计算机操作系统论文

组网技术与配置论文 操作系统的发展过程 08 级网络工程班 高技科 1 操操 作作 系系 统统 发发 展展 过过 程程 论论 文文 系系 别 信息与计算机科学别 信息与计算机科学 系系 班班 级 级 0808 级网络工程班级网络工程班 姓姓 名 高名 高 技技 科科 学学 号 号 1200824736112008247361 组网技术与配置论文 操作系统的发展过程 08 级网络工程班 高技科 2 日日 期 期 20112011 年年 4 4 月月 1616 日日 操作系统的发展 摘要 现在社会 操作系统进入了社会生活的各个方面 涉及大型计算 机 个人计算机 移动便携设备 其他自动化设备等各个层次的应用领域 操 作系统 Operating System 简称OS 是计算机系统的重要组成部分 是一个 重要的系统软件 它负责管理计算机系统的硬 软件资源和整个计算机的工作 流程 协调系统部件之间 系统与用户之间 用户与用户之间的关系 电子计算 机诞生以来 计算机操作系统的研究取得了长足进展 在几十年的发展历程中 各种操作系统应运而生 面对外国商业软件在中国的事实垄断 重新审视中国基 础软件发展战略 配套政策和实施方法已经到了刻不容缓的地步 本文主要以计算机操作系统的发展过程为核心地位同时对它的技术变革作 出了分析 同时对算机操作系统的功能 发展和分类做了简单的分析和阐述 关键词 操作系统 发展 现状 问题 新技术 引言引言 操作系统是控制其他程序运行 管理系统资源并为用户提供操作界面的系 统软件的集合 操作系统身负诸如管理与配置内存 决定系统资源供需的优先 次序 控制输入与输出设备 操作网络与管理文件系统等基本事务 操作系统 是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源 控制程序运行 改 善人机界面 为其它应用软件提供支持等 使计算机系统所有资源最大限度地发 挥作用 为用户提供方便的 有效的 友善的服务界面 操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源 控 制程序运行 改善人机界面 为其它应用软件提供支持等 使计算机系统所有 资源最大限度地发挥作用 为用户提供方便的 有效的 友善的服务界面 操 作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序 同时也是计算机系统的内核与基 石 操作系统身负诸如管理与配置内存 决定系统资源供需的优先次序 控制 输入与输出设备 操作网络与管理文件系统等基本事务 组网技术与配置论文 操作系统的发展过程 08 级网络工程班 高技科 3 目录 一 操作系统的简单介绍 二 操作系统的发展 三 操作系统新技术 四 操作系统发展现状 五 结语 一 操作系统的基本介绍 操作系统的功能 1 管理计算机系统的硬件 软件 数据等各种资源 尽可能减少人工分 配资源的工作以及人对机器的干预 发挥计算机的自动工作效率 2 协调还要各种资源使用过程中的关系 使得计算机的各种资源使用调 度合理 高速设备与低速设备运行相互配 3 为用户提供使用计算机系统的环境 方便使用计算机系统的各部件或 功能 操作系统通过自己的程序 将计算机系统的各种资源所提供的功能抽象 形成与之等价的操作系统的功能 并形象地表现出来 提供给用户方便地使用计 算机 二 操作系统的发展 操作系统之本意原为提供简单的工作排序能力 后为辅助更新更复杂的 硬件设施而渐渐演化 从最早的批次模式开始 分时机制也随之出现 在多处 理器时代来临时 操作系统也随之添加多处理器协调功能 甚至是分布式系统 的协调功能 其他方面的演变也类似于此 另一方面 在个人电脑上 个人电 脑之操作系统因袭大型电脑的成长之路 在硬件越来越复杂 强大时 也逐步 实践以往只有大型电脑才有的功能 操作系统的发展过程 一 人工操作阶段 1 当时的技术背景 2 由于冯 