探討計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展論文

探討計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展論文

　　隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的日新月異，計算機技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，計算機操作系統(tǒng)也得到了完善與發(fā)展。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的探討計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展論文，希望大家喜歡!

　　探討計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展論文篇一

　　《探討計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展》

　　摘要：操作系統(tǒng)是管理計算機系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源;控制程序運行;改善人機界面;為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計算機系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。

　　關(guān)鍵詞：計算機;操作系統(tǒng);發(fā)展

　　引言：操作系統(tǒng)是一管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時也是計算機系統(tǒng)的內(nèi)核與基石。操作系統(tǒng)身負(fù)諸如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等基本事務(wù)。操作系統(tǒng)是管理計算機系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源;控制程序運行;改善人機界面;為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計算機系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。操作系統(tǒng)是一個龐大的管理控制程序，大致包括5個方面的管理功能：進(jìn)程與處理機管理、作業(yè)管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理。目前微機上常見的操作系統(tǒng)有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。但所有的操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性四個基本特征。目前的操作系統(tǒng)種類繁多，很難用單一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一分類。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來劃分，可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、主機操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)。

　　一、操作系統(tǒng)的基本介紹

　　(一)操作系統(tǒng)的功能

　　(1)管理計算機系統(tǒng)的硬件、軟件、數(shù)據(jù)等各種資源，盡可能減少人工分配資源的工作以及人對機器的干預(yù)，發(fā)揮計算機的自動工作效率。

　　(2)協(xié)調(diào)還要各種資源使用過程中的關(guān)系，使得計算機的各種資源使用調(diào)度合理，高速設(shè)備與低速設(shè)備運行相互配。

　　(3)為用戶提供使用計算機系統(tǒng)的環(huán)境，方便使用計算機系統(tǒng)的各部件或功能。操作系統(tǒng)通過自己的程序，將計算機系統(tǒng)的各種資源所提供的功能抽象，形成與之等價的操作系統(tǒng)的功能，并形象地表現(xiàn)出來，提供給用戶方便地使用計算機。

　　(二)操作系統(tǒng)的發(fā)展

　　操作系統(tǒng)之本意原為提供簡單的工作排序能力，后為輔助更新更復(fù)雜的硬件設(shè)施而漸漸演化。

　　從最早的批次模式開始，分時機制也隨之出現(xiàn)，在多處理器時代來臨時，操作系統(tǒng)也隨之添加多處理器協(xié)調(diào)功能，甚至是分布式系統(tǒng)的協(xié)調(diào)功能。其他方面的演變也類似于此。

　　另一方面，在個人電腦上，個人電腦之操作系統(tǒng)因襲大型電腦的成長之路，在硬件越來越復(fù)雜、強大時，也逐步實踐以往只有大型電腦才有的功能。

　　(1)手工操作階段。在這個階段的計算機，主要元器件是電子管，運算速度慢，沒有任何軟件，更沒有操作系統(tǒng)。用戶直接使用機器語言編寫程序，上機時完全手工操作，首先將預(yù)先準(zhǔn)備好的程序紙帶裝入輸入機，然后啟動輸入機把程序和數(shù)據(jù)送入計算機，接著通過開關(guān)啟動程序運行，計算完成后，打印機輸出結(jié)果。用戶必須是非常專業(yè)的技術(shù)人員才能實現(xiàn)對計算機的控制。

　　(2)批處理階段。由于20世紀(jì)50年代中期，計算機的主要元器件由晶體管取代，運行速度有了很大的提高，這時軟件也開始迅速發(fā)展，出現(xiàn)了早期的操作系統(tǒng)，這就是早期的對用戶提交的程序進(jìn)行管理的監(jiān)控程序和批處理軟件。

　　(3)多道程序系統(tǒng)階段。隨著中、小規(guī)模的集成電路在計算機系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，CPU的運動速度大大提高，為了提高CPU的利用率，引入了多道程序設(shè)計技術(shù)，并出現(xiàn)了專門支持多道程序的硬件機構(gòu)，這一時期，為了進(jìn)一步提高CPU的利用效率，出現(xiàn)了多道批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)等等，從而產(chǎn)生了更加強大的監(jiān)管程序，并迅速發(fā)展成為計算機科學(xué)中的一個重要分支，就是操作系統(tǒng)。統(tǒng)稱為傳統(tǒng)操作系統(tǒng)。

　　(4)現(xiàn)代操作系統(tǒng)階段。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路急速的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器，使得計算機的體系結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，計算機的運行速度進(jìn)一步提高，而體積卻大大減少，面向個人的計算機和便攜式計算機并普及。它的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)清晰、功能全面、可以適應(yīng)多種用途的需要并且操作使用方面。

　　二、操作系統(tǒng)新技術(shù)

　　從操作系統(tǒng)新技術(shù)的角度看，它主要包括操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的微內(nèi)核技術(shù)和操作系統(tǒng)軟件設(shè)計的面向?qū)ο蠹夹g(shù)。

　　(一)微內(nèi)核操作系統(tǒng)技術(shù)

　　現(xiàn)代操作系統(tǒng)設(shè)計中的一個突出思想是把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次(即用戶模式)中去運行，而留下一個盡量小的內(nèi)核，用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能，稱這種技術(shù)為微內(nèi)核(Microkernel)技術(shù)。

　　1.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)

　　(1)把那些最基本、最本質(zhì)的操作系統(tǒng)功能保留在內(nèi)核中。

　　(2)把大部分操作系統(tǒng)的功能移到內(nèi)核之外，并且每一個操作系統(tǒng)功能均以單獨的服務(wù)器進(jìn)程形式存在，并提供服務(wù)。

