操作系统ppt.ppt

第1章操作系统概论,操作系统的概念操作系统的基本特性研究操作系统的几种观点操作系统的发展过程著名的操作系统操作系统的分类操作系统的功能,第1章操作系统概论,一、操作系统的目标与作用,计算机系统由硬件和软件组成操作系统在硬件基础上的第一层软件是其他软件和硬件之间的接口,计算机系统的组成硬件系统（裸机）：CPU、存储器（主存、辅存）、I/O软件系统：系统软件、应用软件系统软件：管理计算机本身的操作。如操作系统、编译系统应用软件：提供给用户进行工作。如，科学计算、事务管理、办公软件,操作系统的地位：紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）,虚拟机器,计算机系统的层次结构,操作系统做什么？,#includeintmain(intargc,char*argv)puts(helloworld);return0;,用户告诉操作系统执行hello程序,操作系统找到该程序，检查其类型,检查程序首部，找出正文和数据的地址,文件系统找到第一个磁盘块,父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序,操作系统需要将执行文件映射到进程结构,操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处,程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生,操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行,更多的缺页中断，读入更多的页面,操作系统检查字符串的位置是否正确,操作系统找到字符串被送往的设备,设备是一个伪终端，由一个进程控制,操作系统将字符串送给该进程,该进程告诉窗口系统它要显示字符串,窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素,窗口系统将像素写入存储映像区,视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器（重画屏幕）,显示器发射电子束,你在屏幕上看到helloworld,程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串,操作系统的工作,（1）程序的执行负责启动每个程序，以及结束程序的工作（2）完成与硬件有关的工作（3）完成与应用无关的工作易于使用，统一性，基本服务（4）计算机系统的效率与安全问题,硬件相关：,应用程序-虚拟机器界面操作系统-物理机器界面硬件,假如没有操作系统？怎样输出打印结果？程序员必须对二进制程序操作从二极发光管读答案,硬件相关（续1）：,指实现代码中包含存储器的物理地址，包含对设备接口寄存器和设备接口缓冲区的读写等等实现该工作的过程代码和硬件因素密切相关，即需要设置与测试、使用物理地址、设备接口寄存器等等硬件相关必然复杂繁琐、代码量大硬件相关的工作，其实现代码不通用,硬件相关（续2）：,由于操作系统承担了上述工作，在其之上的各类程序就没有必要直接同硬件打交道了。硬件改变时，操作系统相应变化即可，其他的程序不用作出改变硬件相关还表现在有关硬件的状态必定带来对应代码的变化,与应用无关：,是指操作系统提供的工作是任何一个程序都需要的、最基本的工作它们具有统一性，工作过程相同与具体应用无直接关系，即与用户所关心的应用目标无直接关系,操作系统的目标,执行用户程序并使用户问题更易解决。以一种有效的方式使用资源（有效性程序员的观点）。使计算机系统更易于使用（方便性-用户的观点）。现代OS新的结构,易于功能的增、删、改（可扩充性）。各种类型的计算机硬件设备，出自不同的厂家，能够正确、有效地协同工作（开放性）。,操作系统的作用（1）,OS作为用户/软件与计算机硬件系统之间的接口命令方式系统调用方式图形、窗口方式,操作系统的作用（2）,OS作为计算机系统资源的管理者管理对象包括：CPU、存储器、外部设备、信息（数据和软件）；管理的内容：资源的当前状态（数量和使用情况）、资源的分配、回收和访问操作，相应管理策略（包括用户权限）,操作系统的作用（3）,OS实现了对计算机资源的抽象在裸机上添加：设备管理、文件管理、存储管理（针对内存和外存）、处理机管理（针对CPU）；即OS用作扩充机器(extendedmachine)/虚拟机(virtualmachine)。