诺依曼计算机的产生 软件开发也从此开始 组网技术与配置论文 操作系统的发展过程 08 级网络工程班 高技科 4 计算机的性能及外设配置情况 在第一代计算机时期 由于计算机存储容量小 运算速度慢 只有几千次 秒 输入 输出设备只有纸带输入机 卡片阅读机 打印机和控制台 利用这 样的计算机做题只能采取人工操作的方式 操作系统更是闻所未闻 3 计算机的使用方式 人工操作情况下 用户一个挨一个的轮流使用计算机 使用过程大致如下 a 先把手编程序 机器语言编写成的程序 穿成纸带 或卡片 装上输入 机 b 经人工操作把程序和数据输入计算机 c 通过控制台开启程序运行 d 计算完毕 用户拿走打印结果 并卸下纸带 存在的问题 在这个过程中 需要人工装纸带 人工控制程序运行 人工卸纸带 进行 一系列的 人工干预 这种由一道程序独占机器的情况 在计算机运算速度较 慢的时候是可以容忍的 因为此时计算所需要的时间相对而言较长 人工操作 时间所占比例还不算很大 当计算机进入第二代 晶体管时代后 计算机的速度 容量 外设的功 能和种类及数据等方面和第一代计算机相比都有了很大的发展 比如 计算机 的速度就有了几十倍 上百倍的提高 所以使得手工操作的慢速度和计算机运 算的高速度之间形成了一对矛盾 即所谓人 机矛盾 二 联机批处理 技术背景 为了结果手工操作阶段随着计算机速度的提高而产生的不可容忍的人 机矛盾 只有设法去掉人工干预 实现作业的自动过渡 这样就出现了成批处 理 引入批量监督程序 常驻内存的核心代码 是为了实现作业建立和作业过 渡的自动化 每一种语言翻译程序 汇编语言或某种高级语言的编译程序 或 实用程序 如链接程序 都作为监督程序的子例程 联机批处理系统的操作方法 组网技术与配置论文 操作系统的发展过程 08 级网络工程班 高技科 5 1 作业说明书的内容 监督程序的工作负荷是以作业流形式提供的 每个用户需要计算机解决的 计算任务均组织成一个作业 每个作业有一个和程序分开的说明文件 即作业 说明书 它提供了用户表识 用户想使用的编译程序的名称以及所需要的系统 资源名称等基本信息 每个作业还包含一个程序和一些原始数据 最后是一个 作业的终止信息 终止信息给监督程序一个信号 表示此作业已经结束 应为 下一个用户作业做好服务准备 2 操作过程 a 各用户把作业交给机房 由操作员把一批作业装到输入设备上 b 为了执行一个作业 批处理监督程序将解释这个作业的说明书 若系统 资源能满足其要求 则将该作业调入内存 并从外部存储器上输入所需要的编 译程序 编译程序将用户元程序翻译成目标代码 然后由链接装配程序把编译 后的目标代码及其所需的子程序装配成一个可执行的程序 c 启动执行 d 计算完成后输出该作业的计算结果 e 一个作业处理完毕后 监督程序才可以自动地调入下一个作业进行处理 f 依次重复上述过程 联机批处理的特点 1 作业的输入输出是联机的 作业从输入设备到磁带 由磁带调入内存 以及结果的输出打印都是由中 央处理机 CPU 直接控制的 在这种联机操作方式下 随着处理机速度的不断提 高 处理机和输入输出设备之间的速度差距就形成了尖锐的矛盾 2 CPU 使用效率低 随着处理机速度的不断提高 处理机和输入输出设备之间的速度差距就形 成了尖锐的矛盾 因为在进行输入或输出时 CPU 是空闲的 使得告诉的 CPU 要等待慢速的输入输出设备的工作 从而不能发挥 CPU 应有的效率 三 脱机批处理 技术背景 组网技术与配置论文 操作系统的发展过程 08 级网络工程班 高技科 6 为了克服联机批处理存在的缺点 在批处理系统中引入了脱机输入输出技 术 从而形成了脱机批处理系统 脱机批处理系统的组成 由主机和卫星机组成 卫星机又称外围计算机 它不与主机直接连接 只 与外部设备打交道 脱机批处理系统的操作过程 3 作业通过卫星机输入到磁带上 4 当主机需要输入作业时 就把输入带同主机连上 5 主机把作业从输入带调入内存 并执行运算 6 作业完成后 