大学计算机基础-操作系统基础操作系统历史演变

# 1. 引言

## 1.1 什么是操作系统

操作系统是一种用来管理计算机硬件和软件资源的系统软件。它提供了对计算机硬件的抽象，为应用程序提供了一组接口，使其能够方便地使用计算机的资源。操作系统负责管理计算机的进程调度、内存管理、文件系统、设备驱动程序等核心功能。

## 1.2 操作系统的重要性

操作系统在计算机系统中起着至关重要的作用。它是计算机系统的核心组成部分，负责协调和管理各项资源，提供良好的用户界面和服务。操作系统的稳定性、安全性和性能直接影响着计算机系统的效率和可靠性。

## 1.3 目的和结构

操作系统的目的是为了提供一个方便、高效、可靠的计算环境，使用户能够更加方便地使用计算机。操作系统的结构包括内核和外壳两部分。内核是操作系统的核心部分，负责管理和调度各项资源，而外壳则是用户与操作系统交互的界面。

在接下来的章节中，我们将介绍早期操作系统、分时操作系统、实时操作系统、分布式操作系统以及现代操作系统的特点和发展趋势。通过了解这些不同类型的操作系统，我们可以更好地理解操作系统的演变过程和发展方向。

# 2. 早期操作系统

早期的操作系统可以分为三个阶段：单线程操作系统、批处理操作系统和多道程序操作系统。

### 2.1 单线程操作系统

在单线程操作系统中，计算机系统只能一次执行一个任务。这意味着一旦用户启动了一个程序，计算机就会一直运行这个程序直到其完成。

### 2.2 批处理操作系统

批处理操作系统是早期操作系统的一种改进。它允许多个任务被放入一个任务队列中，然后按照一定的顺序被执行。在这种操作系统中，用户可以一次性将多个程序提交给计算机系统，并在它们完成后得到结果。

### 2.3 多道程序操作系统

多道程序操作系统是在批处理操作系统的基础上进一步发展而来的。它允许多个程序同时在计算机上运行，并且可动态分配计算资源。这意味着在一个多道程序操作系统中，多个程序可以同时进入内存并进行执行，从而提高了计算机系统的利用率。

多道程序操作系统的实现需要解决资源分配和管理的问题，例如内存管理、进程管理和文件管理等。这些问题需要通过合适的算法和数据结构来解决。

总结起来，早期的操作系统在单线程操作系统的基础上不断发展，引入了批处理和多道程序的概念，从而提高了计算机系统的效率和利用率。这些发展为后续的操作系统奠定了基础。

# 3. 分时操作系统

分时操作系统是一种能够让多个用户同时通过终端与计算机交互的操作系统。在这种系统中，每个用户都觉得自己独占了计算机，并且能够同时执行多个程序。这种操作系统需要具备很好的并发处理能力，以便让用户感受到在独占计算机一样的使用体验。

#### 3.1 分时概念

分时操作系统的基本概念是在微观时间内交替服务多个用户，为每个用户提供感觉上独占计算机资源的体验。用户感受不到其他用户的存在，因为操作系统能够在短时间内切换用户的请求和任务，给人一种多个用户同时独占计算机资源的感觉。

#### 3.2 第一个分时操作系统

首个分时操作系统可以追溯到上世纪60年代末的MIT的CTSS