历史上操作系统名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

历史上操作系统随历史线索，介绍一些主要操作系统真空管时代(1946年-1955年)晶体管时代(1955年-1965年)集成电路时代(1965年-1980年)大规模集成电路时代(1980年-至今)第1页第一台数字计算机英国数学家CharlesBabbage（1792-1871）设计Babbage投入了一生精力但却没能让它成功地运行起来因为当初技术不可能到达需要精度当然，这个分析机没有操作系统第2页二战对武器设计需要美国、英国和德国等国家开始了电子数字计算机研究工作哈佛大学HowardAiken普林斯顿高等研究院JohnNeumann（冯·诺依曼）宾夕法尼亚大学J.PresperEckert和WilliamMauchley德国电话企业KonraadZuse以及其它一些人都使用真空管成功地建造了运算机器真空管计算机（1945年-1955年）时期第3页没有程序设计语言（甚至没有汇编），更谈不上操作系统程序员提前预约一段时间,然后到机房将他插件板插到计算机里期盼着在接下来时间中几万个真空管不会烧断从而能够计算自己题目ENIAC计算机（美国宾夕法尼亚大学）运算速度：5000次/每秒,18000个真空管,占地182平方米，重量130吨，功耗140kW第4页50年代早期出现了穿孔卡片程序写在卡片上然后读入计算机但计算过程则依然如旧第5页晶体管计算机（1955年-1965年）时期50年代晶体管创造计算机比较可靠，可成批地生产用户可指望计算机长时间运行，完成一些工作FORTRAN1954年提出，1956年设计完成ALGOL1958年引入COBOL1959年引入设计人员、生产人员、操作人员、程序人员和维护人员之间第一次有了明确分工第6页要运行一个作业，先将程序写在纸上（用高级语言或汇编语言）然后穿孔成卡片，再将卡片盒交给操作员计算结果从打印机上输出操作员到打印机上撕下运算结果送到输出室程序员稍后可从取到结果然后，操作员从输入室卡片盒中读入另一个任务假如需要FORTRAN编译器，还要把它取来读入计算机机时在走来走去时被浪费第7页批处理操作系统-当代操作系统雏型为了改进主存和I/O设备之间吞吐量IBM7094机引入了I/O处理机概念其思想是：在输入室搜集全部作业，用一台相对廉价计算机如IBM1401计算机，将它们读到磁带上另外用较昂贵计算机，如IBM7094来完成真正计算第8页第二代计算机经典操作系统FMS（FORTRANMonitorSystem，FORTRAN监控系统）IBMSYS（IBM为7094机配置操作系统）这些操作系统由监控程序，特权指令，存放保护和简单批处理组成第9页第三代集成电路计算机（1965年-1980年）时期60年代早期，计算机开始采取集成电路多数厂商有几条完全不一样生产线，生产不一样计算机开发和维护完全不一样产品，对厂商来说是昂贵另外，新用户，在开始时只需要一台小计算机以后可能需要一台大计算机而且希望能在新计算机上执行原有程序这么，厂家和用户需要软件在不一样型号计算机之间兼容第10页1964年IBM宣告推出System/360计算机系统第一个采取小规模集成电路主流机型试图一次性地处理上述两个问题因为全部计算机都有相同体系结构和指令集在理论上，为一型号编写程序能够在其它型号机器上运行第11页IBMSystem/360若干问题IBM无法写出同时满足互冲突需要操作系统其实他人也一样不能完成这项工作任务IBMOS/360文件系统中有类型字段，定义文件类型，有定长、不定长统计、块状和非块状文件用户对于输出文件大小，只有经过猜测存放管理有基地址存放器寻址方式，程序也能够访问和修改基地址存放器，不过CPU生成却是绝对地址，即使不用进行动态再分配但程序却被钉死在调入内存时物理地址上第12页IBMSystem/360,庞大软件怪兽数千名程序员写数百万行汇编语言代码系统本身占据了大量存放空间和二分之一CPU时间数百万行汇编代码中有成千上万处错误IBM不停发行新版本试图更正这些错误每个新版本在更正老错误同时又引入新错误所以伴随时间流逝，错误数量大致保持不变第13页多道程序设计技术（multiprogramming）在IBM7094机上，若当前作业因等候I/O