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操作系统的发展现状 江苏教育学院 12计转本班1220520033 冯倩 摘要 操作系统的主要功能是管理计算机系统的全部硬件资源、软件资源以及数据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其它应用软件提供支持等。使得计算机系统所有资源最大限度的发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。操作系统是计算机系统的内核与基石，背负着很多基本事务，比如：管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等。操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括5个方面的管理功能：进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。关键词： 操作系统（OS）正文一：操作系统的产生与发展历程 自从1946年2月14日第一台计算机ENIAC产生以来，在计算机用户与计算机系统之间起着桥梁作用的操作系统（Operating System,OS）也开始了其漫长的征程，经历了人工操作方式、脱机输入/输出（Off-Line I/O方式）、单道批处理系统（Simple Batch Processing System）、多道批处理系统（1Multiprogrammed Batch Processing System）分时系统（Time- Sharing System）以及实时系统（Real-Time System）的发展历程，并且即将迎来网络OS、分布式OS、嵌入式OS以及并行OS的时代，OS的发展前景是我们难以预测的。 OS是由于客观需要而产生的，它伴随计算机技术本身及其应用的发展而逐步发展和不断完善，它的功能由弱到强，在计算机系统中的地位不断提高。如今它已经成为计算机系统的核心。1975年美国Microsoft(微软)公司生产出世界上最早的操作系统MS-DOS（Microsoft Disk Operating System，磁盘操作系统），短短不到40年的时间OS发展可以说是飞速的。在这40年中，OS强大的管理功能（包括对处理机、存储器、计算机设备以及文件的管理），为计算机系统内部多道程序的运行提供了良好的运行环境，保证了多道程序有条不紊、高效地运行。最大程度的提高了系统中各种资源的利用率，方便了用户的使用，受到了计算机用户的广泛青睐。二：操作系统的分类根据应用领域，操作系统可分为桌面操作系统、服务器操作系统、主机操作系统、嵌入式操作系统。目前微机上常见的操作系统有DOS、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、等。三：操作系统的特点 现在市场上流行的OS主要美国微软（Microsoft）的Windows 2003、Windows 、XP以及刚刚诞生的Windows 7、Linux以及UNIX操作系统。我们暂且不论他是什么品牌的OS，可以看出他们各有千秋的同时又有一些共同的特点：1并发性（Concurrence）。所谓并发性是指两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多到程序在同时运行，这样的系统就是并发系。尤其是在引入了多道批处理系统之后，OS具有调度和处理多个程序同时执行的能力。多道程序都启动执行，但并未真正的同时进行。在系统内部，多个程序是交替使用系统资源来达到“并行”的，由于交替的时间很短（以纳秒甚至微秒为单位），所以在宏观上给用户一种“同时”进行的感觉，这就是现代OS所谓的“多任务”。这样做的目的是OS调度并发程序执行，使得计算机多个部件同时运行。比如，CPU和磁盘是不同的物理部件，可以让一个程序在CPU上执行，而另一个程序则向磁盘写数据，等待执行。发挥并发性能够消除计算机系统之中硬件的相互等待，节省时间，有效的改善资源利用率，也就提高了计算机系统的效率。2.共享性（Sharing）。共享性是OS的另外一个重要的特性，指计算机系统中的资源可以被多个并发执行的程序共同使用，而不是被某个程序单独使用。比如，向每一个程序都一次性的提供所需的全部资源，不但浪费，而且是不可能的，出于经济上的考虑，最现实的办法就是资源共享，即让系统程序和应用程序共用一套系统资源。共享性是计算机系统并发性的必然结果。资源共享的方式主要有互斥共享和同时访问两种。共享主要是指对计算机硬件的共享，比如，有多个程序现在都需要使用某一外部资源（硬件），硬件是不会拒绝计算机的请求的，但是我们知道同一硬件在同一时刻是不会执行多项任务的，但是计算机的请求又不能拒绝 ，所以只有采用排队等待的方式，按照“FIFO”的原则来一一实现计算机的请求。