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        淺析計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展

        2015-08-15 00:54:11徐慧殷燕
        科技視界 2015年4期
        關(guān)鍵詞:批處理源代碼面向?qū)ο?/a>

        徐慧殷燕

        (金陵科技學院,江蘇 南京211100)

        操作系統(tǒng)(OS,Operating System)是配置在計算機硬件上的軟件,是對硬件系統(tǒng)的首次擴充。它是合理地組織計算機的工作流程、實現(xiàn)計算機資源管理和方便用戶使用計算機的系統(tǒng)軟件。隨著時代的進步,操作系統(tǒng)的新技術(shù)不斷出現(xiàn),功能不斷地增加,并逐漸形成從開發(fā)工具到系統(tǒng)工具再到應(yīng)用軟件的一個平臺環(huán)境,更加地滿足了盡可能多用戶的需要。如今,許多系統(tǒng)軟件以及大量的應(yīng)用軟件都依賴于操作系統(tǒng)的支持,取得它的服務(wù)。

        1 操作系統(tǒng)的介紹

        1.1 操作系統(tǒng)的作用

        可以從不同的觀點來觀察操作系統(tǒng)的作用:

        1.1.1 從一般用戶的觀點,操作系統(tǒng)幫助用戶管理計算機系統(tǒng)的軟硬件、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。

        1.1.2 從資源管理的觀點看,當一個計算機系統(tǒng)同時供多個用戶使用時,用戶對系統(tǒng)中共享資源的需求可能會發(fā)生沖突,為了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)備運行相互配合,操作系統(tǒng)必須協(xié)調(diào)好各種資源使用過程中的關(guān)系。

        1.1.3 操作系統(tǒng)實現(xiàn)了對計算機資源的抽象。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。

        1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程

        1.2.1 人工操作方式

        在這個階段的計算機,主要元器件是電子管,運算速度慢,沒有任何技術(shù),更沒有操作系統(tǒng)。計算機操作是由用戶(即程序員)采用人工操作方式直接使用計算機硬件系統(tǒng),即由程序員將事先已穿孔(對應(yīng)于程序和數(shù)據(jù))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。

        1.2.2 脫機輸入/輸出方式

        為了解決人機矛盾及高速度的中央處理機和低速度的I/O設(shè)備間不匹配的矛盾,20世紀50年代末出現(xiàn)了脫機輸入/輸出(Off-Line I/O)技術(shù)。該技術(shù)是事先將程序帶裝入輸入機,在一臺外圍機的控制下,把紙帶上的數(shù)據(jù)輸入到磁帶上。當CPU要用數(shù)據(jù)時,只要從磁帶上將其調(diào)入內(nèi)存。

        1.2.3 單道批處理系統(tǒng)

        20世紀50年代中期出現(xiàn)了晶體管,計算機的主要元器件由其取代,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行管理的監(jiān)控程序和批處理軟件。

        1.2.4 多道批處理系統(tǒng)

        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的運行速度大大提高了。因為單道批處理系統(tǒng)每次只執(zhí)行一道作業(yè),無法充分利用所有資源,大大降低了工作效率,所以為了進一步提高資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量,又引入了多道程序設(shè)計技術(shù),由此形成了多道批處理系統(tǒng)。

        1.2.5 現(xiàn)代操作系統(tǒng)

        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出現(xiàn)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。

        2 操作系統(tǒng)新技術(shù)

        2.1 微內(nèi)核OS

        對于一個操作系統(tǒng)而言,內(nèi)核通常是系統(tǒng)中最核心的部分?,F(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(Micro kernel)技術(shù)。當前比較留行的、能支持多處理機運行的操作系統(tǒng)幾乎全部都采用了微內(nèi)核結(jié)構(gòu),例如大部分的Unix、Linux。目前的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)不僅適用于通用操作系統(tǒng),也已十分適合嵌入式的專用操作系統(tǒng)設(shè)計。

        2.2 面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)

