操作系统的发展历程

操作系统的发展历程

1. 未配置操作系统的计算机系统
   • 人工操作方式
     • 缺点：
     1. 用户独占全机
     2. cpu等待人工操作
   • 脱机输入/输出方式（为解决人机直接io速度不匹配的矛盾）
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     • 优点
       1. 减少cpu空闲时间
       2. 提高了io速度
2. 单批道处理系统
   1. 过程：通过脱机的方式将一批作业输入到磁带，并在系统上配备了monitor监控程序，在它的控制下，作业一个接一个的连续处理（在内存中只允许存放一个作业，先进先出，即按顺序执行）

   2. 优点：

      1. 减少了cpu的空闲时间
      2. 提高主机与io的交互效率
   3. 缺点：系统资源的不到充分的利用，内存中只有一道程序，该程序发出io请求后，cpu处于等待状态，又因io设备的低速运行，使cpu的利用率显著降低
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      • t2-t3,t6-t7间隔内cpu空闲（监督程序要使用cpu资源）
3. 多道批处理系统
   1. 目的：为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量
   2. 过程：在内存中存储若干作业，作业执行次序与进入内存的次序无严格的对应关系，作业通过调度算法来使用cpu，一个作业在等待io处理时，cpu调度另一个作业来运行，因此cpu的利用率显著提高
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   3.  优缺点：

      1. 资源利用率高
      2. 系统吞吐量大
      3. 平均周转时间长
      4. 无交互能力
   4. 多道要解决的问题
      1. 处理机争用问题（既要满足各道程序的需要，又要提高处理机的利用率）
      2. 内存分配和保护问题（不会因为一道程序异常而破坏其他程序正常运行）
      3. io设备分配问题
      4. 文件的组织和管理问题（涉及到数据结构问题）
      5. 作业管理问题（对所有作业进行合理组织）
      6. 用户与系统的接口问题（系统应提供接口给用户使用）
4. 分时系统
   1. 概念：多个用户分享使用同一台计算机，多个程序分时共享硬件和软件资源。
   2. 目的：提高人机交互能力。
   3. 关键问题：在多道批处理系统中，用户无法与自己的作业进行交互的主要原因是：作业贮存在外存，即使被调入内存后也要等待很长时间才能被运行，用户无法与作业交互。
      1. 及时接收
      2. 及时处理
   4. 分时系统的特征（分时系统将cpu的时间划分若干个时间片，以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务）：
      1. 多路性
      2. 交互性
      3. “独占”性
      4. 及时性
5. 实时系统
   1. 概念：当外界事件或数据产生时，能够接收并以足够快的速度处理，其处理结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统
   2. 常见的实时系统
      1. 工业（武器）控制系统
      2. 信息查询系统
      3. 多媒体系统
      4. 嵌入式系统
   3. 实时任务的类型
      1. 周期实时任务和非周期实时任务
      2. 硬实时任务和软实时任务
         1. 硬实时任务：在规定的时间内必须要完成操作
         2. 软实时任务：按任务的优先级，尽可能快的完成操作
   4. 特征
      1. 多路性
      2. 交互性
      3. “独占”性
      4. 及时性
      5. 可靠性
6. 微机操作系统的发展
   1. 单用户单任务操作系统
      1. 分类
         1. CP/M
         2. MS-DOS
   2. 单用户多任务操作系统（windows）
      1. 概念：只允许一个用户上机，但允许用户把程序分为若干个任务，使它们并发执行，从而有效的改善了系统的性能
   3. 多用户多任务操作系统（linux）
      1. 概念：允许多个用户通过各自的终端，使用同一台机器，共享主机系统的各种资源，而每个用户程序又可以进一步的分为多个任务，使它们能并发执行，从而进一步提高资源利用率和系统吞吐量