而暂停，CUP只能踏步直至该I/O完成对于CPU操作密集科学计算问题，浪费时间少对于商业数据处理，I/O等候时间常占80％－90％处理方法将内存分几个部分，每部分放不一样作业当一个作业等候I/O时，另一个作业能够使用CPU在主存中同时驻留多个作业需要硬件进行保护以防止信息被窃取或攻击第14页Spooling技术程序卡片被拿到机房后能够很快将一作业从卡片读入磁盘任何时刻当一作业运行结束操作系统就将一新作业从磁盘读出装入空出内存区运行Spooling技术(SimultaneousPeripheralOperationOnLine)该技术也用于输出第15页分时系统第三代计算机实质是批处理系统而从一作业提交到结果取回,往往长达数小时一个逗号误用会造成编译失败而可能浪费程序员半天时间问题处理造成分时系统出现（CTSS，CompatibleTimeSharingSystem）分时系统实际上是多道程序一个变种第16页分时系统思想于1959年在MIT提出每个用户有一个联机终端在分时系统中，假设20个用户登录其中17个在思索或谈论或喝咖啡则CPU可给那三个需要作业轮番分配服务调试程序用户经常只发出简短命令而极少有长费时命令所以计算机能够为许多用户提供交互式快速服务同时在CPU空闲时还能在后台运行大作业第17页第一个分时系统由MITFernandoCorbato等1961年在一改装IBM7090/94机上开发成功当初有32个交互式用户IBM7090/94计算机有32K内存，系统用5K，用户用27K，用户存放映象在内存和一台磁鼓之间切换1962年Manchester大学Atlas计算机投入运行运行速度200kFLOPS第一个有虚拟存放器(virtualmemory)和页面调度(paging)机器指令执行是管道式(pipelined)第18页MULTICS灾难1965年在ARPA支持下MIT、贝尔试验室和通用电气企业决定开发一个“公用计算服务系统”，希望能够同时支持整个波士顿全部分时用户。该系统称作MULTICS(MULTiplexedInformationandComputingService)MULTICS设计目标是：便利远程终端使用，大量终端经过电话线接入计算机主机高可靠大型文件系统；大容量用户信息共享；存放和结构层次化信息结构能力第19页MULTICS研制难度超出了全部些人预料长久研制工作达不到预期目标，1969年4月贝尔试验室退出，通用电气企业也退出了但最终，经过多年努力，MULTICS成功地应用运行MULTICS计算机系统在九十年代中陆续被关闭MULTICS引入了许多当代操作系统领域概念雏形，对随即操作系统尤其是UNIX成功有着巨大影响第20页小型计算机，电子游戏和UNIX成功1969年，在贝尔退出MULTICS研制项目后，KenThompson和DennisM.Ritchie想申请经费买计算机从事操作系统研究，但屡次申请得不到同意项目无着落，他们在一台无人用PDP-7上，重新摆弄原先在MULTICS项目上设计“空间旅行”游戏为了使游戏能够在PDP-7上顺利运行，他们陆续开发了浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件系统、实用程序、shell和汇编程序到了1970年，在一切完成后，给新系统起了个同MULTICS发音相近名字UNIX随即，UNIX用C语言全部重写，自此，UNIX诞生了第21页UNIXUNIX是当代操作系统代表。Unix运行时安全性、可靠性以及强大计算能力赢得广大用户信赖促使UNIX系统成功原因：

首先，因为UNIX是用C语言编写，所以它是可移植，UNIX是世界上唯一能在笔记本计算机、PC机、工作站直至巨型机上运行操作系统第二，系统源代码非常有效，系统轻易适应特殊需求最终，也是最主要一点，它是一个良好、通用、多用户、多任务、分时操作系统第22页第四代大规模集成电路计算机（1980年-至今）CP/M操作系统伴随大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了各种类型个人计算机和软件层出不穷1973年GaryKildall看到对个人计算机操作系统需求,设计了CP/M操作系统(ControlProgram/MicroprocessororMicrocomputer)CP/M操作系统有很好层次结构。