簡述操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類

　　操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程衍生了操作系統(tǒng)的不同種類，下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了簡述操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類的相關(guān)知識，希望對大家有幫助!

　　簡述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類一、手工操作(無操作系統(tǒng))

　　人們先把程序紙帶(或卡片)裝上計(jì)算機(jī)，然后啟動(dòng)輸入機(jī)把程序和送入計(jì)算機(jī)，接著通過控制臺開關(guān)啟動(dòng)程序運(yùn)行。計(jì)算完畢，打印機(jī)輸出計(jì)算結(jié)果，用戶卸下并取走紙帶(或卡片)。第二個(gè)用戶上機(jī)，重復(fù)同樣的步驟。

　　特點(diǎn)： 用戶獨(dú)占機(jī)器，CPU等待手工操作，CPU利用不充分。

　　由于手工操作的滿速度和計(jì)算機(jī)的高速度之間形成了尖銳矛盾，手工操作的方式是計(jì)算機(jī)的資源利用率極低，唯一的解決辦法只有擺脫手工操作，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)過渡。

　　簡述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類二、批處理系統(tǒng)

　　批處理系統(tǒng)： 加載計(jì)算機(jī)上的一個(gè)監(jiān)督軟件，在監(jiān)督程序的控制下，計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)的、成批的處理一個(gè)或多個(gè)用戶的作業(yè)(作業(yè)包括程序、數(shù)據(jù)、命令)。

　　首先出現(xiàn)的是聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng)，即作業(yè)的輸入輸出由CPU來處理。

　　簡述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類三、聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng)

　　在主機(jī)和輸入機(jī)之間增加兩個(gè)存儲設(shè)備——磁帶機(jī)，在監(jiān)督程序的自動(dòng)控制下，計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成任務(wù)。

　　成批的把輸入機(jī)上的用戶作業(yè)讀入磁帶，依次把磁帶上的用戶作業(yè)讀入主機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行，執(zhí)行完成后把計(jì)算結(jié)果想輸出機(jī)輸出。 完成一批作業(yè)后，監(jiān)督程度又從輸入機(jī)讀取作業(yè)存入磁帶機(jī)。按照上面的步驟重復(fù)處理任務(wù)。監(jiān)督程序不停的處理各個(gè)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的自動(dòng)轉(zhuǎn)接，減少了作業(yè)的建立時(shí)間和手工操作時(shí)間，有效的克服了人機(jī)矛盾，提高了計(jì)算機(jī)資源的利用率。

　　問題： 在輸入作業(yè)和輸出結(jié)果時(shí)，CPU還是會處于線空閑狀態(tài)，等待慢速的輸入/輸出設(shè)備完成工作——主機(jī)處于忙等狀態(tài)。

　　簡述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類四、脫機(jī)批處理系統(tǒng)

　　為了克服與緩解告訴主機(jī)與慢速外設(shè)(輸入輸出設(shè)備)，提高CPU利用率，用又引入了脫機(jī)批處理系統(tǒng)，即輸入輸出脫離主機(jī)控制。

　　顯著特征就是：增加一臺不與主機(jī)直接相連衛(wèi)星機(jī)。衛(wèi)星機(jī)用來從輸入機(jī)上讀取用戶作業(yè)并放到磁帶機(jī)上;將磁帶機(jī)上的執(zhí)行結(jié)果傳給輸出機(jī)。這樣主機(jī)不再與慢速的輸入輸出設(shè)備連接。主機(jī)與衛(wèi)星機(jī)兩者并行工作，分工明確，可充分發(fā)揮主機(jī)的告訴計(jì)算能力。

　　問題：每次主機(jī)內(nèi)存中僅存放一道作業(yè)，每當(dāng)它運(yùn)行期間發(fā)出輸入/輸出(I/O)請求后，高速的CPU便處于等待低速的I/O完成狀態(tài)，致使CPU空閑

　　簡述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類五、多道程序系統(tǒng)

　　多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，就是指允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行。即同時(shí)把多個(gè)程序放入內(nèi)存，并允許它們交替在CPU中運(yùn)行，它們共享系統(tǒng)中的各種硬、軟件資源。當(dāng)一道程序因I/O請求而暫停運(yùn)行時(shí)，CPU便立即轉(zhuǎn)去運(yùn)行另一道程序。

　　單道程序運(yùn)行過程 ：在A程序計(jì)算時(shí)，I/O空閑， A程序I/O操作時(shí)，CPU空閑(B程序也是同樣);必須A工作完成后，B才能進(jìn)入內(nèi)存中開始工作，兩者是串行的，全部完成共需時(shí)間=T1+T2。