,二、操作系统的定义,操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合,这些模块能以有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源，合理的组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效的使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行,有效：系统效率，资源利用率（如：CPU利用的充足与否，内存、外部设备是否忙碌）,合理：公平与否，如果不公平则会产生“死锁”或“饥饿”,方便：两种角度：用户界面编程接口,三、操作系统的基本特征,并发(concurrence)共享(sharing)虚拟(virtual)异步性(asynchronism),并发(concurrence)(1),并发：指在计算机系统中同时存在着多道运行的程序（进程）宏观上：多道程序同时在执行微观上：任何时刻只有一道程序在执行，即微观上多道程序在CPU上轮流（交替）执行（单机）并行(parallel)：与并发相似，指多道程序在同一时刻执行，但需多个硬件支持。,并发(concurrence)(2),引入进程程序和进程：在多道程序系统中，程序不能独立运行，更不能和其它程序并发执行。引入进程的目的，就是为了使多个程序并发执行。引入线程进程是OS中拥有资源并独立运行的基本单位。引入线程后，把进程作为分配资源的基本单位，把线程作为独立运行和独立调度的基本单位，进一步提高系统的并发性。,并发(concurrence)(3),1、程序的并发执行能有效改善系统资源的利用率，但使系统复杂化，因此操作系统必须对并发活动进行控制和管理。2、并发是操作系统最重要的特征，其它特征均以并发为前提。,共享(sharing),并发和共享是操作系统的两个最基本的特征，二者互为存在条件：资源的共享是以程序（进程）的并发执行为条件。程序的并发执行也以资源的共享为条件。,指系统中的资源不再为某道程序所独占，而是供多道程序共同使用。资源共享方式：互斥共享方式（打印机）、同时访问方式（磁盘）,虚拟(virtual),通过某种技术把一个物理实体映射为若干个对应的逻辑实体分时（时分复用技术）或分空间（空分复用技术）。虚拟是操作系统管理系统资源的重要手段，可提高资源利用率。如：虚拟处理机（分时）、虚拟设备（分时）、虚拟磁盘（分空间）、虚拟存储器（分空间、分时）,异步性(asynchronism),也称不确定性，指进程在执行中，其执行时间、顺序、向前推进的速度和完成的时间等都是不可预知的。只要在OS中配置有完善的进程同步机制，且运行环境相同，作业经多次运行都会获得完全相同的结果。所以，异步运行方式是允许的，是OS的一个重要特征。,四、研究操作系统的几种观点,作为软件来看的观点资源管理的观点进程的观点虚机器观点服务提供者观点,1.作为软件来看的观点,软件的特性外在特性：软件是种语言,是界面界面:使用方式（命令,系统调用等)内在特性：软件的结构a.由有几部分组成b.每个部分的功能c.部分之间的关系,2.资源管理的观点,操作系统-资源管理者实现资源共享/方便使用提高资源利用率硬件资源：CPU，内存，外部设备(I/O设备，外存，时钟，网络接口等)软件资源：硬盘上的文件，信息,管理资源,记录资源使用状况如哪些资源空闲，好坏与否，被谁使用,使用多长时间等合理的分配资源静态分配策略(在程序运行前分配，但效率不高)动态分配策略(在程序运行过程中何时用资源，何时分配。