它BIOS把操作系统其它模块与硬件配置分隔开，所以它可移植性好,含有很好可适应性和易学易用性到了1981年，CP/M操作系统成为世界上流行最广8位操作系统之一第23页微软MSDOS个人计算机成功，逼得IBM采取紧急战略行动,决定要在1980年尽快生产出微型计算机，以应付挑战但没有操作系统不行。要想快就是找现成系统配套，IBM企业洽谈CP/M操作系统不顺利，机遇落到了微软企业在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已经不可能，微软找到西雅图计算机产品企业，达成由微软经销西雅图计算机产品企业QDOS操作系统协议当初西雅图企业并不知道QDOS将被转卖给IBM，不然历史将会怎样演变，谁也无法知晓第24页IBM在1981年推出个人计算机，宣告了DOS操作系统伴随IBMPC和MSDOS普及，CP/M逐步走向下坡路MSDOS有优良文件系统但受到Intelx86体系结构限制缺乏以硬件为基础存放保护机制它属于单用户单任务操作系统从19811.0版到1998年在Windows95/98之下7.0版，MSDOS历经了16个年头迄今仍有MSDOS兴趣者继续开发各种DOS软件产品第25页拯救苹果企业Macintosh(MACOS)在推出IBMPC机后，市场卷起一股龙卷风IBM自己也没有料到产品会有如此巨大成功IBM成功说明必有其它企业失败。甚至连苹果企业也碰到了问题，销售数量落到了兰色巨人后面苹果企业推出Lisa机遭到失败，AppleIII型也遭到失败分析家们认为，在微机市场上战斗似乎兰色巨人要嬴了第26页施乐PaloAlto研究中心

-70年代计算机研究思想库世界上第一台个人计算机Alto，1972年在这里出现图形界面，手持鼠标，面向对象程序设计微机网络，桌面出版和激光打印等等含有先进概念和技术原型都首次出现在这里第27页1979年苹果企业允许施乐企业购置一百万股苹果企业股票作为回报，施乐企业允许苹果企业少数人员，包含乔布斯，在有限时间内考查施乐企业PaloAlto研究中心内部，并同该思想库研究人员交谈苹果企业对PaloAlto研究中心内技术大感吃惊他们更吃惊是，施乐企业在拥有这些宝贵技术同时竟然什么也没有做！第28页对PaloAlto研究中心这些科学家们而言，苹果企业人是他们第一次碰到真正了解他们技术人这些科学家们以后有去了苹果企业，微软企业，有最终创办了自己企业在访问基础上，苹果决定马上开发采取这些新技术个人计算机苹果企业已看到IBMPC机技术有多么糟糕，但他们卖得又是尤其好第29页MACOS、鼠标新型个人计算机1984年，人们看到一则广告：“Whatwasthat?”和对Macintosh介绍,这是配有图形界面操作系统MACOS和鼠标新型个人计算机MAC机一上市马上在市场上取得极大成功当年比尔.盖茨都说，这是一台他妈妈也能使用计算机Macintosh把苹果企业从连续失败中拯救出来苹果企业又开始向前发展正是Mac先进图形界面操作系统技术，超前PC机若干年，造就了一批苹果忠实追随者第30页一波三折微软Windows操作系统1983年10月，PC机竞争厂家图形界面相关产品上市面对市场压力，比尔.盖茨在1983年11月10日宣告推出Windows操作系统然而宣告轻易，交货就不简单了，Windows交货期灾难，成了当年计算机界笑柄直到1985年11月20日，Windows1.0才正式上市第31页Windows历史统计Windows在当初微软历史上创了几个统计：延迟交货次数最多，投入开发人员最多，开发时间最长，更换主管人员最多不过几年之后，Windows终于创造了销售成绩最正确历史统计1992年4月，推出Windows3.1,1993年5月，发表WindowsNTWindows95，WindowsCE，Windows98，Windows，WindowsXP,.net个人计算机采取Windows占90％以上，微软企业成了垄断PC行业同义词第32页基于微内核Mach操作系统1975年Rochester大学开发了RIG操作系统系统设计者之一RichardRashid移居到CMU后，在DARPA支持下，1984年开始了Mach开发希望Mach能与UNIX兼容，运行线