　　多道程序運(yùn)行過程 ：將A、B兩道程序同時(shí)存放在內(nèi)存中，它們在系統(tǒng)的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上運(yùn)行：當(dāng)A程序因請求I/O操作而放棄CPU時(shí)，B程序就可占用CPU運(yùn)行，這樣 CPU不再空閑，而正進(jìn)行A I/O操作的I/O設(shè)備也不空閑，顯然，CPU和I/O設(shè)備都處于“忙”狀態(tài)，大大提高了資源的利用率，從而也提高了系統(tǒng)的效率，A、B全部完成所需時(shí)間<T1+T2。

　　多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)不僅使CPU得到充分利用，同時(shí)改善I/O設(shè)備和內(nèi)存的利用率，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量(單位時(shí)間內(nèi)處理作業(yè)(程序)的個(gè)數(shù))，最終提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率

　　多道：系統(tǒng)內(nèi)可同時(shí)容納多個(gè)作業(yè)。這些作業(yè)放在外存中，組成一個(gè)后備隊(duì)列，系統(tǒng)按一定的調(diào)度原則每次從后備作業(yè)隊(duì)列中選取一個(gè)或多個(gè)作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行，運(yùn)行作業(yè)結(jié)束、退出運(yùn)行和后備作業(yè)進(jìn)入運(yùn)行均由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，從而在系統(tǒng)中形成一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)接的、連續(xù)的作業(yè)流。

　　成批：在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，不允許用戶與其作業(yè)發(fā)生交互作用，即：作業(yè)一旦進(jìn)入系統(tǒng)，用戶就不能直接干預(yù)其作業(yè)的運(yùn)行。批處理系統(tǒng)的追求目標(biāo)：提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，以及作業(yè)流程的自動(dòng)化。批處理系統(tǒng)的一個(gè)重要缺點(diǎn)：不提供人機(jī)交互能力，給用戶使用計(jì)算機(jī)帶來不便。

　　雖然用戶獨(dú)占全機(jī)資源，并且直接控制程序的運(yùn)行，可以隨時(shí)了解程序運(yùn)行情況。但這種工作方式因獨(dú)占全機(jī)造成資源效率極低。

　　20世紀(jì)60年代中期，在前述的批處理系統(tǒng)中，引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)后形成多道批處理系統(tǒng)。

　　多道批處理系統(tǒng)的一個(gè)重要缺點(diǎn)：不提供人機(jī)交互能力，給用戶使用計(jì)算機(jī)帶來不便。雖然用戶獨(dú)占全機(jī)資源，并且直接控制程序的運(yùn)行，可以隨時(shí)了解程序運(yùn)行情況。但這種工作方式因獨(dú)占全機(jī)造成資源效率極低。即使CPU可以1分鐘運(yùn)算100W次，如果作業(yè)是按照每分鐘100次來做運(yùn)算，資源被大大浪費(fèi)。

　　簡述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類六、分時(shí)系統(tǒng)

　　分時(shí)技術(shù)：把處理機(jī)的運(yùn)行時(shí)間分成很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪流把處理機(jī)分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。若某個(gè)作業(yè)在分配給它的時(shí)間片內(nèi)不能完成其計(jì)算，則該作業(yè)暫時(shí)中斷，把處理機(jī)讓給另一作業(yè)使用，等待下一輪時(shí)再繼續(xù)其運(yùn)行。由于計(jì)算機(jī)速度很快，作業(yè)運(yùn)行輪轉(zhuǎn)得很快，給每個(gè)用戶的印象是，好象他獨(dú)占了一臺計(jì)算機(jī)。而每個(gè)用戶可以通過自己的終端向系統(tǒng)發(fā)出各種操作控制命令，在充分的人機(jī)交互情況下，完成作業(yè)的運(yùn)行。具有上述特征的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為分時(shí)系統(tǒng)，它允許多個(gè)用戶同時(shí)聯(lián)機(jī)使用計(jì)算機(jī)。

　　問題： 無法對特殊任務(wù)做出及時(shí)響應(yīng)

　　簡述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類七、實(shí)時(shí)系統(tǒng)

　　雖然多道批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)能獲得較令人滿意的資源利用率和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，但卻不能滿足實(shí)時(shí)控制與實(shí)時(shí)信息處理兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的需求。于是就產(chǎn)生了實(shí)時(shí)系統(tǒng)，即系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并在嚴(yán)格的時(shí)間范圍內(nèi)完成對該事件的處理。