其缺点是会出现死锁)具体完成分配回收资源,操作系统功能,CPU(进程)管理,存储管理,文件管理,设备管理,处理机管理,完成处理机资源的分配调度等功能注：处理机的分配和运行以进程为基本单位，因此对处理机的管理可归结为对进程的管理进程控制：创建、撤销、挂起、改变运行优先级等主动改变进程的状态进程同步：协调并发进程之间的推进步骤，以协调资源共享；交换信息能力弱进程通信：进程之间传送数据，以协调进程间的协作；交换信息能力强，也可以用来协调进程之间的推进进程调度：作业和进程的运行切换，以充分利用处理机资源和提高系统性能；未必是进程控制操作所引起（可能是时间片轮转、I/O操作）同一类型内的公平性、高效率（吞吐量大）、作业周转时间等,存储管理,存储分配与回收存储保护：保证进程间互不干扰、相互保密；如：访问合法性检查、甚至要防止从垃圾中窃取其他进程的信息地址映射（变换）：进程逻辑地址到内存物理地址的映射内存扩充（覆盖、交换和虚拟存储）：提高内存利用率、扩大进程的内存空间,管理目标：提高利用率、方便用户使用、提供足够的存储空间、方便进程并发运行,设备管理,设备操作：利用设备驱动程序（通常在内核中）完成对设备的操作。设备独立性：提供统一的I/O设备接口，使应用程序独立于物理设备，提高可适应性设备分配与回收：在多用户间共享I/O设备资源虚拟设备：设备由多个进程共享，每个进程如同独占缓冲区管理：匹配CPU和外设的速度，提高两者的利用率（单缓冲区、双缓冲区和公用缓冲区）,设备管理的目标是：方便的设备使用、提高CPU与I/O设备利用率,文件管理,文件存储空间管理：解决如何存放信息，以提高空间利用率和读写性能目录管理：解决信息检索问题。文件的属性（如文件名）、单一副本赋予多文件名文件的读写管理和存取控制：解决信息安全问题。系统设口令、用户分类、文件权限软件管理：软件的版本、相互依赖关系、安装和拆除等,解决软件资源的存储、共享、保密和保护,用户接口,操作系统向上提供两种接口：系统命令：命令行、菜单式或GUI（联机）；命令脚本（脱机）编程接口：供用户程序和系统程序调用操作系统功能。系统调用和高级语言库函数,目标：提供一个友好的用户访问操作系统的接口,3.进程的观点,从操作系统运行的角度动态的观察操作系统从这个观点来看：操作系统是由一些可同时独立运行的进程和一个对这些进程进行协调的核心组成,4.虚机器观点,从操作系统内部结构来看：把操作系统分成若干层1.每一层完成其特定功从而构成一个虚机器，并对上一层提供服务2.通过逐层功能扩充,最终完成整个操作系统虚机器3.最后，操作系统虚机器向用户提供各种功能,完成用户请求,5.服务提供者的观点,在操作系统之外从用户角度来看：操作系统为用户提供一组功能强大的、方便易用的命令或系统调用,五、操作系统的发展过程,无操作系统的计算机系统人工操作方式脱机输入输出方式批处理系统单道批处理系统多道批处理系统分时系统实时系统,微机操作系统多处理机操作系统网络操作系统分布式操作系统嵌入式操作系统,推动操作系统发展的主要动力,推动操作系统发展的主要动力,不断提高计算机资源利用率的需要方便用户器件的不断更新换代计算机体系结构的不断发展,无操作系统的计算机系统,（1）人工操作方式工作流程：（1）由程序员事先穿孔（对应程序和数据）（2）将穿孔的纸带（卡片）装入纸带（卡片)输入机（3）再启动输入机将程序和数据输入计算机，（4）然后启动计算机运行（5）运行完毕取走计算机结果（6）下一位用户,人工操作方式带来的矛盾及解决方法,缺点：（1）用户独占全机（资源浪费）（2）CPU等待人工操作：装入、取走时CPU及内存等资源空闲。矛盾人机矛盾即人工操作方式与机器利用率的矛盾CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾解决方法缓冲技术脱机输入输出方式,（2）脱机输入/输出方式（off-LineI/O）,工作流程：（示意图）优点：（1）减少了CPU的空闲时间。（2）提高了I/O速度（与高速的磁盘打交道）,单道批处理系统,1、工作流程：（1）作业合成一批输入到外存上，同时在系统中配上监控程序。（2）monitor将作业逐个送入内存并运行。2、特征：（1）自动性（2）顺序性（3）单道性3、优点：减少了人工操作的时间，提高机器的利用率和系统吞吐量。4、缺点：对某些作业来说，当它发出输入/输出请求后，CPU必须等待I/O的完成，特别因为I/O设备的低速性，从而使机器的利用率很低。