操作系统发展过程与早期操作系统

操作系统发展过程 操作系统的发展过程是计算机科学中一个重要的研究领域。从20世纪50年代中期开始，操作系统就开始出现和发展。下面我们将对操作系统的发展过程进行详细的介绍。 1.2 操作系统的发展过程 在20世纪50年代中期，出现了第一个简单的批处理OS。这标志着操作系统的诞生。随后，在60年代中期，多道程序批处理系统开发出来。紧接着，分时系统和实时OS也相继问世。 在20世纪70年代到90年代，是VLSI和计算机体系结构大发展的年代。这导致了微型机、多处理机和计算机网络的诞生和发展。相应地，微机OS、多处理机OS和网络OS也相继开发出来，并得到极为迅猛的发展。 1.2.1 未配置操作系统的计算机系统 在早期，计算机系统的操作方式是人工操作方式。程序员将事先已穿孔的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片输入机，然后启动它们将纸带或卡片上的程序和数据输入计算机。这种人工操作方式有两个方面的缺点： （1）用户独占全机，即一台计算机的全部资源由上机用户所独占。 （2）CPU等待人工操作。当用户进行装带、卸带等人工操作时，CPU及内存等资源是空闲的。 1.2.2 脱机输入/输出（Off-Line I/O）方式 为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾，20世纪50年代末出现了脱机I/O技术。该技术是事先将装有用户程序和数据的纸带装入纸带输入机，在一台外围机的控制下，把纸带上的数据（程序）输入到磁带上。当CPU需要这些程序和数据时，再从磁带上高速地调入内存。 图1-3 脱机I/O示意图 1.2.3 单道批处理系统 单道批处理系统（Simple Batch Processing System）是操作系统发展的重要阶段。它的处理过程是将一批作业以脱机方式输入到磁带上，并在系统中配上监督程序（Monitor），在它的控制下，使这批作业能一个接一个地连续处理。 图1-4 单道批处理系统的处理流程 1.2.4 单道批处理系统的缺点 单道批处理系统最主要的缺点是，系统中的资源得不到充分的利用。这是因为在内存中仅有一道程序，每逢该程序在运行中发出I/O请求后，CPU便处于等待状态，必须在其I/O完成后才继续运行。又因I/O设备的低速性，更使CPU的利用率显著降低。 图1-5 单道程序的运行情况 操作系统的发展过程是一个复杂的过程，经历了从简单的批处理OS到多道程序批处理系统、分时系统和实时OS等多个阶段。每个阶段都有其特点和缺点，但它们共同推动了操作系统的发展。