談?dòng)?jì)算機(jī)操作系統(tǒng)及發(fā)展范文

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關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī);計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng);發(fā)展歷程

一、概述

從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)上看操作系統(tǒng)是安裝在硬件設(shè)備上的第一層軟件，是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的首次擴(kuò)充，操作系統(tǒng)管理著各種軟硬件資源，對(duì)于提高計(jì)算機(jī)硬件的利用率和系統(tǒng)的吞吐量起著至關(guān)重要的作用。借助操作系統(tǒng)，用戶得以用更便捷的方式實(shí)現(xiàn)同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的交互，極大的方便了用戶，提高了工作效率。下面主要從系統(tǒng)類型和系統(tǒng)功能上對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行說明。

二、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)概述

(一)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的類型根據(jù)劃分指標(biāo)的不同操作系統(tǒng)存在多種分類，當(dāng)代主流的操作系統(tǒng)分別是Windows、Unix和Linux系統(tǒng)。其中Windows系統(tǒng)是由美國微軟公司研發(fā)的一套操作系統(tǒng)，采用圖形化模式的界面，比起鍵入指令的使用方式更加人性化，已成為PC端的主流操作系統(tǒng);Unix系統(tǒng)屬于另一個(gè)流派，具有功能強(qiáng)大，安全性高，穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，但對(duì)計(jì)算機(jī)硬件配置要求很高，主要應(yīng)用于對(duì)安全性和穩(wěn)定性有更高要求的大型服務(wù)器平臺(tái);而Linux系統(tǒng)也是當(dāng)今操作系統(tǒng)中的重要成員，Linux系統(tǒng)開始是為了替代Unix而開發(fā)的，由于Linux開源免費(fèi)的優(yōu)勢(shì)，引起了很多技術(shù)人員的關(guān)注，其功能也越來越完善，在很多方面甚至已經(jīng)超越了Unix系統(tǒng)。

(二)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的主要功能總的來說一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括處理器、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備和文件，其中文件包含各種數(shù)據(jù)和程序，操作系統(tǒng)的任務(wù)就是對(duì)這些資源進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。在處理器方面主要負(fù)責(zé)CPU的控制和管理以及進(jìn)程的處理和中斷;在存儲(chǔ)器管理上負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配和管理，保證各個(gè)作業(yè)能夠順利進(jìn)行;操作系統(tǒng)對(duì)I/O設(shè)備的管理包括設(shè)備的分配和去配、緩沖區(qū)處理、中斷處理以及設(shè)備的調(diào)度等，進(jìn)而滿足用戶的I/O請(qǐng)求;在文件管理上，操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)文件的組織和存取，同時(shí)配置了文件保護(hù)機(jī)制。操作系統(tǒng)的這些功能極大的提高了計(jì)算機(jī)資源的利用率，使得用戶可以便捷有效的在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行各種操作，進(jìn)而滿足用戶需求。

三、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程

(一)人工操作階段早期的計(jì)算機(jī)沒有裝配操作系統(tǒng)，最開始是由操作員將事先已穿孔的紙帶通過輸入機(jī)完成與計(jì)算機(jī)的交互，即人工操作方式。由于人工操作方式是用戶獨(dú)占全機(jī)而且需要CPU等待人工操作，這對(duì)計(jì)算機(jī)資源是一種極大的浪費(fèi)。為改變這一問題逐漸引入了脫機(jī)輸入/輸出技術(shù)，該方式借助磁帶作為數(shù)據(jù)傳輸中介，脫機(jī)I/O技術(shù)在一定程度上提高了計(jì)算機(jī)的工作效率，但其效果是有限的。

(二)單道批處理系統(tǒng)(SimpleBatchProcessingSystem)為了解決人機(jī)矛盾以及I/O設(shè)備同CPU之間的矛盾，單道批處理系統(tǒng)由此產(chǎn)生。這種系統(tǒng)的主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)的連續(xù)處理，先通過脫機(jī)的方式把一批作業(yè)輸入到磁帶上，然后在監(jiān)督程序的控制下，完成作業(yè)的連續(xù)處理。雖然作業(yè)是成批處理的，但內(nèi)存中始終只保持一道作業(yè)，故稱為單道批處理系統(tǒng)。由于進(jìn)行I/O操作時(shí)CPU要等待很長時(shí)間，同時(shí)在單道程序環(huán)境下，存在嚴(yán)重的內(nèi)存浪費(fèi)問題，顯然這種系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。