,用户在一次事务处理过程中要求计算机系统所做的全部工作。,多道批处理系统（1）,多道程序设计技术（20世纪60年代中期引入）特征：（1）多道性（2）无序性（3）调度性优点：（1）资源（CPU、内存、I/O设备）的利用率高（2）系统吞吐量大缺点：（1）平均周转时间长（2）无交互能力需解决问题处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件及作业管理问题,单道程序运行情况,用户程序,监督程序,I/O操作,t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,I/O中断请求,启动I/O,I/O完成,结束中断,结束中断,I/O完成,启动I/O,I/O中断请求,四道程序运行情况,程序A,程序B,程序C,程序D,调度程序,I/O请求,I/O完成,再被调度,程序A完成,I/O请求,I/O请求,I/O请求,I/O完成,I/O完成,I/O完成,再被调度,多道批处理系统（2）,操作系统的形成为解决上述问题，在计算机系统中增设一组软件，对这些问题加以有效、妥善地解决，这组软件应包括：控制和管理四大资源的软件、合理地对各类作业进行调度的软件，以及方便用户使用计算机的软件，这样就形成了操作系统。,早期的批处理系统示意图,脱机输入/输出过程：(a)程序员将卡片拿到1401机处(b)1401机将批处理作业读到磁带上(c)操作员将输入磁带送入7094机(d)7094机进行计算(e)操作员将输出磁带送到1401机(f)1401机打印输出,批处理操作系统优缺点,优点：作业流程自动化效率高吞吐量高缺点：无交互手段调试程序困难,分时系统,分时系统(TimeSharingSystem)的产生人-机交互、共享主机、便于用户上机分时系统的定义：在一台主机上连接多个带有显示器和键盘的终端，同时允许多个用户通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享主机中的资源。实现中的关键问题及时接收、及时处理分时系统的特征多路性、独占性、及时性、交互性,主机,终端,实时系统(RealTimeSystem),实时操作系统：指系统能及时（或即时）响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。实时操作系统的应用领域有实时要求（有严格确定的时间限制）的领域（过程控制及事务处理）-多道批处理系统和分时系统不能满足,三种基本的操作系统,三种基本的操作系统批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统通用操作系统如果一个操作系统兼有批处理、分时和实时系统三者或二者的功能，则称该操作系统为通用操作系统。,五、操作系统的发展过程,无操作系统的计算机系统人工操作方式脱机输入输出方式批处理系统单道批处理系统多道批处理系统分时系统实时系统,微机操作系统多处理机操作系统网络操作系统分布式操作系统嵌入式操作系统,微机操作系统,微机操作系统的特征应用领域：事务处理、个人娱乐，系统要求：使用方便、支持多种硬件和外部设备（多媒体设备、网络、远程通信）、效率不必很高。常用的微机操作系统单用户单任务：CP/M，MS-DOS单用户多任务：Windows多用户多任务：SolarisOS,Linux。,多处理机操作系统,多处理机系统引入原因增加系统的吞吐量规模经济、节省投资（共享外设、存储器等）提高系统的可靠性多处理机系统的类型紧密耦合MPS松散耦合MPS多处理机操作系统的类型非对称多处理模式（每个处理器都有各自特定的任务）对称多处理模式（每个处理器都运行同一个操作系统的拷贝）,网络操作系统,计算机网络的类型（按拓扑结构分为：星型、树型、总线型、环型、网状型）网络OS的模式客户/服务器模式对等模式网络OS的功能通信、资源管理、网络服务、网络管理、互操作能力,分布式操作系统,分布式系统：能将任务处理和控制进行分散/分布的系统（相对于集中式）。分布式系统的两种环境：多处理机系统；多计算机系统。,分布式系统基本特征-处理上的分布，即功能和任务的分布。