程，更加好进程通信机制，支持多处理机及好虚拟存放系统Mach第一个版本是1986年为VAX11/784四CPU多处理机公布1988年Mach2.5版包含了大量BSDUNIX代码1989年，Mach内核中去掉了全部BSDUNIX代码，剩下了一个纯Mach微内核，这就是Mach3.0版本，它是OSF公布基础第33页Mach中采取了许多当代操作系统使用技术,微内核、线程、进程间消息传递和面向对象设计方法等等在Mach基础上，有不少用于微处理器、多处理器以及超级计算机操作系统和实时嵌入式操作系统陆续设计和开发出来，如OSF/1，DCEUnix,NeXT等等第34页IBM大型计算机操作系统OS/39090年代末期，电子商务发展刺激对计算能力要求，造成大型机市场再度升温三十年改进,IBMS/390已成为有高可靠性、可扩展性、及安全可用性当代大型计算机系统支持即UNIX95标准，UNIX应用程序可在IBMOS/390上运行同时还可继续运行S/390应用程序，包含S/370上开发应用程序包含TCP/IP各种通信协议，含有高网络安全性采取面向对象程序设计、并行处理、分布式处理以及客户机/服务器技术，含有较强互操作性、可移植性与可扩展性第35页因为历史渊源，OS/390有不一样系统运行方式:S/370本机模式，支持原先在S/370运行程序ESA/390模式，支持到10个240M处理器内存和256个通道ESA/390LPAR模式，系统可分成最多十个部分，每个部分有自己CPU，存放器和通道，且分别运行不一样操作系统，如S/370,ESA/370和ESA/390等在PC机时代，人们曾经估计大型计算机会衰亡IBMS/390是大型计算机复活一个经典那么，在二十一世纪Internet和后PC时代，大型机还会有什么演化，只有让时间来说明第36页嵌入式操作系统代表VxWorksVxWorks支持各种工业标准，包含POSIX,ANSIC和TCP/IP网络协议VxWorks运行系统关键是一高效率微内核微内核支持各种实时功效，包含快速多任务处理，中止支持，抢占式和轮转式调度微内核设计减轻了系统负载并可快速响应外部事件从只需几千字节存放器深嵌式产品设计到复杂高端实时系统设计，开发人员有八十多个选件并可组成上百个不一样配置第37页VxWorks开发主机：Windows9x,WindowsNT,SunSolaris,SunOS,HP-UX等支持目标微处理器：86,68k,PPC,CPU32,i960,SPARC,SPARCLite,SH,ColdFire,R3000,R4000,C16X,ARM,MIPS等在“极地登陆者”号，“深空二号”和火星气候轨道器等登陆火星探测器上，就采取了VxWorksVxWorks负责火星探测器全部飞行控制，包含飞行纠正、载体自旋和降落时高度控制等，而且还负责数据搜集和与地球通信工作当前在国内也占据嵌入式开发系统市场主要份额第38页Internet时代与Linux1990年秋天，Linus在芬兰首都赫尔辛基大学学习操作系统课程，因为上机需要排队等候，Linus买了台PC机，开发了第一个程序，程序包含两个进程，向屏幕上写字母，然后用定时器来切换进程Linus需要终端仿真程序来存取Usenet新闻组内容，于是他写了从调制解调器上接发信息程序以及显示器、键盘和调制解调器驱动程序然后写了磁盘驱动程序，文件系统，一旦有了进程切换、文件系统和设备驱动程序，当然就拥有了一个操作系统原型，或者最少是它一个内核Linux就以这么极其古怪但也极其自然式问世第39页操作系统领域中新操作系统有线电视机顶盒领域，PowerTV移动通信领域，EPOC掌上计算机领域，PalmOS数字影像领域，Digita第40页研究中新操作系统哈佛大学VINO，使应用得以重用内核构件犹他州大学OSKit，提供结构操作系统所需基础构件，也提供高层次构件。OSKit可用来结构新OSMITExokernel,该系统只有一个极小核。系统抽象经过LibraryOperatingSystem完成加州大学伯克利分校NOW集群操作系统，100台UltraSPARC-I处理机集群，排名于世界最快200台超级计算机之内NASA空间飞行中心(GSFC)研制Beowulf项目开始于1994年，用商业化微型计算机，Linux和以太网等结构集群。已经