同时共享就是我前面所阐述的所谓的“多任务”。并发性和共享性是当前计算机系统最基本的两个特征，彼此互为存在的条件。一方面，资源共享是以程序（进程）的并发执行为条件的，若系统不允许并发执行，自然不存在资源共享问题。另一方面，若系统不能对资源共享实现有效的管理，协调好诸进程对共享资源的访问，也必然会影响程序并发执行的程度，甚至根本无法并发执行。3.虚拟性（Virtual）。计算机OS中所谓的“虚拟性”是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。在OS中利用了很多种虚拟技术，分别用来实现虚拟机处理、内存、虚拟、虚拟外部设备和虚拟信道等。此外，还可以把一条物理信道虚拟为多条逻辑信道（虚信道）。4异步性（Asynchronism）。又称随机性，在多道程序环境中允许多道程序的并发执行。由于资源有限而程序众多，每个程序的执行并非是“一气呵成”的，而是“走走停停”的。所以说并发程序实际上是以异步的方式运行的，异步性会给系统带来潜在的危险，有可能导致并发程序的执行产生和时间有关的错误。但是OS必须保证，只要运行环境相同，多次运行同一程序，都会获得完全相同的计算结果。四：操作系统的基本功能： 基于上述OS的特征，OS的基本功能主要有以下几点： 1. 处理机管理功能 处理机是计算机系统中最为稀有和宝贵的资源，应该最大限度的提高其利用率。可以采用多道程序设计技术，让多个作业同时进行，解决处理机的调度、分配和回收等问题。处理机的管理功能主要包括对进程控制、进程同步、进程通信以及进程调度等方面。2. 存储器管理功能 存储器管理的主要任务是为多道程序运行提供良好的环境，提高存储空间的利用率，方便用户使用存储器。为此，存储器管理应具有以下功能：内存分配、内存保护、地址映射以及内存扩充等方面。 3. 设备管理功能 设备管理的主要任务是：管理各种外部设备，完成用户所提出的I/O请求；加快数据传输速度，发挥设备的并行性，提高设备的利用率；提供设备驱动程序和中断处理程序动程序，为用户隐藏硬件操作细节，提供简单的设备使用方法。设备管理功能应具有：缓冲设备、设备分配、设备处理以及虚拟设备等方面。4. 文件管理功能 文件管理主要是针对信息的管理，在OS中配置文件系统，主要任务是对用户文件和系统文件进行有效的管理，实现按名存取；实现文件的共享、保护和保密，保证文件的安全性；向用户提供一套能够方便地使用文件的操作和命令。为此，文件管理应具有：文件存储空间的管理、文件目录的管理、文件的读、写管理以及文件的共享与保护等方面。 5.用户接口功能 为了使用户能够灵活、方便的使用计算机硬件和系统所提供的服务，OS向用户提供了一组使用其功能的手段，即用户接口。通过接口可以方便地调用OS的功能，有效的组织作业及其处理流程，使整个计算机系统高效的运行。用户接口应具有：命令接口、程序接口和图形接口等方面。 五：操作系统未来的发展方向：OS近40年的发展速度也让我们看到了它的未来，随着使用电脑的人越来越多，这就势必要求OS为用户提供更方便的人机交互方式。由于对计算机资源利用率的要求不断提高和计算机体系结构的不断完善系，还有硬件设备的不断发展，这都成为促使OS进一步发展的动力。我认为OS未来的发展方向主要有以下几个方面： 1. 网络操作系统 网络技术的发展是大家有目共睹的，但是计算机网络系统除了硬件还需要有软件系统，只有二者很好的结合才能构成计算机网络的基础平台。OS作为最重要的系统软件，网络操作系统是用户与计算机网络之间的一个接口，除了具备通常的操作系统所应该具有的功能之外，还应该具有联网功能，支持网络系统结构和各种网络通信协议，提供各种网络互联功能，支持有效安全的数据传输。随着网络技术的不断发展，新的网络操作系统还会不断的出现，用户将会有更大的选择空间。 2. 分布式操作系统 通过高速互连网络将许多台计算机连接起来形成一个统一的计算机系统，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享，这种系统被称作分布式系统。分布式操作系统的特征是：统一性，即它是一个统一的操作系统；共享性，即所有的分布式系统中的资源是共享的；透明性，其含义是用户并不知道分布式系统是运行在多台计算机上，在用户眼里整个分布式系统像是一台计算机，对用户来讲是透明的；自治性，即处于分布式系统的多个主机都可独立工作。 3. 嵌入式操作系统 所谓嵌入式操作系统就是指嵌入式系统中的操作系统，嵌入式智能芯片是运行在嵌入式智能芯片环境中，对整个智能芯片以及它所操作控制的各种部件装置等资源进行统一协调部件装置源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件，自从嵌入式操作系统诞生以来，它以