,嵌入式操作系统(EmbeddedOS）的应用,六、操作系统的结构设计,操作系统的结构设计经历了以下几代：传统的操作系统结构无结构操作系统模块化结构OS分层式结构OS客户/服务器模式面向对象的程序设计微内核OS结构,无结构操作系统,OS是由众多的过程直接构成，各过程之间可相互调用，但OS内部不存在任何结构，所以这种OS是无结构的，又称为整体系统结构。缺点：既庞大又杂乱，缺乏清晰的程序结构；程序错误多，调试难、阅读难、理解难、维护难。,模块化结构操作系统（1）,OS是采用“模块化程序设计”技术，按其功能划分为若干个独立的模块，管理相应的功能，同时规定好各模块之间的接口，以实现它们的交互，对较大模块又可按子功能进一步细分下去。所以这种OS称为模块化OS结构。模块的独立性关键：模块的划分和规定好模块之间的接口衡量独立性的两个标准：内聚性：指模块内部各部分间联系的紧密程度耦合度：指模块间相互联系和相互影响的程度,模块化结构操作系统（2）,优点提高了OS设计的正确性、可理解性和可维护性增强了OS的可适用性加速了OS的开发过程缺点：模块及接口划分较困难未区别共享资源和独占资源由于管理上的差异，使OS结构变得不够清晰,分层式结构操作系统（1）,分层式结构是对模块化结构的一种改进，它按分层式结构设计的基本原则，将OS划分为若干个层次，每一层都只能使用其底层所提供的功能和服务，从硬件开始，在其上面一层一层地自底向上增添相应功能的软件，这种OS结构称为分层式OS结构。特点：每一步设计都建立在可靠的基础上，结构更清晰调试和验证更容易，正确性更高,分层式结构操作系统（2）,分层式结构的优点：易保证系统的正确性易扩充和易维护缺点：系统效率降低：层次结构是分层单向依赖的，必须在相邻层次之间建立层次间的通信机制，增加了系统开销。,客户/服务器模式（1）,客户/服务器模式的组成客户机：每台客户机都是一个自主计算机，客户进程在运行服务器：一台规模较大的机器，为网上所有的用户提供一种或多种服务。网络系统：用于连接所有客户机和服务器，实现它们之间的通信和网络资源共享。客户/服务器之间的交互：客户发送请求消息、服务器接收消息服务器回送消息、客户机接收消息,客户/服务器模式（2）,客户/服务器模式的优点数据的分布处理和存储。便于集中管理。灵活性和可靠性。易于改编应用软件不足之处存在着不可靠性和瓶颈问题改进方法：在网络中配置多个服务器，并采取相应的安全措施。,面向对象的程序设计,面向对象技术的基本概念对象类继承面向对象技术的优点通过“重用”提高产品质量和生产率。使系统具有更好的易修改性和易扩展性。更易于保证“正确性”和“可靠性”,微内核的OS结构（1）,微内核技术的主要思想在OS内核中只留下一些最基本的功能，而将其他服务分离出去，由工作在用户态下的进程来实现，形成“客户/服务器”模式。客户进程可通过内核向服务器进程发送请求，以取得OS的服务。微内核精心设计的，能实现现代OS核心功能的小型内核，它小而精炼，运行在核心态下，开机后常驻内存，不会因内存紧张而换出，它为构建通用OS提供了一个重要基础。,微内核的OS结构（2）,优点：微内核OS结构是建立在模块化、层次化结构的基础上的，并采用了C/S模式和OO的程序设计技术提高了系统的可扩展性增强了系统的可靠性可移植性提供了对分布式系统的支持融入了面向对象技术微内核OS存在的问题与早期的OS相比，微内核OS的运行效率有所降低,历史上的操作系统,随历史线索，介绍一些重要的操作系统真空管时代(1946年-1955年)晶体管时代(1955年-1965年)集成电路时代(1965年-1980年)大规模集成电路时代(1980年-至今),第一台数字计算机,英国数学家CharlesBabbage（1792-1871）设计Babbage投入了毕生精力但却没能让它成功地运行起来因为当时的技术不可能达到需要的精度当然，这个分析机没有操作系统,二战对武器设计的需要美国、英国和德国等国家开始了电子数字计算机的研究工作哈佛大学的HowardAiken普林斯顿高等研究院的JohnNeumann（冯诺依曼）宾夕法尼亚大学的J.PresperEckert和WilliamMauchley德国电话公司的KonraadZuse以及其他一些人都使用真空管成功地建造了运算