主机负责把结果记录到输出带上 再由卫星机负责把输出 带上的信息打印输出 脱机批处理系统的特点 1 这样 主机摆脱了慢速的输入输出工作 可以较充分的发挥它的高速计 算能力 同时 由于主机和卫星机可以并行操作 因此脱机批处理系统与早期 的批处理系统相比 系统的处理能力大幅度提高 2 批处理系统实在解决人 机矛盾以及高速度的中央处理机和低速度 的 I O 设备间的矛盾的过程中发展起来的 它的出现改善了 CPU 和外设的使用 情况 实现了作业的自动定序 自动过渡 从而使整个计算机系统的处理能力 得到提高 3 但仍然存在许多缺陷 a 星机和主机之间的磁带装卸仍需人工完成 b 操作员需要监督及其德状态信息 c 系统没有任何保护自身的措施 因此当目标程序执行一条引起停机的非 法指令时 机器就会错误的停止运行 此时 只有操作员进行干预 程序才会 重新启动运行 四 执行系统 技术背景 1 20 世纪 60 年代中期 计算机硬件获得了两个方面的发展 一是通道 的引入 二是中断技术的出现 这两项重大成果导致了操作系统进入执行系统 组网技术与配置论文 操作系统的发展过程 08 级网络工程班 高技科 7 阶段 2 通道 一种输入 输出专用处理机 它能控制一台或多台外设工作 负 责外部设备与主存之间的信息传输 它一旦被启动 就能独立于 CPU 运行 这 样就可使 CPU 和通道并行操作 而且 CPU 和各种外部设备也能并行操作 3 中断技术 当主机接到外部硬件 如 I O 设备 发来的信号时 马上停 止原来的工作 转去处理这一事件 在处理完了以后 主机又回到原来的工作 点继续工作 4 借助于通道技术 中断技术 输入输出工作可以在主机控制之下完成 工作过程 此时 原有的监督程序不仅要负责调度作业自动地运行 而且还要提供输 入输出控制功能 即用户不能直接使用启动外设的指令 它的输入 输出请求必 须通过系统去执行 它比原来的功能增强了 这个发展后的监督程序常驻内存 称为执行系统 特点 1 执行系统比脱机处理前进了一步 它节省了卫星机 降低了成本 而且 同样能支持主机和通道 主机和外设之间的并行操作 2 用户程序的输入输出工作是委托给执行系统实现的 由执行系统检查其 命令的合法性 提高了系统的安全性 3 批处理系统和执行系统的普及 发展了标准文件管理系统和外部设备的 自动调节控制功能 这一时期 程序库边的更加复杂和庞大 随机访问设备 如磁盘 磁鼓 已开始代替磁带作为外存 4 高级语言也比较成熟和多样 三 操作系统新技术 从操作系统新技术的角度看 它主要包括操作系统结构设计的微内核技术 和操作系统软件设计的面向对象技术 一 微内核操作系统技术 现代操作系统设计中的一个突出思想是把操作系统中更多的成分和功能放 到更高的层次 即用户模式 中去运行 而留下一个尽量小的内核 用它来完 成操作系统最基本的核心功能 称这种技术为微内核 Microkernel 技术 组网技术与配置论文 操作系统的发展过程 08 级网络工程班 高技科 8 二 面向对象操作系统技术 面向对象操作系统是指基于对象模型的操作系统 目前 已有许多操作系 统采用了面向对象技术 如 Windows NT 等 面向对象已成为新一代操作系统的 一个重要标志 四 操作系统发展现状 自 20 世纪中期电子计算机诞生以来 计算机操作系统的研究取得了长足进 展 现在 操作系统进入了社会生活的各个方面 涉及大型计算机 个人计算 机 移动便携设备 其他自动化设备等各个层次的应用领域 在几十年的发展 历程中 各种操作系统应运而生 现在最具代表性的是 Windows Unix 和 L inux 三种操作系统 它们发展的最成熟 对计算机科学技术的贡献最大 结束语 在过去的几十年里操作系统发生了革命性的变化 尤其是计算机操作系统 的更新换代 让我们感受着前所未有的享受 技术上的创新 用户体验上的升 级 应用领域的扩展 功能的完善 同过去的几十年一样 在未来的 20 年操作 系统也将发生巨大的变化 看到我们现在使用