        面向?qū)ο蠹夹g(shù)是基于“抽象”和“隱蔽”原則來控制大型軟件的復(fù)雜度的。面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)是指基于對象模型的操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)中的對象是對操作系統(tǒng)管理的信息和資源的抽象?;谠撃P?,用戶可以在這個對象空間中用類似于文件路徑的對象路徑來引用網(wǎng)絡(luò)中的任何對象,然后通過一個類似于CORBA的遠程調(diào)用機制來訪問這些對象。這樣,不同地點的用戶,不管是一個人還是一臺計算機,都可以在這個統(tǒng)一的對象空間中方便地訪問整個網(wǎng)絡(luò)中的任何資源,從而實現(xiàn)了在整網(wǎng)范圍內(nèi)的漫游。目前,已有許多操作系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù),如Windows NT等。面向?qū)ο笠殉蔀樾乱淮僮飨到y(tǒng)的一個重要標志。

        3 未來操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

        隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及,在通用主流操作系統(tǒng)仍然占據(jù)比較大的市場份額的基礎(chǔ)上,未來一些操作系統(tǒng)將逐步向?qū)S没托⌒突确矫姘l(fā)展,并具備如下新特點:

        3.1 開源化

        在PC機未進入商業(yè)化推廣前,軟件都是自由拷貝的。直到比爾·蓋茨反對免費拷貝軟件,他認為軟件是有版權(quán)的,不愿泄露源代碼。之后源代碼被作為商業(yè)機密封鎖。再后來,為了反對軟件所有權(quán)私有化,自由軟件之父Richard Stallman開發(fā)了一個免費的操作系統(tǒng),其核心是軟件源代碼屬于用戶,應(yīng)開放。開放源代碼軟件隨之發(fā)展起來。隨著微軟公司與諾維爾(Novel l)公司 在Linux上的結(jié)盟以及升陽啟動OpenSolaris項目,開源軟件模式及其實現(xiàn)的價值越來越得社會的認可。開源改變了未來操作系統(tǒng)的開發(fā)模式,使得聚集大家的力量打破組織邊界、持續(xù)創(chuàng)造出更高質(zhì)量、更安全和更易用的操作系統(tǒng)成為可能。此外,開源操作系統(tǒng)是偏向于以服務(wù)為主的商業(yè)模式。

        3.2 便攜化

        隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展,目前的操作系統(tǒng)已經(jīng)可以像文件一樣隨身攜帶,并在不同的計算機上運行。但對于現(xiàn)在的虛擬機規(guī)模過大等問題還有待進一步研究改進。

        3.3 網(wǎng)絡(luò)化

        網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活中的一部份,操作系統(tǒng)也越來越依賴網(wǎng)絡(luò)資源的共享與通信。盡管目前提出了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng),但這類操作系統(tǒng)在技術(shù)上還不成熟,因此要想達到目標,要在相關(guān)領(lǐng)域做重點研究。

        4 結(jié)束語

        縱觀操作系統(tǒng)40年的發(fā)展歷史,我們可以發(fā)現(xiàn),隨著計算機系統(tǒng)互聯(lián)互通的不斷增強和計算需求的不斷增長,操作系統(tǒng)也發(fā)生了巨大的變化,技術(shù)上的創(chuàng)新、用戶體驗上的升級、應(yīng)用領(lǐng)域的擴展、功能的完善等,它在滿足功能和性能需求方面同時也開始與時俱進,適應(yīng)發(fā)展的需要?,F(xiàn)在我們看到使用的操作系統(tǒng)已經(jīng)很完善了,相信以后操作系統(tǒng)的技術(shù)還是會不斷的提高,操作系統(tǒng)會讓大家使用起來更方便的。

        [1]湯小丹,梁紅兵,哲鳳屏,湯子瀛.計算機操作系統(tǒng)[M].3版.西安電子科技大學出版社,2007.

        [2]陳鐘,沈晴霓.現(xiàn)代操作系統(tǒng)的發(fā)展[J].

        [3]張順香,等.操作系統(tǒng)[M].武漢大學出版社,2009.

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