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计算机操作系统发展历史

目录

CONTENTS

早期计算机操作系统

分时操作系统

实时操作系统

网络操作系统与分布式操作系统

现代计算机操作系统发展趋势

早期计算机操作系统

联机批处理系统

用户将作业交给操作员，由操作员将其输入到计算机中，待处理完毕后将结果返回给用户。这种系统实现了作业的自动转接，提高了计算机的使用效率。

脱机批处理系统

在输入/输出设备上增加了外围控制机，用于控制作业的输入、输出和转接。这种系统使得计算机可以在没有人工干预的情况下连续处理多个作业，进一步提高了计算机的利用率。

监控程序的作用

监控程序是早期计算机操作系统中的重要组成部分，它负责管理和调度计算机资源，为用户提供友好的交互界面。监控程序的出现使得计算机的使用更加方便和高效。

监控程序的功能

监控程序具有作业调度、内存管理、设备管理等功能。它可以按照用户的优先级和需求对作业进行调度，合理分配内存空间，管理输入输出设备等。这些功能使得计算机能够更加高效地运行多个作业，提高了计算机的利用率和性能。

无交互性

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早期操作系统缺乏交互性，用户无法直接干预作业的运行过程，只能通过提交作业并等待处理结果。这种方式的缺点是用户无法及时了解作业的运行情况，也无法对作业进行实时控制。

专用性

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早期操作系统通常是为特定的应用或硬件平台设计的，缺乏通用性。不同的操作系统之间互不兼容，导致用户在更换硬件或应用时需要重新学习新的操作系统。

资源利用率低

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由于早期计算机资源有限，操作系统对资源的利用率较低。例如，内存管理通常采用静态分配方式，无法根据实际需求动态调整内存分配，导致内存资源浪费。

分时操作系统

分时系统通过时间片轮转的方式，为每个用户分配一定的CPU时间，实现多个用户同时使用计算机。

时间片轮转

多任务处理

交互式界面

分时系统支持多个任务同时运行，通过任务调度程序按优先级分配CPU资源。

分时系统提供交互式界面，用户可以通过终端输入命令并接收系统响应，实现人机交互。

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起源与发展

Unix操作系统起源于ATT贝尔实验室，由肯·汤普森和丹尼斯·里奇共同开发。它最初是为多用户、多任务环境设计的分时操作系统。

标准化与开放性

Unix操作系统采用标准化的接口和协议，具有良好的开放性和可移植性。它允许用户自由开发和分享软件，促进了计算机行业的发展。

广泛应用

Unix操作系统在服务器、工作站、PC等领域得到广泛应用，为计算机科学的发展做出了重要贡献。

多任务处理

分时操作系统支持多个任务同时运行，通过任务调度程序实现CPU资源的合理分配。

系统稳定性

分时操作系统具有较高的稳定性，能够长时间运行而不出现崩溃或故障。

交互式操作

分时操作系统提供交互式界面，用户可以通过终端输入命令并接收系统响应，实现人机交互。

多用户支持

分时操作系统允许多个用户同时使用计算机，每个用户都有自己的会话和工作环境。

实时操作系统

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实时操作系统的主要特点是实时性，即系统能够及时响应外部事件，并在规定的时间内完成处理。

实时性

实时操作系统采用任务调度算法，根据任务的优先级和实时性要求进行调度，确保重要任务优先执行。

任务调度

实时操作系统通过中断机制来响应外部事件，中断处理程序会立即执行，以确保实时响应。

中断处理

任务管理

VxWorks提供丰富的任务管理功能，包括任务创建、删除、挂起、恢复等操作，支持多任务并发执行。

通信机制

VxWorks提供多种进程间通信机制，如信号量、消息队列、共享内存等，以实现任务间的协同工作。

系统架构

VxWorks是一种微内核结构的实时操作系统，具有高度的可配置性和可扩展性。

实时操作系统必须能够在确定的时间内对外部事件作出响应，以满足实时性要求。

确定性

实时操作系统需要具备高可靠性，以确保在关键任务执行过程中不会出现故障或崩溃。

可靠性

实时操作系统的行为应该是可预测的，即系统的行为应该与预期一致，不会出现不可预测的错误或延迟。

可预测性

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网络操作系统与分布式操作系统

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安全管理

网络操作系统通过用户身份认证、访问控制、数据加密等手段保障网络安全，防止未经授权的访问和数据泄露。

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资源共享

网络操作系统通过文件和打印服务、邮件服务等功能实现网络资源的共享，提高资源利用率。

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网络通信

网络操作系统提供TCP/IP等网络通信协议，支持不同计算机之间的数据传输和远程访问。

分布式操作系统能够将任务分解成多个子任务，并在多个计算机节点上并行处理，提高处理效率。

分布式处理

分布式操作系统能够监测各节点的负载情况，并根据负载情况动态分配任务，确保系统整体性能最优。

负载均衡

分布式操作系统通过副本管理、故障恢复等技术提高系统的容错性，确保在部分节点故障时系统仍能正常运行。

容错性

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