机器,真空管计算机（1945年-1955年）时期,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,ENIAC计算机（美国宾夕法尼亚大学）,运算速度：5000次/每秒,18000个真空管,占地182平方米，重量130吨，功耗140kW,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,晶体管计算机（1955年-1965年）时期,50年代晶体管发明计算机比较可靠，可成批地生产用户可指望计算机长时间运行，完成一些工作FORTRAN1954年提出，1956年设计完成ALGOL1958年引入COBOL1959年引入设计人员、生产人员、操作人员、程序人员和维护人员之间第一次有了明确的分工,要运行一个作业，先将程序写在纸上（用高级语言或汇编语言）然后穿孔成卡片，再将卡片盒交给操作员计算结果从打印机上输出操作员到打印机上撕下运算结果送到输出室程序员稍后可从取到结果然后，操作员从输入室的卡片盒中读入另一个任务如果需要FORTRAN编译器，还要把它取来读入计算机机时在走来走去时被浪费,批处理操作系统-现代操作系统雏型,为了改进主存和I/O设备之间的吞吐量IBM7094机引入了I/O处理机概念其思想是：在输入室收集全部的作业，用一台相对便宜的计算机如IBM1401计算机，将它们读到磁带上另外用较昂贵的计算机，如IBM7094来完成真正的计算,第二代计算机典型的操作系统,FMS（FORTRANMonitorSystem，FORTRAN监控系统）IBMSYS（IBM为7094机配备的操作系统）这些操作系统由监控程序，特权指令，存储保护和简单的批处理构成,第三代集成电路计算机（1965年-1980年）时期,60年代初期，计算机开始采用集成电路多数厂商有几条完全不同的生产线，生产不同的计算机开发和维护完全不同的产品，对厂商来说是昂贵的另外，新用户，在开始时只需要一台小计算机后来可能需要一台大的计算机而且希望能在新计算机上执行原有的程序这样，厂家和用户需要软件在不同型号的计算机之间兼容,1964年IBM宣布推出System/360计算机系统第一个采用小规模集成电路的主流机型试图一次性地解决上述两个问题由于所有的计算机都有相同的体系结构和指令集在理论上，为一型号编写的程序可以在其他型号机器上运行,IBMSystem/360的若干问题,IBM无法写出同时满足互冲突需要的操作系统其实别人也一样不能完成这项工作任务IBMOS/360文件系统中有类型字段，定义文件的类型，有定长、不定长记录、块状和非块状文件用户对于输出文件的大小，只有通过猜测存储管理有基地址寄存器寻址方式，程序也可以访问和修改基地址寄存器，但是CPU生成的却是绝对地址，虽然不用进行动态再分配但程序却被钉死在调入内存时的物理地址上,IBMSystem/360,庞大的软件怪兽,数千名程序员写的数百万行汇编语言代码系统自身占据了大量存储空间和一半的CPU时间数百万行汇编代码中有成千上万处错误IBM不断发行新的版本试图更正这些错误每个新版本在更正老错误的同时又引入新错误所以随着时间的流逝，错误的数量大致保持不变,多道程序设计技术（multiprogramming）,在IBM7094机上，若当前作业因等待I/O而暂停，CUP只能踏步直至该I/O完成对于CPU操作密集科学计算问题，浪费时间少对于商业数据处理，I/O等待时间常占8090解决办法将内存分几个部分，每部分放不同的作业当一个作业等待I/O时，另一个作业可以使用CPU在主存中同时驻留多个作业需要硬件进行保护以避免信息被窃取或攻击,分时系统,第三代计算机实质是批处理系统而从一作业提交到结果取回,往往长达数小时一个逗号的误用会导致编译失败而可能浪费程序员半天时间问题的解决导致分时系统的出现（CTSS，CompatibleTimeSharingSystem）分时系统实际上是多道程序的一个变种,分时系统的思想于1959年在MIT提出每个用户有一个联机终端在分时系统中，假设20个用户登录其中17个在思考或谈论或喝咖啡则CPU可给那三个需要的作业轮流分配服务调试程序的用户常常只发出简短的命令而很少有长的费时命