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2023/9/26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2023/9/26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2023/9/26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2023/9/26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%2023/9/26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20621703202023/9/26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2023/9/26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2023/9/26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2023/9/26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2023/9/26批处理操作系统用户脱机工作作业控制语言程序+数据+作业说明书成批处理作业操作员集中一批作业并输入操作系统调度和控制用户作业的执行多道程序运行作业周转时间长2023/9/26分时操作系统多个联机用户通过终端（键盘/显示器）同时使用一台计算机系统进行计算分时操作系统具有以下特性：同时性独立性及时性交互性2023/9/26分时操作系统分时OS和批处理OS的区别：目标不同适应作业的性质不同资源使用率不同作业控制方式不同2023/9/26实时操作系统实时操作系统的分类过程控制系统信息查询系统事务处理系统过程控制系统的处理步骤数据采集加工处理操作控制反馈处理2023/9/26操作系统发展的主要动力器件快速更新换代计算体系结构不断发展提高计算机系统的资源利用率的需要让用户使用计算机越来越方便的需要满足用户新要求，提供给用户新服务2023/9/26操作系统的进一步发展微机操作系统的进展并行操作系统的发展网络操作系统的发展分布式操作系统的发展嵌入式操作系统的发展2023/9/26微机操作系统第一阶段：七十年代中期到八十年代初，特点是单用户单任务微机操作系统CP/M，CDOS，MDOS，早期MS-DOS第二阶段：八十年代以后到九十年代初，特点是单用户多任务和支持分时操作MP/M，XENIX，后期MS-DOS第二阶段：九十年代以后，特点是GUI、多用户多任务、虚拟存储管理、网络通信、数据库、多媒体、应用编程APIWindows，MacOS2023/9/26并行操作系统并行计算机阵列处理机、流水线处理机、多处理机应用领域气象预报、石油勘探、空气动力学、基因研究、核技术、航空航天飞行器设计并行操作系统Stanford大学的V-KernelBell实验室的Meglos卡内基梅隆大学的MACH2023/9/26网络操作系统计算机网络是通过通信设施将地理上分散并具有自治功能的多个计算机系统互连起来，可互操作协作处理的系统包括计算机、通信子网和通信协议三个部分网络操作系统具有以下功能：网络通信资源管理网络管理网络服务2023/9/26网络操作系统下一代网络操作系统提供的新功能：

位置透明性名空间透明性管理维护透明性安全权限透明性通信透明性2023/9/26分布式操作系统分布式计算机系统满足以下条件：系统中任意两台计算机可以通过系统的全通信机制来交换信息系统中的计算机没有主次之分系统中的资源为所有用户共享系统中的若干台机器可以互相协作来完成同一个任务系统中的一个结点出错不影响其它结点运行2023/9/26分布式操作系统分布式操作系统具备的基本功能:进程通信资源共享并行运算网络管理2023/9/26分布式操作系统分布式操作系统与单机集中式操作系统的主要区别:资源管理进程通信系统结构2023/9/26分布式操作系统分布式系统研究和开发的主要方向：分布式系统结构：研究非共享通路结构和共享通路结构分布式操作系统：研究资源管理方法、同步控制机制、死锁的检测与解除，进程通信模型及手段等分布式程序设计：扩充顺序程序设计语言使其具有分布程序设计能力；开发新的分布式程序设计语言