操做系統發展史

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操做系統功能：

　　負責管理計算機的硬件和軟件資源，提供應用程序操做硬件的統一接口，同時負責調度、執行應用程序，有了操做系統，咱們才能更方便的使用計算機充分利用計算機資源。

操做系統發展史（CPU利用率提升史）：

　　一、打孔紙帶時代：

                                                               

　　　　在計算機發展的初期，人們使用計算機的方式是把記錄程序和數據的打孔紙帶利用輸入機輸入到計算機的內存當中去執行，執行完畢後打印輸出結果。第二我的若是須要使用計算機，須要執行與第一我的相同的步驟而且他們的操做不能有任什麼時候間上的交叉。

　　　　缺點：用戶獨佔機器，CPU等待手工操做，CPU利用不充分。

　　二、批處理時代：

　　　　批處理：加載在計算機上的一個系統軟件（監督程序），在它的控制下，計算機可以自動的成批的處理一個或者多個用戶的做業（做業指的是程序、數據和命令）

　　　　一、聯機批處理：

　　　　　　

　　　　　　在輸入機和計算機主機之間增長磁帶做爲存儲，在監督程序的管理下，輸入機成批的將做業輸入到磁帶中，主機會逐個將做業讀取到內存中執行而且將結果在輸出機上輸出。完成了上一批做業後，監督程序又從輸入機上輸入另外一批做業，保存在磁帶上，並按上述步驟重複處理。這種模式下雖然減小了用戶輸入所耗費的時間，可是計算機在做業輸入和結果輸出時，主機的高速CPU仍處於空閒狀態，等待慢速的輸入/輸出設備完成工做： 主機處於「忙等」狀態。

　　　　

　　　　二、脫機批處理：

　　　　      

　　　　　　　　脫機批處理也是批處理的一種形式，它的效率相對於聯機批處理要來的高一些。它增長了衛星機專門用於輸入輸出操做。主機不是直接與慢速的輸入/輸出設備打交道，而是與速度相對較快的磁帶機發生關係，有效緩解了主機與設備的矛盾。主機與衛星機可並行工做，兩者分工明確，能夠充分發揮主機的高速計算能力。可是每次主機內存中仍是能僅存放一道做業，每當它運行期間發出輸入/輸出（I/O）請求後，高速的CPU便處於等待低速的I/O完成狀態，導致CPU空閒。

　　三、多道程序系統

 　　　　上面的計算機運行機制中都是單個程序從加載到內存到執行結束時獨佔CPU的，由於上面的處理機制全都屬於單道程序系統，同時只能加載一個程序到內存之中，所以上面的方式執行程序不管如何都沒法作到高效率的使用CPU（發生IO操做時沒法切換執行其餘的程序）

　　　　　　

　　　　爲了進一步利用程序IO所消耗的時間，後來人們開始使用多道程序系統來管理計算機，現代操做作系統大多都是基於多到操做系統而來的。多道程序有幾個特色：　

　　　　　　一、多道：計算機內存中同時存放幾道相互獨立的程序；

　　　　　　二、宏觀上並行：同時進入系統的幾道程序都處於運行過程當中，即它們前後開始了各自的運行，但都未運行完畢；

　　　　　　三、微觀上串行：實際上，各道程序輪流地用CPU，並交替運行。　　

　　　　多道程序系統的出現，標誌着操做系統漸趨成熟的階段，前後出現了做業調度管理、處理機管理、存儲器管理、外部設備管理、文件系統管理等功能。

　　　　因爲多個程序同時在計算機中運行，開始有了空間隔離的概念，只有內存空間的隔離，才能讓數據更加安全、穩定。

　　　　除了空間隔離以外，多道技術還第一次體現了時空複用的特色，遇到IO操做就切換程序，使得cpu的利用率提升了，計算機的工做效率也隨之提升。

 

　　 四、分時系統

　　　　多道程序的特色是遇到io即切換，而且程序在執行過程當中沒法與用戶進行交互。爲了解決這個程序切換的問題，後來出現了分時系統。因爲CPU速度不斷提升和採用分時技術，一臺計算機可同時鏈接多個用戶終端，而每一個用戶可在本身的終端上聯機使用計算機，好象本身獨佔機器同樣。分時系統的特色有：　

　　　　　　一、多路性。若干個用戶同時使用一臺計算機。微觀上看是各用戶輪流使用計算機；宏觀上看是各用戶並行工做。

　　　　　　二、交互性。用戶可根據系統對請求的響應結果，進一步向系統提出新的請求。這種能使用戶與系統進行人機對話的工做方式，明顯地有別於批處理系統，於是，分時系統又被稱爲交互式系統。

　　　　　　三、獨立性。用戶之間能夠相互獨立操做，互不干擾。系統保證各用戶程序運行的完整性，不會發生相互混淆或破壞現象。

　　　　　　四、及時性。系統可對用戶的輸入及時做出響應。分時系統性能的主要指標之一是響應時間，它是指：從終端發出命令到系統予以應答所需的時間。

　　

　　 五、實時操做系統　　　

　　　　雖然多道批處理系統和分時系統能得到較使人滿意的資源利用率和系統響應時間，但卻不能知足實時控制與實時信息處理兩個應用領域的需求。因而就產生了實時系統，即系統可以及時響應隨機發生的外部事件，並在嚴格的時間範圍內完成對該事件的處理。

實時系統在一個特定的應用中常做爲一種控制設備來使用。

　　 　　 實時系統可分紅兩類：

　　  　　　　（1）實時控制系統。當用于飛機飛行、導彈發射等的自動控制時，要求計算機能儘快處理測量系統測得的數據，及時地對飛機或導彈進行控制，或將有關信息經過顯示終端提供給決策人員。當用於軋鋼、石化等工業生產過程控制時，也要求計算機能及時處理由各種傳感器送來的數據，而後控制相應的執行機構。

　　  　　　　（2）實時信息處理系統。當用於預約飛機票、查詢有關航班、航線、票價等事宜時，或當用於銀行系統、情報檢索系統時，都要求計算機能對終端設備發來的服務請求及時予以正確的回答。此類對響應及時性的要求稍弱於第一類。

　　　　實時操做系統的主要特色：

　　　　　　（1）及時響應。每個信息接收、分析處理和發送的過程必須在嚴格的時間限制內完成。

　　　　　　（2）高可靠性。需採起冗餘措施，雙機系統先後臺工做，也包括必要的保密措施等。

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