令所以计算机能够为许多用户提供交互式快速服务同时在CPU空闲时还能在后台运行大作业,第一个分时系统由MIT的FernandoCorbato等1961年在一改装的IBM7090/94机上开发成功当时有32个交互式用户IBM7090/94计算机有32K内存，系统用5K，用户用27K，用户存储映象在内存和一台磁鼓之间切换1962年Manchester大学的Atlas计算机投入运行运行速度200kFLOPS第一个有虚拟存储器(virtualmemory)和页面调度(paging)的机器指令执行是管道式(pipelined)的,MULTICS的灾难,1965年在ARPA的支持下MIT、贝尔实验室和通用电气公司决定开发一种“公用计算服务系统”，希望能够同时支持整个波士顿所有的分时用户。该系统称作MULTICS(MULTiplexedInformationandComputingService)MULTICS设计目标是：便利的远程终端使用，大量终端通过电话线接入计算机主机高可靠的大型文件系统；大容量的用户信息共享；存储和构造层次化信息结构的能力,MULTICS研制难度超出了所有人预料长期研制工作达不到预期目标，1969年4月贝尔实验室退出，通用电气公司也退出了但最终，经过多年的努力，MULTICS成功地应用运行MULTICS的计算机系统在九十年代中陆续被关闭MULTICS引入了许多现代操作系统领域概念雏形，对随后操作系统特别是UNIX的成功有着巨大的影响,小型计算机，电子游戏和UNIX的成功,1969年，在贝尔退出MULTICS研制项目后，KenThompson和DennisM.Ritchie想申请经费买计算机从事操作系统研究，但多次申请得不到批准项目无着落，他们在一台无人用的PDP-7上，重新摆弄原先在MULTICS项目上设计的“空间旅行”游戏为了使游戏能够在PDP-7上顺利运行，他们陆续开发了浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件系统、实用程序、shell和汇编程序到了1970年，在一切完成后，给新系统起了个同MULTICS发音相近的名字UNIX随后，UNIX用C语言全部重写，自此，UNIX诞生了,UNIX,UNIX是现代操作系统的代表。Unix运行时的安全性、可靠性以及强大的计算能力赢得广大用户的信赖促使UNIX系统成功的因素：首先，由于UNIX是用C语言编写，因此它是可移植的，UNIX是世界上唯一能在笔记本计算机、PC机、工作站直至巨型机上运行的操作系统第二，系统源代码非常有效，系统容易适应特殊的需求最后，也是最重要的一点，它是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统,第四代大规模集成电路计算机（1980年-至今）,CP/M操作系统随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了各种类型的个人计算机和软件层出不穷1973年GaryKildall看到对个人计算机操作系统的需求,设计了CP/M操作系统(ControlProgram/MicroprocessororMicrocomputer)CP/M操作系统有较好的层次结构。它的BIOS把操作系统的其他模块与硬件配置分隔开，所以它的可移植性好,具有较好的可适应性和易学易用性到了1981年，CP/M操作系统成为世界上流行最广的8位操作系统之一,微软MSDOS,个人计算机的成功，逼得IBM采取紧急战略行动,决定要在1980年尽快生产出微型计算机，以应付挑战但没有操作系统不行。要想快就是找现成系统配套，IBM公司洽谈CP/M操作系统不顺利，机遇落到了微软公司在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已经不可能，微软找到西雅图计算机产品公司，达成由微软经销西雅图计算机产品公司的QDOS操作系统的协议当时西雅图公司并不知道QDOS将被转卖给IBM，否则历史将会怎样演变，谁也无法知晓,IBM在1981年推出个人计算机，宣布了DOS操作系统随着IBMPC和MSDOS普及，CP/M逐渐走向下坡路MSDOS有优良的文件系统但受到Intelx86体系结构的限制缺乏以硬件为基础的存储保护机制它属于单用户单任务操作系统从1981的1.0版到1998年在Windows95/98之下的7.0版，MSDOS历经了16个年头迄今仍有MSDOS爱好者继续开发各种DOS软件产品,拯救苹果公司的Macintosh(MACOS),在推出IBMPC机后，市场卷起一股龙卷风IBM自己也没有料到产品会有如此巨大的成功IBM的成功说明必有其他公司失败。