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谈计算机操作系统及发展

2019/12/01 阅读:

关键词:计算机;计算机操作系统;发展历程

一、概述

从计算机系统的层次结构上看操作系统是安装在硬件设备上的第一层软件,是对计算机硬件的首次扩充,操作系统管理着各种软硬件资源,对于提高计算机硬件的利用率和系统的吞吐量起着至关重要的作用。借助操作系统,用户得以用更便捷的方式实现同计算机系统的交互,极大的方便了用户,提高了工作效率。下面主要从系统类型和系统功能上对计算机操作系统进行说明。

二、计算机操作系统概述

(一)计算机操作系统的类型根据划分指标的不同操作系统存在多种分类,当代主流的操作系统分别是Windows、Unix和Linux系统。其中Windows系统是由美国微软公司研发的一套操作系统,采用图形化模式的界面,比起键入指令的使用方式更加人性化,已成为PC端的主流操作系统;Unix系统属于另一个流派,具有功能强大,安全性高,稳定性强的特点,但对计算机硬件配置要求很高,主要应用于对安全性和稳定性有更高要求的大型服务器平台;而Linux系统也是当今操作系统中的重要成员,Linux系统开始是为了替代Unix而开发的,由于Linux开源免费的优势,引起了很多技术人员的关注,其功能也越来越完善,在很多方面甚至已经超越了Unix系统。

(二)计算机操作系统的主要功能总的来说一个计算机系统包括处理器、存储器、I/O设备和文件,其中文件包含各种数据和程序,操作系统的任务就是对这些资源进行协调管理。在处理器方面主要负责CPU的控制和管理以及进程的处理和中断;在存储器管理上负责内存的分配和管理,保证各个作业能够顺利进行;操作系统对I/O设备的管理包括设备的分配和去配、缓冲区处理、中断处理以及设备的调度等,进而满足用户的I/O请求;在文件管理上,操作系统能够实现文件的组织和存取,同时配置了文件保护机制。操作系统的这些功能极大的提高了计算机资源的利用率,使得用户可以便捷有效的在计算机上执行各种操作,进而满足用户需求。

三、计算机操作系统的发展历程

(一)人工操作阶段早期的计算机没有装配操作系统,最开始是由操作员将事先已穿孔的纸带通过输入机完成与计算机的交互,即人工操作方式。由于人工操作方式是用户独占全机而且需要CPU等待人工操作,这对计算机资源是一种极大的浪费。为改变这一问题逐渐引入了脱机输入/输出技术,该方式借助磁带作为数据传输中介,脱机I/O技术在一定程度上提高了计算机的工作效率,但其效果是有限的。

(二)单道批处理系统(SimpleBatchProcessingSystem)为了解决人机矛盾以及I/O设备同CPU之间的矛盾,单道批处理系统由此产生。这种系统的主要目的是实现对作业的连续处理,先通过脱机的方式把一批作业输入到磁带上,然后在监督程序的控制下,完成作业的连续处理。虽然作业是成批处理的,但内存中始终只保持一道作业,故称为单道批处理系统。由于进行I/O操作时CPU要等待很长时间,同时在单道程序环境下,存在严重的内存浪费问题,显然这种系统不能实现资源的充分利用。

(三)多道批处理系统(MultiprogrammedBatchProcessingSystem)多道批处理系统的产生主要是为了解决系统资源利用率低和系统吞吐量小的问题。这种系统在处理作业时,采用由外存到内存的方式,即先把数据信息成批读入到外存,随后根据算法规则将这些数据依次调入内存,这个过程由系统的作业调度程序完成。由于在内存中装有多道程序,能够同时对多道进程进行处理,CPU利用率较单道批处理系统有明显改善。多道批处理系统合理的利用了CPU的空档时间,有效的提高了系统吞吐量。但在另一方面,这种系统没有交互能力,平均周转时间长,使得程序的修改和调试极不方便。

(四)分时系统(TimeSharingSystem)人机交互是分时系统的攻关问题,而实现人机交互的关键在于对多个用户键入的命令或数据,能够在短时间内做到及时接收和处理。为解决这一问题分时系统配置了多路卡,能以很快的速度扫描各个终端,接收从终端发来的数据,此外分时系统为每个终端配置了一个缓冲区,用于暂存用户键入的指令信息。分时系统与多道批处理系统的最大区别在于作业是直接进入内存的,同时采用了时间片轮转的方式保证用户同作业交互的及时性。另外分时系统还有一个很重要的特点就是共享主机特性。允许用户分别使用不同终端,彼此之间互不干扰地交互式访问系统资源。分时系统极大地提高了资源利用率,降低了使用费用,促进了计算机更广泛的应用。

(五)实时系统(RealTimeSystem)分时系统基本可以满足普通用户的使用需求,但是要用于工业化还是远远不够,这就要用到实时系统。实时系统一个主要的特征是将时间作为关键参数,要求必须能够实时响应外部请求,在规定时间内完成对指定事件的处理。实时系统要求系统具有高度可靠性,不仅可以及时地对多路现场信息进行采集,同时还要保证彼此的独立性和操作的交互性。为降低错误发生机率,往往会采用多级容错机制来保障系统和数据的安全。目前实时系统多应用在工业武器控制系统和一些实时信息处理系统。

四、结语

随着技术的不断进步和需求的不断更新,计算机操作系统肯定也会随之变化,目前操作系统正向着便捷化,智能化,安全化和专用化的方向发展。在未来操作系统的功能一定会更加完善,应用的领域更加广泛,迎来更伟大的革新,也必将给用户带来更大的便利和更好的体验。

参考文献:

[1]严静茹.浅谈计算机操作系统及其发展[J].计算机光盘软件与应用,2012(10):80+82.

[2]孙洪庆.浅谈对计算机操作系统的认识[J].改革与开放,2011(04):140.

作者:王佳林 赵心蕊 单位:河北农业大学

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