操做系统发展史
阅读目录
手工操做 —— 穿孔卡片 程序员
批处理 —— 磁带存储和批处理系统安全
多道程序系统网络
分时系统分布式
实时系统性能
通用操做系统优化
操做系统的进一步发展spa
操做系统的做用操作系统
手工操做 —— 穿孔卡片
1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期，计算机工做还在采用手工操做方式。此时尚未操做系统的概念。计算机网络
程序员将对应于程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机，而后启动输入机把程序和数据输入计算机内存，接着经过控制台开关启动程序针对数据运行；计算完毕，打印机输出计算结果；用户取走结果并卸下纸带（或卡片）后，才让下一个用户上机。设计
手工操做方式两个特色：
（1）用户独占全机。不会出现因资源已被其余用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。
（2）CPU 等待手工操做。CPU的利用不充分。
20世纪50年代后期，出现
人机矛盾：手工操做的慢速度和计算机的高速度之间造成了尖锐矛盾，手工操做方式已严重损害了系统资源的利用率（使资源利用率降为百分之几，甚至更低），不能容忍。惟一的解决办法：只有摆脱人的手工操做，实现做业的自动过渡。这样就出现了成
批处理。
批处理 —— 磁带存储
批处理系统：加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机可以自动地、成批地处理一个或多个用户的做业（这做业包括程序、数据和命令）。
联机批处理系统
首先出现的是联机批处理系统，即做业的输入/输出由CPU来处理。
监督程序不停地处理各个做业，从而实现了做业到做业的自动转接，减小了做业创建时间和手工操做时间，有效克服了人机矛盾，提升了计算机的利用率。
可是，在做业输入和结果输出时，主机的高速CPU仍处于空闲状态，等待慢速的输入/输出设备完成工做： 主机处于“忙等”状态。
脱机批处理系统
为克服与缓解：高速主机与慢速外设的矛盾，提升CPU的利用率，又引入了
脱机批处理系统，即输入/输出脱离主机控制。
其功能是：
（1）从输入机上读取用户做业并放到输入磁带上。
（2）从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。
这样，主机不是直接与慢速的输入/输出设备打交道，而是与速度相对较快的磁带机发生关系，有效缓解了主机与设备的矛盾。主机与卫星机可并行工做，两者分工明确，能够充分发挥主机的高速计算能力。
脱机批处理系统:20世纪60年代应用十分普遍，它极大缓解了人机矛盾及主机与外设的矛盾。
不足：每次主机内存中仅存放一道做业，每当它运行期间发出输入/输出（I/O）请求后，高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态，导致CPU空闲。
为改善CPU的利用率，又引入了多道程序系统。
多道程序系统
多道程序设计技术
所谓多道程序设计技术，就是指容许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存，并容许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各类硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便当即转去运行另外一道程序。
在A程序计算时，I/O空闲， A程序I/O操做时，CPU空闲（B程序也是一样）；必须A工做完成后，B才能进入内存中开始工做，二者是串行的，所有完成共需时间=T1+T2。
多道程序设计技术不只使CPU获得充分利用，同时改善I/O设备和内存的利用率，从而提升了整个系统的资源利用率和系统吞吐量（单位时间内处理做业（程序）的个数），最终提升了整个系统的效率。
单处理机系统中多道程序运行时的特色：
（1）多道：计算机内存中同时存放几道相互独立的程序；
（2）宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程当中，即它们前后开始了各自的运行，但都未运行完毕；
（3）微观上串行：实际上，各道程序轮流地用CPU，并交替运行。
多道程序系统的出现，标志着操做系统渐趋成熟的阶段，前后出现了做业调度管理、处理机管理、存储器管理、外部设备管理、文件系统管理等功能。
因为多个程序同时在计算机中运行，开始有了空间隔离的概念，只有内存空间的隔离，才能让数据更加安全、稳定。
出了空间隔离以外，多道技术还第一次体现了时空复用的特色，遇到IO操做就切换程序，使得cpu的利用率提升了，计算机的工做效率也随之提升。
多道批处理系统
20世纪60年代中期，在前述的批处理系统中，引入多道程序设计技术后造成多道批处理系统（简称：批处理系统）。
它有两个特色：
