操作系统的形成和发展

操作系统的形成和发展手工操作阶段管理程序阶段多道程序设计操作系统的形成操作系统的发展的主要动力操作系统的进一步发展2023/1/1手工操作阶段（1）开关置内存地址，按’装入地址’按钮开关置程序始址，按’运行’按钮开关置机器指令，按’装入数据’按钮2023/1/1装入程序汇编程序手工操作阶段（2）汇编程序目标代码计算机汇编语言程序目标代码运行结果计算机数据2023/1/1管理程序阶段早期批处理系统（也称执行程序）用户通过作业控制卡描述作业加工处理步骤操作员控制执行程序从纸带或卡片机成批输入作业，输入完成后，执行程序依次自动执行磁带上的作业管理程序通道技术和中断机构的出现自动控制和处理作业流、提供一套操作命令、提供设备驱动和I/O控制功能、提供库程序和程序装配功能、提供简单的文件管理功能2023/1/1多道程序设计单道算题工作78输入机处理器磁带机130150228280300378430450时间处理器利用率：52/(78+52+20)≈35%2023/1/1多道程序设计两道算题并行工作处理器利用率：(52+42)/(78+52+20)≈63%78输入机处理器磁带机130150228280300378430450时间磁带机打印机20621703202023/1/1多道程序设计甲、乙两道程序独占计算机单道运行时均需1小时，其中占用CPU时间18分钟，CPU利用率为30％按多道程序设计方法同时运行，CPU利用率达50％，由于要提供36分钟的CPU时间，大约要运行72分钟。考虑到OS调度开销，实际花费的时间可能还要长些，如80分钟就处理两道作业而言，提高效率33％就单道作业而言，延长执行时间20分钟，即延长了33％的时间2023/1/1多道程序设计多道程序设计是指让多个程序同时进入计算机的主存储器进行计算多道程序设计的特点CPU与外部设备充分并行外部设备之间充分并行发挥CPU的使用效率提高单位时间的算题量2023/1/1多道程序设计的实现处理器的管理和调度主存储器的管理和调度其他资源的管理和调度2023/1/1操作系统的形成磁盘的出现为操作系统形成奠定了基础批处理操作系统分时操作系统实时操作系统操作系统给资源管理和操作自动化带来了革命性的变化：实现了计算机操作过程的自动化资源管理水平有了很大提高提供虚存管理功能支持分时操作文件管理功能有改进，数据库系统出现多道程序设计趋于完善2023/1/1批处处理理操操作作系系统统用户户脱脱机机工工作作作业业控控制制语语言言程序序+数数据据+作作业业说说明明书书成批批处处理理作作业业操作作员员集集中中一一批批作作业业并并输输入入操作作系系统统调调度度和和控控制制用用户户作作业业的的执执行行多道道程程序序运运行行作业业周周转转时时间间长长2022/12/24分时时操操作作系系统统多个个联联机机用用户户通通过过终终端端（（键键盘盘/显显示示器器））同同时时使使用用一一台台计计算算机机系系统统进进行行计计算算分时时操操作作系系统统具具有有以以下下特特性性：：同时时性性独立立性性及时时性性交互互性性2022/12/24分时时操操作作系系统统分时时OS和批批处处理理OS的区区别别：：目标标不不同同适应应作作业业的的性性质质不不同同资源源使使用用率率不不同同作业业控控制制方方式式不不同同2022/12/24实时时操操作作系系统统实时时操操作作系系统统的的分类类过程程控控制制系系统统信息息查查询询系系统统事务务处处理理系系统统过程程控控制制系系统统的的处处理理步步骤骤数据据采采集集加工工处处理理操作作控控制制反馈馈处处理理2022/12/24操作作系系统统发发展展的的主主要要动动力力器件件快快速速更更新新换换代代计算算体体系系结结构构不不断断发发展展提高高计计算算机机系系统统的的资资源源利利用用率率的的需需要要让用户户使用用计算算机越越来越越方便便的需需要满足用用户新新要求求，提提供给给用户户新服服务2022/12/24操作系系统的的进一一步发发展微机操操作系系统的的进展展并行操操作系系统的的发展展网络操操作系系统的的发展展分布式式操作作系统统的发发展嵌入式式操作作系统统的发发展2022/12/24微机操操作系系统第一阶阶段：：七十十年代代中期期到八八十年年代初初，特特点是是单用用户单单任务务微机机操作作系统统CP/M，CDOS，，MDOS，早期MS-DOS第二阶阶段：八十年年代以以后到到九十十年代代初，，特特点是是单用用户多多任务务和支支持分分时操操作MP/M，，XENIX，，后期MS-DOS第二阶阶段：九十年年代以以后，，特点点是GUI、多用户户多任任务、、虚拟拟存储储管理理、网网络通通信、、数据据库、、多媒媒体、、应用用编程程APIWindows，MacOS2022/12/24并行操操作系系统并行计计算机机阵列处处理机机、流流水线线处理理机、、多处处理机机应用领领域气象预预报、、石油油勘探探、空空气动动力学学、基基因研研究、、核技技术、、航空空航天天飞行行器设设计并行操操作系系统Stanford大学的的V-KernelBell实验室室的Meglos卡内基基梅隆隆大学学的MACH2022/12/24网络操操作系系统计算机机网络络是通通过通通信设设施将将地理理上分分散并并具有有自治治功能能的多多个计计算机机系统统互连连起来来，可可互操操作协协作处处理的的系统统包括计计算机机、通通信子子网和和通信信协议议三个个部分分网络操操作系系统具具有以以下功功能：：网络通通信资源管管理网络管管理网络服服务2022/12/24网络操操作系系统下一代代网络络操作作系统统提供供的新新功能能：位置透透明性性名空间间透明明性管理维维护透透明性性安全权权限透透明性性通信透透明性性2022/12/24分布式式操作作系统统分布式式计算算机系系统满满足以以下条条件：：系统中中任意意两台台计算算机可可以通通过系系统的的全通通信机机制来来交换换信息息系统中中的计计算机机没有有主次次之分分系统中中的资资源为为所有有用户户共享享系统中中的若若干台台机器器可以以互相相协作作来完完成同同一个个任务务系统中中的一一个结结点出出错不不影响响其它它结点点运行行2022/12/24分布式式操作作系统统分布式式操作作系统统具备备的基基本功功能:进程通通信资源共共享并行运运算网络管管理2022/12/24分布式式操作作系统统分布式式操作作系统统与单单机集集中式式操作作系统统的主主要区区别:资源管管理进程通通信系统结结构2022/12/24分布式式操作作系统统分布式式系统统研究究和开开发的的主要要方向向：分布式式系统统结构构：研研究非非共享享通路路结构构和共共享通通路结结构分布式式操作作系统统：研研究资资源管管理方方法、、同步步控制制机制制、死死锁的的检测测与解解除，，进程程通信信模型型及手手段等等分布式式程序序设计计：扩扩充顺顺序程程序设设计语语言使使其具具有分分布程程序设设计能能力；；开发发新的的分布布式程程序设设计语语言分布式式数据据库：：设计计开发发新的的分布布式数数据库库分布式式应用用：：研究究各种种