甚至连苹果公司也遇到了问题，销售数量落到了兰色巨人的后面苹果公司推出Lisa机遭到失败，AppleIII型也遭到失败分析家们认为，在微机市场上的战斗似乎兰色巨人要嬴了,施乐PaloAlto研究中心-70年代的计算机研究思想库,世界上第一台个人计算机Alto，1972年在这里出现图形界面，手持鼠标，面向对象程序设计微机网络，桌面出版和激光打印等等具有先进概念和技术的原型都首次出现在这里,1979年苹果公司允许施乐公司购买一百万股的苹果公司股票作为回报，施乐公司允许苹果公司的少数人员，包括乔布斯，在有限的时间内考察施乐公司PaloAlto研究中心内部，并同该思想库的研究人员交谈苹果公司对PaloAlto研究中心内的技术大感吃惊他们更吃惊的是，施乐公司在拥有这些宝贵技术的同时竟然什么也没有做！,对PaloAlto研究中心这些科学家们而言，苹果公司的人是他们第一次遇到真正理解他们技术的人这些科学家们后来有的去了苹果公司，微软公司，有的最终创办了自己的公司在访问的基础上，苹果决定立即开发采用这些新技术的个人计算机苹果公司已看到IBMPC机的技术有多么糟糕，但他们卖得又是特别的好,MACOS、鼠标的新型个人计算机,1984年，人们看到一则广告：“Whatwasthat?”和对Macintosh的介绍,这是配有图形界面操作系统MACOS和鼠标的新型个人计算机MAC机一上市立即在市场上获得极大的成功当年比尔.盖茨都说，这是一台他的妈妈也能使用的计算机Macintosh把苹果公司从连续的失败中拯救出来苹果公司又开始向前发展正是Mac先进图形界面操作系统技术，超前PC机若干年，造就了一批苹果的忠实追随者,一波三折的微软Windows操作系统,1983年10月，PC机竞争厂家的图形界面相关产品上市面对市场压力，比尔.盖茨在1983年11月10日宣布推出Windows操作系统然而宣布容易，交货就不简单了，Windows交货期的灾难，成了当年计算机界的笑柄直到1985年11月20日，Windows1.0才正式上市,Windows的历史记录,Windows在当时微软历史上创了几个记录：延迟交货次数最多，投入开发人员最多，开发时间最长，更换主管人员最多不过几年之后，Windows终于创造了销售成绩最佳的历史记录1992年4月，推出Windows3.1,1993年5月，发表WindowsNTWindows95，WindowsCE，Windows98，Windows2000，WindowsXP,.net个人计算机采用Windows占90以上，微软公司成了垄断PC行业的同义词,基于微内核的Mach操作系统,1975年Rochester大学开发了RIG操作系统系统设计者之一RichardRashid移居到CMU后，在DARPA支持下，1984年开始了Mach的开发希望Mach能与UNIX兼容，运行线程，更好的进程通信机制，支持多处理机及好的虚拟存储系统Mach第一个版本是1986年为VAX11/784四CPU多处理机发布1988年的Mach2.5版包含了大量的BSDUNIX的代码1989年，Mach内核中去掉了所有的BSDUNIX的代码，剩下了一个纯的Mach微内核，这就是Mach3.0版本，它是OSF发布的基础,Mach中采用了许多当代操作系统使用的技术,微内核、线程、进程间消息传递和面向对象的设计方法等等在Mach的基础上，有不少用于微处理器、多处理器以及超级计算机的操作系统和实时嵌入式操作系统陆续设计和开发出来，如OSF/1，DCEUnix,NeXT等等,IBM大型计算机操作系统OS/390,90年代末期，电子商务发展刺激对计算能力的要求，导致大型机市场的再度升温三十年的改进,IBMS/39