（1）多道：系统内可同时容纳多个做业。这些做业放在外存中，组成一个后备队列，系统按必定的调度原则每次从后备做业队列中选取一个或多个做业进入内存运行，运行做业结束、退出运行和后备做业进入运行均由系统自动实现，从而在系统中造成一个自动转接的、连续的做业流。
（2）成批：在系统运行过程当中，不容许用户与其做业发生交互做用，即：做业一旦进入系统，用户就不能直接干预其做业的运行。
批处理系统的追求目标：提升系统资源利用率和系统吞吐量，以及做业流程的自动化。
批处理系统的一个重要缺点：不提供人机交互能力，给用户使用计算机带来不便。
虽然用户独占全机资源，而且直接控制程序的运行，能够随时了解程序运行状况。但这种工做方式因独占全机形成资源效率极低。
一种新的追求目标：既能保证计算机效率，又能方便用户使用计算机。 20世纪60年代中期，计算机技术和软件技术的发展使这种追求成为可能。
分时系统
因为CPU速度不断提升和采用分时技术，一台计算机可同时链接多个用户终端，而每一个用户可在本身的终端上联机使用计算机，好象本身独占机器同样。
若某个做业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该做业暂时中断，把处理机让给另外一做业使用，等待下一轮时再继续其运行。因为计算机速度很快，做业运行轮转得很快，给每一个用户的印象是，好象他独占了一台计算机。而每一个用户能够经过本身的终端向系统发出各类操做控制命令，在充分的人机交互状况下，完成做业的运行。
具备上述特征的计算机系统称为分时系统，它容许多个用户同时联机使用计算机。
特色：
（1）多路性。若干个用户同时使用一台计算机。微观上看是各用户轮流使用计算机；宏观上看是各用户并行工做。
（2）交互性。用户可根据系统对请求的响应结果，进一步向系统提出新的请求。这种能使用户与系统进行人机对话的工做方式，明显地有别于批处理系统，于是，分时系统又被称为交互式系统。
（3）独立性。用户之间能够相互独立操做，互不干扰。系统保证各用户程序运行的完整性，不会发生相互混淆或破坏现象。
（4）及时性。系统可对用户的输入及时做出响应。分时系统性能的主要指标之一是响应时间，它是指：从终端发出命令到系统予以应答所需的时间。
分时系统的主要目标：对用户响应的及时性，即不至于用户等待每个命令的处理时间过长。
分时系统能够同时接纳数十个甚至上百个用户，因为内存空间有限，每每采用对换（又称交换）方式的存储方法。即将未“轮到”的做业放入磁盘，一旦“轮到”，再将其调入内存；而时间片用完后，又将做业存回磁盘（俗称“滚进”、“滚出“法），使同一存储区域轮流为多个用户服务。
多用户分时系统是当今计算机操做系统中最广泛使用的一类操做系统。
注意：分时系统的分时间片工做，在没有遇到IO操做的时候就用完了本身的时间片被切走了，这样的切换工做其实并无提升cpu的效率，反而使得计算机的效率下降了。可是咱们牺牲了一点效率，却实现了多个程序共同执行的效果，这样你就能够在计算机上一边听音乐一边聊qq了。
实时系统
虽然多道批处理系统和分时系统能得到较使人满意的资源利用率和系统响应时间，但却不能知足实时控制与实时信息处理两个应用领域的需求。因而就产生了实时系统，即系统可以及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。
实时系统在一个特定的应用中常做为一种控制设备来使用。
实时系统可分红两类：
（1）实时控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时，要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导弹进行控制，或将有关信息经过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各种传感器送来的数据，而后控制相应的执行机构。
（2）实时信息处理系统。当用于预约飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的要求稍弱于第一类。
实时操做系统的主要特色：
（1）及时响应。每个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成。
（2）高可靠性。需采起冗余措施，双机系统先后台工做，也包括必要的保密措施等。
分时系统和实时系统的比较
通用操做系统
操做系统的三种基本类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统。
通用操做系统：具备多种类型操做特征的操做系统。能够同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或其中两种以上的功能。
例如：实时处理+批处理=实时批处理系统。首先保证优先处理实时任务，插空进行批处理做业。常把实时任务称为前台做业，批做业称为后台做业。