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)可分成兩類：

　　實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。當(dāng)用于飛機(jī)飛行、導(dǎo)彈發(fā)射等的自動(dòng)控制時(shí)，要求計(jì)算機(jī)能盡快處理測量系統(tǒng)測得的數(shù)據(jù)，及時(shí)地對飛機(jī)或?qū)椷M(jìn)行控制，或?qū)⒂嘘P(guān)信息通過顯示終端提供給決策人員。當(dāng)用于軋鋼、石化等工業(yè)生產(chǎn)過程控制時(shí)，也要求計(jì)算機(jī)能及時(shí)處理由各類傳感器送來的數(shù)據(jù)，然后控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)。當(dāng)用于預(yù)定飛機(jī)票、查詢有關(guān)航班、航線、票價(jià)等事宜時(shí)，或當(dāng)用于銀行系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)時(shí)，都要求計(jì)算機(jī)能對終端設(shè)備發(fā)來的服務(wù)請求及時(shí)予以正確的回答。此類對響應(yīng)及時(shí)性的要求稍弱于第一類。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：

　　及時(shí)響應(yīng),每一個(gè)信息接收、分析處理和發(fā)送的過程必須在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)完成。

　　高可靠性,需采取冗余措施，雙機(jī)系統(tǒng)前后臺工作，也包括必要的保密措施等。

　　簡述計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類八、通用操作系統(tǒng)

　　操作系統(tǒng)的三種基本類型：多道批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

　　具有多種類型操作特征的操作系統(tǒng)?？梢酝瑫r(shí)兼有多道批處理、分時(shí)、實(shí)時(shí)處理的功能，或其中兩種以上的功能。

　　例如：實(shí)時(shí)處理+批處理=實(shí)時(shí)批處理系統(tǒng)。首先保證優(yōu)先處理實(shí)時(shí)任務(wù)，插空進(jìn)行批處理作業(yè)。常把實(shí)時(shí)任務(wù)稱為前臺作業(yè)，批作業(yè)稱為后臺作業(yè)。

　　再如：批處理+分時(shí)處理=分時(shí)批處理系統(tǒng)。即：時(shí)間要求不強(qiáng)的作業(yè)放入“后臺”(批處理)處理，需頻繁交互的作業(yè)在“前臺”(以去銀行辦理業(yè)務(wù)，這個(gè)銀行只有一個(gè)窗口可以辦理業(yè)務(wù)。離業(yè)務(wù)窗口不遠(yuǎn)的地方是等候區(qū)，兩者之間走路需要1分鐘。分時(shí))處理，處理機(jī)優(yōu)先運(yùn)行“前臺”作業(yè)。

　　從上世紀(jì)60年代中期，國際上開始研制一些大型的通用操作系統(tǒng)。這些系統(tǒng)試圖達(dá)到功能齊全、可適應(yīng)各種應(yīng)用范圍和操作方式變化多端的環(huán)境的目標(biāo)。但是，這些系統(tǒng)過于復(fù)雜和龐大，不僅付出了巨大的代價(jià)，且在解決其可靠性、可維護(hù)性和可理解性方面都遇到很大的困難。

　　我們舉例來說明一下系統(tǒng)的發(fā)展過程：

　　最開始的時(shí)候，每次只能一個(gè)人去業(yè)務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)，等第一個(gè)人業(yè)務(wù)辦理完成，回到等候區(qū)后，下一個(gè)人才可以去窗口辦理業(yè)務(wù)。但是，每次在用戶走向/離開業(yè)務(wù)窗口的時(shí)候，都需要等到一分鐘，辦理一個(gè)人的業(yè)務(wù)就需要等待2分鐘。如果業(yè)務(wù)處理一個(gè)人的業(yè)務(wù)需要一個(gè)小時(shí)的時(shí)候，這個(gè)問題并不明顯，但是隨著業(yè)務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)的速度加快，變成10分鐘處理一個(gè)業(yè)務(wù)的時(shí)候，這個(gè)問題就凸顯出來了。不那里業(yè)務(wù)的速度越快，問題就明顯。 ( 此時(shí)相當(dāng)于操作系統(tǒng)的發(fā)展史中的——手工操作)。

