簡述計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展過程

　　操作系統(tǒng)并不是和電腦硬件一起創(chuàng)建出來的，操作系統(tǒng)有著悠久的發(fā)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(tǒng)的發(fā)展過程的相關(guān)知識，希望對大家有幫助!

　　簡述計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展過程1：無操作系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)

　　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(zhí)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(tǒng)，計算機只識別0,1，所以，我們想讓計算機完成的任務(wù)都必須通過0,1數(shù)據(jù)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(tǒng)，即程序員事先將已穿孔(對應(yīng)于程序和數(shù)據(jù))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(shù)據(jù)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(jié)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(tǒng)規(guī)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(shè)備的速度卻提高緩慢，又突出了cpu、i/o設(shè)備之間的矛盾

　　簡述計算機操作系統(tǒng)的發(fā)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(shè)備之間速度不匹配的矛盾，緊接著出現(xiàn)了脫機輸入、輸出(OFF-Line I/o)技術(shù)

　　該技術(shù)是事先將裝有用戶程序和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)(程序)輸入到磁帶上。當cpu需要這些程序和數(shù)據(jù)時，再從磁帶上將其高速的調(diào)入內(nèi)存;

　　同樣的，當cpu需要這些程序和數(shù)據(jù)時，可由cpu直接高速的把數(shù)據(jù)從內(nèi)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(jié)果通過相應(yīng)的輸出輸入設(shè)備輸出

　　輸入輸出------外圍機------磁盤

　　由于程序和數(shù)據(jù)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(lián)機輸入，輸出(ON-Line I/o)方式

　　脫機I/o的優(yōu)點：減少了cpu的空閑時間，裝帶(卡)，卸帶(卡)以及將數(shù)據(jù)從低速i/o設(shè)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(shù)據(jù)時，直接從高速磁帶或磁盤上將數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存，緩和了cpu與i/o設(shè)備不匹配的矛盾

　　簡述計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展過程3：單道批處理系統(tǒng)

　　上世紀50年代，發(fā)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(tǒng)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(yè)以脫機方式輸入到磁帶上，并在系統(tǒng)中配上監(jiān)督程序，在它的控制下使這批作業(yè)能一個接一個的連續(xù)處理。其自動處理過程是：首先，由監(jiān)督程序?qū)⒋艓系牡谝粋€作業(yè)裝入內(nèi)存，并把運行控制權(quán)交給該作業(yè)。當該作業(yè)處理完成時，又把控制權(quán)交還給監(jiān)督程序，在由監(jiān)督程序把磁帶上的第二個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。計算機系統(tǒng)就這樣自動的一個作業(yè)一個作業(yè)的進行處理，直至磁帶上的所有作業(yè)全部完成，這樣也就形成了早期的批處理系統(tǒng)。由于系統(tǒng)對作業(yè)的處理都是成批進行的，且在內(nèi)存中始終只保持一道作業(yè)(即當前正在運行的作業(yè)才能駐足內(nèi)存，作業(yè)的執(zhí)行順序是先進先出)，故：稱之為：單道批處理系統(tǒng)

　　簡述計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展過程4：多道批處理系統(tǒng)

　　20世紀60年代中期，人們開始利用小規(guī)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(tǒng)中，內(nèi)存中僅有一道作業(yè)，它無法充分利用系統(tǒng)中的所有資源，致使系統(tǒng)性能較差。為了進一步提高資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量，引入了多道批處理系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，用戶所提交的作業(yè)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(yè)調(diào)度程序按照一定的算法從后備隊列中選擇若干個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使他們共享cpu和系統(tǒng)中的各種資源

　　1，提高了cpu的利用率，當內(nèi)存中僅有一道程序時，每逢該程序在運行中發(fā)出i/o請求后，cpu空閑，必須在其i/o完成后cpu才能繼續(xù)運行;尤其因為i/o設(shè)備的低速性，更使cpu的利用率明顯降低，當有多個作業(yè)時，a作業(yè)執(zhí)行的過程中發(fā)生i/o請求，這個時候cpu就可以調(diào)用b作業(yè)了

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

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

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

　　5，無交互能力。用戶一旦把作業(yè)提交給系統(tǒng)后，直至作業(yè)完成，用戶都不能與自己的作業(yè)進行交互

　　簡述計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展過程5：分時系統(tǒng)

　　分時系統(tǒng)(Time Sharing System)與多道批處理系統(tǒng)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(jīng)常用于查詢系統(tǒng)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(diào)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(xiàn)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(yīng)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(yīng)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(tǒng)中，用戶上機前必須把自己的作業(yè)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(yè)傳送到機器上進行處理，并且合理的對作業(yè)進行控制)

　　所以可以簡單的理解：分時操作系統(tǒng)(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(tǒng)是由麻省理工學院開發(fā)的，之后：麻省理工又和貝爾實驗室，通用電氣公司聯(lián)合發(fā)出多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)-MULTICS，機器支持數(shù)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(fā)的MULTICS版本，就是當今廣為流行的UNIX系統(tǒng)的前身))

　　分時系統(tǒng)的關(guān)鍵問題：1，及時接受(要及時接受用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)，可以在系統(tǒng)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(shù)據(jù)，然后，我們還需要在每一個終端配置一個緩沖區(qū)，用來暫時存儲用戶鍵入的命令)

　　2，及時處理(人機交互的關(guān)鍵，是使用戶鍵入的命令能及時的控制自己作業(yè)的運行或者修改自己的作業(yè)。為此，各個用戶的作業(yè)都必須在內(nèi)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(yè)上，無法得到執(zhí)行)

　　所以此刻的人機交互完全的改變了原來批處理系統(tǒng)的運行方式。首先，用戶作業(yè)不能先進入磁盤，然后在調(diào)入內(nèi)存。因為作業(yè)在磁盤上不能運行，因為作業(yè)在磁盤上不能運行，也就不能實現(xiàn)交互。其次：不允許一個一個作業(yè)長期占用處理機，直至它運行結(jié)束或出現(xiàn)I/O請求后，方才調(diào)度其它作業(yè)運行，所以應(yīng)該規(guī)定每一個作業(yè)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(yè)的運行，并立即調(diào)度下一個程序運行，這樣，也就可以在一定的時間內(nèi)將所有的作業(yè)都執(zhí)行完，實現(xiàn)及時的交互，然后得到及時的響應(yīng)

　　多路型：(允許一臺主機上同時連接多臺聯(lián)機終端，宏觀上：多個用戶同時工作;微觀上：每個用戶作業(yè)輪流運轉(zhuǎn)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(nèi)獲得響應(yīng))

　　交互性：可以通過終端和系統(tǒng)進行廣泛的人機對話

　　簡述計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展過程6：實時系統(tǒng)

　　所謂“實時”，是表示“及時”，而實時系統(tǒng)(Real Time System)是指系統(tǒng)能及時響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間片內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致的運行。

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

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

　　2，實時信息處理(根據(jù)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(nèi)為用戶作出正確的響應(yīng)，如：飛機或者火車的訂票系統(tǒng))