再如：分时处理+批处理=分时批处理系统。即：时间要求不强的做业放入“后台”（批处理）处理，需频繁交互的做业在“前台”（分时）处理，处理机优先运行“前台”做业。
从上世纪60年代中期，国际上开始研制一些大型的通用操做系统。这些系统试图达到功能齐全、可适应各类应用范围和操做方式变化无穷的环境的目标。可是，这些系统过于复杂和庞大，不只付出了巨大的代价，且在解决其可靠性、可维护性和可理解性方面都遇到很大的困难。
相比之下，UNIX操做系统倒是一个例外。这是一个通用的多用户分时交互型的操做系统。它首先创建的是一个精干的核心，而其功能却足以与许多大型的操做系统相媲美，在核心层之外，能够支持庞大的软件系统。它很快获得应用和推广，并不断完善，对现代操做系统有着重大的影响。
至此，操做系统的基本概念、功能、基本结构和组成都已造成并渐趋完善。
操做系统的进一步发展
进入20世纪80年代，大规模集成电路工艺技术的飞跃发展，微处理机的出现和发展，掀起了计算机大发展大普及的浪潮。一方面迎来了我的计算机的时代，同时又向计算机网络、分布式处理、巨型计算机和智能化方向发展。因而，操做系统有了进一步的发展，如：我的计算机操做系统、网络操做系统、分布式操做系统等。
我的计算机操做系统
我的计算机上的操做系统是联机交互的单用户操做系统，它提供的联机交互功能与通用分时系统提供的功能很类似。
因为是我的专用，所以一些功能会简单得多。然而，因为我的计算机的应用普及，对于提供更方便友好的用户接口和丰富功能的文件系统的要求会越来越迫切。
网络操做系统
计算机网络：经过通讯设施，将地理上分散的、具备自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换、资源共享、互操做和协做处理的系统。
网络操做系统：在原来各自计算机操做系统上，按照网络体系结构的各个协议标准增长网络管理模块，其中包括：通讯、资源共享、系统安全和各类网络应用服务。
分布式操做系统
表面上看，分布式系统与计算机网络系统没有多大区别。分布式操做系统也是经过通讯网络，将地理上分散的具备自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来，实现信息交换和资源共享，协做完成任务。——硬件链接相同。
但有以下一些明显的区别：
（1）分布式系统要求一个统一的操做系统，实现系统操做的统一性。
（2）分布式操做系统管理分布式系统中的全部资源，它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调工做，并为用户提供一个统一的界面。
（3）用户经过这一界面，实现所须要的操做和使用系统资源，至于操做定在哪一台计算机上执行，或使用哪台计算机的资源，则是操做系统完成的，用户没必要知道，此谓：系统的透明性。
（4）分布式系统更强调分布式计算和处理，所以对于多机合做和系统重构、坚强性和容错能力有更高的要求，但愿系统有：更短的响应时间、高吞吐量和高可靠性。
操做系统的做用
现代的计算机系统主要是由一个或者多个处理器，主存，硬盘，键盘，鼠标，显示器，打印机，网络接口及其余输入输出设备组成。
通常而言，现代计算机系统是一个复杂的系统。
其一：若是每位应用程序员都必须掌握该系统全部的细节，那就不可能再编写代码了（严重影响了程序员的开发效率：所有掌握这些细节可能须要一万年....）
其二：而且管理这些部件并加以优化使用，是一件极富挑战性的工做，因而，计算安装了一层软件（系统软件），称为操做系统。它的任务就是为用户程序提供一个更好、更简单、更清晰的计算机模型，并管理刚才提到的全部设备。
总结：
程序员没法把全部的硬件操做细节都了解到，管理这些硬件而且加以优化使用是很是繁琐的工做，这个繁琐的工做就是操做系统来干的，有了他，程序员就从这些繁琐的工做中解脱了出来，只须要考虑本身的应用软件的编写就能够了，应用软件直接使用操做系统提供的功能来间接使用硬件。
精简的说的话，操做系统就是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序。操做系统所处的位置如图
细说的话，操做系统应该分红两部分功能：
#一：隐藏了丑陋的硬件调用接口，为应用程序员提供调用硬件资源的更好，更简单，更清晰的模型（系统调用接口）。应用程序员有了这些接口后，就不用再考虑操做硬件的细节，专心开发本身的应用程序便可。 例如：操做系统提供了文件这个抽象概念，对文件的操做就是对磁盘的操做，有了文件咱们无需再去考虑关于磁盘的读写控制（好比控制磁盘转动，移动磁头读写数据等细节）， #二：将应用程序对硬件资源的竞态请求变得有序化 例如：不少应用软件实际上是共享一套计算机硬件，比方说有可能有三个应用程序同时须要申请打印机来输出内容，那么a程序竞争到了打印机资源就打印，而后多是b竞争到打印机资源，也多是c，这就致使了无序，打印机可能打印一段a的内容而后又去打印c...,操做系统的一个功能就是将这种无序变得有序。
转载自老师