11-2 操作系统发展

操作系统发展

01 OS从无到有、从简单到复杂、完善

02 OS 随着计算机硬件技术的发展而发展

03 为满足不同的需求，出现了多种类型的OS

操作系统的发展过程

发展动力：“需求推动发展”

1 资源利用角度

为了提高计算机资源利用率和系统性能, 从单道到多道、集中到分布、从专用到泛在等

2 用户角度

方便用户，人机交互

3 技术角度

物理器件发展, CPU的位宽度（指令和数据）、快速外存、光器件等，以及计算机体系结构的不断发展：单处理机、多处理机、多核、计算机网络

OS的发展和计算机硬件技术、体系结构相关

第一代 (1946 年- - 1955 年) ) ：真空管时代，无操作系统

第二代 (1955 年- - 1965 年) ) ：晶体管时代，批处理系统

第三代 (1965 年- - 1980 年) ) ：集成电路时代，多道程序设计

第四代 (1980 年 - - 至今) ) ：大规模和超大规模集成电路时代，分时系统。

现代计算机正向着巨型、微型、并行、分布、网络化和智能化几个方面发展。

Development and Types of OS

No operating system 无操作系统

Simple Batch Systems 简单批处理系统

Multiprogramming Batched Systems 多道程序批处理系统

Time-Sharing Systems 分时系统

Real -Time Systems 实时系统

Embedded SystemS 嵌入式系统

Parallel Systems 并行系统

Distributed Systems 分布式系统

操作系统的发展过程

（

ENIAC计算机

运算速度：1000次/每秒, 数万个真空管, 占地100平方米。

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，然后到机房将他的插件板插到计算机里。

期盼着在接下来的时间中几万个真空管不会烧断，从而可以计算自己的题目。

工作方式：人工操作方式，用户是计算机专业人员；

工作方式

编程语言：机器语言；

I/O：纸带或卡片；

缺点

1、用户独占全机，独占系统的全部硬件资源，设备利用率很低

2、CPU等待用户：手工装入/卸取纸带或卡片

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

主要矛盾

人机矛盾：人工操作方式与机器利用率的矛盾批处理

CPU与I/O之速度不匹配的矛盾

提高效率的途径

批处理

脱机I/O

脱机I/O方式

I/O工作在外围机/卫星机的控制下完成，或者说是在脱离主机的情况下进行。使用磁带作为输入/输出的中介，这种具体的输入/输出不需要在主计算机上进行的方式称“脱机输入/输出”

操作系统的发展过程

2. 单道批处理系统(simple batch processing)

50年代末 ~ 60年代中（晶体管）

把一批作业以脱机输入方式输入到磁带/磁鼓

利用磁带或磁盘把任务分类编成作业顺序执行

每批作业由专门监督程序（Monitor）自动依次处理

批处理系统解决了高速计算机的运算、处理能力与人工干预之间的速度矛盾，实现了作业自动过渡。

早期批处理系统

单道批处理系统

运行特征：

顺序性：磁带上的各道作业是顺序地进入内存，各作业的完成顺序与他们进入内存的顺序相同

单道性:内存中仅有一道程序运行

自动性

优点

减少了CPU的空闲时间，提高了主机CPU和I/O设备的使用效率，提高了吞吐量。

缺点