　　(3)在內(nèi)核之外的用戶空間中包括所有操作系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)程，也包括用戶的應(yīng)用進(jìn)程。這些進(jìn)程之間是客戶/服務(wù)器模式。

　　2.微內(nèi)核包含的主要成分

　　(1)中斷和異常處理機制;

　　(2)進(jìn)程間通信機制;

　　(3)處理機調(diào)度機制;

　　(4)有關(guān)服務(wù)功能的基本機制。

　　3.微內(nèi)核的實現(xiàn)

　　微內(nèi)核實現(xiàn)中的一個主要問題是“微”和性能要求的綜合考慮。要做到“微”的關(guān)鍵是實現(xiàn)機制和策略分離的概念。由于微內(nèi)核中最主要的是進(jìn)程間消息通信和中斷處理機制，下面簡述兩者的實現(xiàn)。

　　4.進(jìn)程間通信機制

　　為客戶和服務(wù)器提供通信服務(wù)是微內(nèi)核的主要功能之一，也是內(nèi)核實現(xiàn)其他服務(wù)的基礎(chǔ)。無論是發(fā)送請求消息和服務(wù)器的回答消息都是要經(jīng)過內(nèi)核的。進(jìn)程的消息通信一般是通過端口(port)的。一個進(jìn)程可以有一個或多個端口，每個端口實際上是一個消息隊列或消息緩沖區(qū)，它們都有一個唯一的端口ID(端口標(biāo)識)和端口權(quán)力表，該表指出本進(jìn)程可以和哪些進(jìn)程交互通信。端口ID和端口權(quán)力表內(nèi)核維護(hù)。

　　5.中斷處理機制

　　微內(nèi)核結(jié)構(gòu)中將中斷機制與中斷處理分離，即把中斷機制放在微內(nèi)核中，而把中斷處理放到用戶空間相應(yīng)的服務(wù)進(jìn)程中。微內(nèi)核的中斷機制，主要負(fù)責(zé)以下工作：

　　(1)當(dāng)中斷發(fā)生時識別中斷;

　　(2)通過中斷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把該中斷信號映射到相關(guān)的進(jìn)程;

　　(3)把中斷轉(zhuǎn)換成一個消息;

　　(4)把消息發(fā)給用戶空間中相關(guān)進(jìn)程的端口，但內(nèi)核不涉及到任何中斷處理。

　　(5)不少系統(tǒng)中的中斷處理是用線程實現(xiàn)的。

　　6.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

　　(1)安全可靠。微內(nèi)核降低了內(nèi)核的復(fù)雜度，減少了發(fā)生故障的概率，也就增加了系統(tǒng)的安全性。

　　(2)一致性的接口。當(dāng)用戶進(jìn)程提出服務(wù)要求時，均是以消息通信方式經(jīng)由內(nèi)核向服務(wù)器進(jìn)程提出的。因此，進(jìn)程所面對的是一個統(tǒng)一一致的進(jìn)程通信接口方式。

　　(3)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性。系統(tǒng)可擴(kuò)充性強，隨著新硬件與新軟件技術(shù)的出現(xiàn)，只需對內(nèi)核做很少的修改。

　　(4)靈活性。操作系統(tǒng)具有良好的模塊化結(jié)構(gòu)，可以獨立地對模塊進(jìn)行修改，也可隨意對功能進(jìn)行增加和刪除，因此操作系統(tǒng)可以按用戶的需要進(jìn)行剪裁。

　　(5)兼容性。許多系統(tǒng)都希望能運行在多種不同的處理器平臺上，這在微內(nèi)核結(jié)構(gòu)下是比較容易實現(xiàn)的。

　　(6)提供了對分布式系統(tǒng)的支持。在微內(nèi)核結(jié)構(gòu)下操作系統(tǒng)必須采用客戶/服務(wù)器模式。這種模式適合于分布式系統(tǒng)，可以對分布式系統(tǒng)提供支持。

　　7.微內(nèi)核的主要缺點

　　在微內(nèi)核結(jié)構(gòu)下，一次系統(tǒng)服務(wù)過程需要更多的模式(在用戶態(tài)和核心態(tài)之間)轉(zhuǎn)換和進(jìn)程地址空間的開關(guān)，這就增加開銷，影響了執(zhí)行速度。

　　(二)面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)技術(shù)

　　面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)是指基于對象模型的操作系統(tǒng)。目前，已有許多操作系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)，如WindowsNT等。面向?qū)ο笠殉蔀樾乱淮僮飨到y(tǒng)的一個重要標(biāo)志。

　　1.面向?qū)ο蟮暮诵母拍?/p>

　　面向?qū)ο蟮幕舅枷胧前岩獦?gòu)造的系統(tǒng)表示成一系列對象的集合。其中的對象是指把一組數(shù)據(jù)和該數(shù)據(jù)的一些基本操作封裝在一起所形成的一個實體。面向?qū)ο蟮暮诵母拍畎ㄒ韵聨讉€方面：

　　(1)封裝。在面向?qū)ο笾?，封裝的含義是將一個數(shù)據(jù)集和與這個數(shù)據(jù)有關(guān)的操作封裝在一起，形成一個能動的實體，即對象。封裝要求對象內(nèi)部的代碼和數(shù)據(jù)受保護(hù)。

　　(2)繼承。繼承是指一些對象可以繼承另一些對象的功能和特征。

　　(3)多態(tài)性。所謂多態(tài)性是指一個名字多種語義，或相同界面多種實現(xiàn)。多態(tài)性在面向?qū)ο笳Z言中是由重載和虛函數(shù)來實現(xiàn)的。

　　(4)消息。消息是對象之間相互請求和相互合作的途徑。一個對象通過消息激活另一對象。消息中一般包含有請求對象的標(biāo)識和完成該工作所必須的信息。