(三)多道批處理系統(tǒng)(MultiprogrammedBatchProcessingSystem)多道批處理系統(tǒng)的產(chǎn)生主要是為了解決系統(tǒng)資源利用率低和系統(tǒng)吞吐量小的問題。這種系統(tǒng)在處理作業(yè)時(shí)，采用由外存到內(nèi)存的方式，即先把數(shù)據(jù)信息成批讀入到外存，隨后根據(jù)算法規(guī)則將這些數(shù)據(jù)依次調(diào)入內(nèi)存，這個(gè)過程由系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度程序完成。由于在內(nèi)存中裝有多道程序，能夠同時(shí)對(duì)多道進(jìn)程進(jìn)行處理，CPU利用率較單道批處理系統(tǒng)有明顯改善。多道批處理系統(tǒng)合理的利用了CPU的空檔時(shí)間，有效的提高了系統(tǒng)吞吐量。但在另一方面，這種系統(tǒng)沒有交互能力，平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長，使得程序的修改和調(diào)試極不方便。

(四)分時(shí)系統(tǒng)(TimeSharingSystem)人機(jī)交互是分時(shí)系統(tǒng)的攻關(guān)問題，而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的關(guān)鍵在于對(duì)多個(gè)用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)，能夠在短時(shí)間內(nèi)做到及時(shí)接收和處理。為解決這一問題分時(shí)系統(tǒng)配置了多路卡，能以很快的速度掃描各個(gè)終端，接收從終端發(fā)來的數(shù)據(jù)，此外分時(shí)系統(tǒng)為每個(gè)終端配置了一個(gè)緩沖區(qū)，用于暫存用戶鍵入的指令信息。分時(shí)系統(tǒng)與多道批處理系統(tǒng)的最大區(qū)別在于作業(yè)是直接進(jìn)入內(nèi)存的，同時(shí)采用了時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式保證用戶同作業(yè)交互的及時(shí)性。另外分時(shí)系統(tǒng)還有一個(gè)很重要的特點(diǎn)就是共享主機(jī)特性。允許用戶分別使用不同終端，彼此之間互不干擾地交互式訪問系統(tǒng)資源。分時(shí)系統(tǒng)極大地提高了資源利用率，降低了使用費(fèi)用，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)更廣泛的應(yīng)用。

(五)實(shí)時(shí)系統(tǒng)(RealTimeSystem)分時(shí)系統(tǒng)基本可以滿足普通用戶的使用需求，但是要用于工業(yè)化還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這就要用到實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)一個(gè)主要的特征是將時(shí)間作為關(guān)鍵參數(shù)，要求必須能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)外部請(qǐng)求，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)指定事件的處理。實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求系統(tǒng)具有高度可靠性，不僅可以及時(shí)地對(duì)多路現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集，同時(shí)還要保證彼此的獨(dú)立性和操作的交互性。為降低錯(cuò)誤發(fā)生機(jī)率，往往會(huì)采用多級(jí)容錯(cuò)機(jī)制來保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全。目前實(shí)時(shí)系統(tǒng)多應(yīng)用在工業(yè)武器控制系統(tǒng)和一些實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。

四、結(jié)語

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和需求的不斷更新，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)肯定也會(huì)隨之變化，目前操作系統(tǒng)正向著便捷化，智能化，安全化和專用化的方向發(fā)展。在未來操作系統(tǒng)的功能一定會(huì)更加完善，應(yīng)用的領(lǐng)域更加廣泛，迎來更偉大的革新，也必將給用戶帶來更大的便利和更好的體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn):

［1］嚴(yán)靜茹．淺談?dòng)?jì)算機(jī)操作系統(tǒng)及其發(fā)展［J］．計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012(10):80+82．

［2］孫洪慶．淺談對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)［J］．改革與開放，2011(04):140．

作者：王佳林 趙心蕊 單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)