　　為了改進(jìn)上面的問題，安排了一個(gè)調(diào)度員T，每次調(diào)度員T從等候區(qū)叫10個(gè)人，來窗口排隊(duì)辦理業(yè)務(wù)，這樣就相對上面來說，節(jié)省了很多時(shí)間，但是還有一個(gè)問題。在每次隊(duì)伍走向業(yè)務(wù)窗口和離開窗口的時(shí)候，還是會浪費(fèi)時(shí)間。(此時(shí)相當(dāng)于聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng))在此基礎(chǔ)上改進(jìn)，調(diào)度員T 每次安排多個(gè)隊(duì)伍，在處理第一個(gè)隊(duì)伍的時(shí)候，隊(duì)伍2已經(jīng)被調(diào)度員T安排好， 這樣就避免了在 每次隊(duì)伍走向業(yè)務(wù)窗口和離開窗口的時(shí)候浪費(fèi)的時(shí)間。(此時(shí)相當(dāng)于聯(lián)機(jī)批處理系統(tǒng))如果業(yè)務(wù)窗口在為某人辦理業(yè)務(wù)的時(shí)候，辦理業(yè)務(wù)的人來了個(gè)電話，這個(gè)時(shí)候業(yè)務(wù)窗口就需要等待他打完電話后才能繼續(xù)辦理業(yè)務(wù)。

　　為了解決上述問題，業(yè)務(wù)窗口又進(jìn)行了改進(jìn)，這次是業(yè)務(wù)窗口一個(gè)讓5個(gè)人同時(shí)等待窗口(而不是窗口前只等待一個(gè)人)，如果在辦理業(yè)務(wù)的時(shí)候，第一個(gè)人來電話，業(yè)務(wù)窗口就先暫停辦理第一個(gè)人的業(yè)務(wù)，此時(shí)去辦理第二個(gè)人的業(yè)務(wù)，如果第二個(gè)人此時(shí)也來了電話，業(yè)務(wù)窗口就去辦理第三個(gè)人的業(yè)務(wù)。這樣業(yè)務(wù)窗口就提高了工作效率。 在相同的時(shí)間內(nèi)辦理了更過的業(yè)務(wù)。 (此當(dāng)相當(dāng)于多道程序系統(tǒng))辦理業(yè)務(wù)的時(shí)候，一個(gè)人獨(dú)占業(yè)務(wù)窗口，資源效率低。

　　業(yè)務(wù)窗口再次進(jìn)行了改進(jìn)。 業(yè)務(wù)窗口同時(shí)接待10個(gè)人，沒10秒處理一個(gè)人的業(yè)務(wù)，時(shí)間到了以后，不管有沒有處理完成當(dāng)前業(yè)務(wù)，都會在下一個(gè)10秒鐘去處理下一個(gè)人的業(yè)務(wù)，這樣去輪流給10個(gè)人處理業(yè)務(wù)。隨著業(yè)務(wù)窗口辦理業(yè)務(wù)速度的提高，變成每一秒處理一個(gè)人的業(yè)務(wù)。這樣對在也窗口前的10個(gè)人來說，他們的業(yè)務(wù)就好像被同時(shí)處理一樣。(相當(dāng)于分時(shí)操作系統(tǒng))。如果這個(gè)時(shí)候，行長的親戚來辦理業(yè)務(wù)，但是行長親戚不想等，希望自己的業(yè)務(wù)馬上被處理。這個(gè)時(shí)候，就無法滿足需求了?，F(xiàn)在無法滿足實(shí)時(shí)問題的處理。

　　業(yè)務(wù)窗口再次改進(jìn)，對待特殊的業(yè)務(wù)需求馬上處理。這樣就可以對實(shí)時(shí)發(fā)生的問題進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)問題優(yōu)先處理。(此時(shí)相當(dāng)于實(shí)時(shí)系統(tǒng))更形象的例子是，比如我們在開飛機(jī)，突然發(fā)現(xiàn)前面有一座大山，這個(gè)時(shí)候就需要我們馬上進(jìn)行規(guī)避動(dòng)作，躲開大山，對于非實(shí)時(shí)系統(tǒng)在此時(shí)需要有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間，如果響應(yīng)時(shí)間過長，飛機(jī)就會撞山。

　　由于辦理業(yè)務(wù)的時(shí)候需要處理多種情況，將上面的各種情況進(jìn)行綜合，吸取各自的優(yōu)點(diǎn)，這樣業(yè)務(wù)窗口就能根據(jù)情況來處理業(yè)務(wù)。(相當(dāng)于通用操作系統(tǒng))早期的操作系統(tǒng)非常多樣化，生產(chǎn)商生產(chǎn)出針對各自硬件的系統(tǒng)。每一個(gè)操作系統(tǒng)都有很不同的命令模式、操作過程和調(diào)試工具，即使它們來自同一個(gè)生產(chǎn)商。最能反映這一狀況的是，廠家每生產(chǎn)一臺新的機(jī)器都會配備一套新的操作系統(tǒng)。