 ENIAC 问世并开始投入使用。与1949年8月,第一台离散变量自动电子计算机 EDVAC问世,与1951年正式开始投入运行。 [ENIAC]: 第一台通用计算机 [EDVAC]: 第一台离散变量自动电子计算机
自从 ENIAC 问世以来,计算机还只是用于战争中计算导弹弹道的工作,当时的科学家们对计算机的工作还是采用手工操作的方式:
通过人工将对应用程序和数据的已穿孔的纸带(或者卡片)装入输入机,然后启动输入机,把程序和数据输入计算机的内存,接着通过控制台开关启动程序针对数据运行; 计算完毕后,打印机输出计算结果; 用户取走结果并卸下纸袋(或卡片)后,才让下一个用户上机
在使用计算机的整个过程中都需要人工干预,如程序的装入、运行、结果的输出等。这种手工操作方式存在两个突出的缺点:
在 EDVAC 问世之后,随着时代的更替,计算机硬件也在不断地发展,随之而来的计算量也在不断地增加。与20世纪50年代后期开始出现人机矛盾:
随着时代的继续发展,人机矛盾也越来越大,为了摆脱这个矛盾,唯一的解决办法就是用高速的机器来代替相对较慢的手工操作来对作业进行控制。
为了解决人机矛盾以及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾,出现了批处理系统。按发展历程又分为单道批处理系统、多道批处理系统。
人们通过引入脱机输入/输出技术(用外围机+磁带完成),并由监督程序负责控制作业的输入、输出。
在单道批处理系统中,系统对作业的处理是成批进行的,但内存中始终保持一道作业。单道批处理系统是在解决人机矛盾以及CPU和I/O设备速率不匹配的矛盾中形成的。其主要特征如下:
此时面临的问题是:每次主机内存仅存放了一道作业,每当它在运行期间发出输入/输出请求后,高速的CPU便处于等待低速的I/O完成的状态。
在这种情况下,计算机CPU的利用率相比于手工操作阶段是有所提升,但是还不够高,CPU仍存在大量的空闲等待状态。
为了进一步提高资源的利用率和系统的吞吐量,于是便引入的多道程序技术。
多道程序设计技术允许多个程序同时进入内存并允许它们在CPU中交替地允许,这些程序共享系统中的各种硬/软件资源。当一道程序因I/O请求而停止运行时,CPU便立即转去运行另一道程序。它不采用某些机制来提高某以技术方面的瓶颈问题,而让系统的各个组成部分都尽量去“忙”,因此切换任务所花费时间很少,可实现系统各部件之间的并行工作,使其整体在单位时间内的效率翻倍。
多道程序设计的特点是多道、宏观上并行、微观上串行。
多道程序设计技术的实现需要解决以下问题:
在批处理系统中采用多道程序设计技术就形成了多道批处理操作系统。该系统把用户提交的作业成批地送入计算机内存,然后由作业调度程序自动地选择作业运行。
多道批处理系统的优点有:
多道批处理系统的缺点有:
所谓的分时技术指的是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。
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。
分时操作系统指的是多个用户通过终端同时共享一台主机,这些终端连接在主机上,用户可以同时与主机进行交互操作而不互相干扰。因此实现分时系统最关键的问题是如何使用户能与自己的作业进行交互,即当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接受并及时处理该命令,再将结果返回用户。
分时系统也是支持多道程序设计的系统,但它不同于多道批处理系统。多道批处理系统是实现作业自动控制而无需人工干预的系统,而分时系统是实现人机交互的系统,这使得分时系统具有批处理系统不同的特征:
在分时操作系统中,多个用户共同使用同一台计算机时,宏观上是各用户并行工作;微观上则是各用户轮流使用计算机;
用户在使用的过程中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。
在计算机运行的过程中,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。
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。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。
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。
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。
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。
为了能够在某个时间限制内完成某些紧急任务而不需要时间片排队,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。这里的时间限制可分为两种情况:
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:
实时操作系统的主要特点:
网络操作系统是指把计算机网络中的各台计算机有机地结合起来,提供一种统一、经济而有效的使用各台计算机的方法,实现各台计算机之间数据的互相传送的操作系统。网络操作系统的最主要的特点是网络中各种资源的共享以及各台计算机之间的通信。
分布式计算机系统是由多台计算机组成并满足下列条件的系统:
用于管理分布式计算机系统的操作系统称为分布式计算机系统。该系统的主要特点是分布性与并行性。分布式操作系统与网络操作系统的本质不同的是,分布式操作系统中的若干计算机相互协同完成同一任务。
个人计算机操作系统是目前使用最广泛的操作系统,它广泛应用于文字处理、电子表格、游戏中,常见的有Windows、Linux和MacOS等。此外还有嵌入式操作系统、服务器操作系统、智能手机操作系统等。
在今天的内容中我们介绍了操作系统的发展历程:
通过今天的内容,我们了解了不同时期的操作系统的特点,从整个发展历程中我们不难发现,操作系统从诞生到后期的发展,都是为了解决不同时代的问题:
因此如果要从事IT行业的话,操作系统的相关知识储备对我们而言是必不可少的,随着时代的发展,现在的计算机技术也会逐渐走向智能化,为了顺应时代的发展,我们就需要趁现在打好扎实的基础才行。
今天的内容到这里就全部结束了,在下一篇内容中我们将介绍操作系统运行环境的相关知识点,大家记得关注哦!如果大家喜欢博主的内容,可以点赞、收藏加评论支持一下博主,当然也可以将博主的内容转发给你身边需要的朋友。最后感谢各位朋友的支持,咱们下一篇再见!!!