操作系统发展历程及其分类

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无操作系统

第一代计算机未出现OS,对计算机的全部操作通过人工的方式进行。

人工操作

将事先穿孔的纸带装入纸带收入机,在启动之后将数据输入的计算机。当程序运行结束后才能有下一个用户运行程序。

缺点

  • 用户独占全机。
  • 人工操作占用时间长,CPU利用率不高。

脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式

为了解决CPU速度和IO速度不匹配的问题,引入了脱机技术。

此技术是将装有用户程序和数据的纸带先装入纸带输入机,当CPU需要这些数据的时候,再从磁带上调入这些数据。

优点:

  • 减少了CPU空闲时间。
  • 提高了IO速度。直接高速的磁带上把数据输入到内存。

单批道处理系统

为了提高计算机的利用率,保持系统连续运行,执行完一个任务就紧接着执行下一个任务。

单道批处理系统(Simple Batch Processing System)

为实现对作业的连续处理,需要先把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。

缺点

系统中的资源得不到充分的利用。这是因为内存中仅有一道程序,执行IO任务的时候,CPU处于等待状态;另一方面IO设备速度低,使得CPU利用率比较低。

多道批处理系统(Multiprogrammed Batch Processing System)

在多道批处理系统中,用户的提交的作业先放在外存中,并且排成一个队列。然后作业调度按照一定的算法把作业调入到内存,使得他们能够共享CPU和系统中的各种资源。利用空闲时间去执行其它任务,使CPU处于忙碌状态,提高系统的利用率。

优点

  • 资源利用率高
  • 系统吞吐量大。CPU和其它资源处于忙碌状态;仅当作业完成时或者运行不下去才切换,系统的开销小。

缺点

  • 平均周转时间长。作业需要排队处理,这个时候采用什么调度算法就至关重要,可能会出现饥饿现象。

分时系统(Time Sharing System)

多道批处理系统主要是为了资源利用率和系统吞吐量,而分时交互系统主要是为了满足人机交互需求。

分时系统是指,在一台主机上连接了多个配有显示器和键盘的终端并由此所组成的系统,该系统允许多个用户同时通过自己的终端,以交互方式使用计算机,共享主机中的资源。

分时系统要做到及时接收,及时处理。

及时接收:及时收到多个用户键入的命令或者数据。

及时处理:用户键入命令后,能对自己的作业及其运行及时地实施控制或进行修改。

计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务,各个用户可通过终端与计算机进行交互。

优点:用户请求可以被即时响应,解决了人机交互问题。

缺点:不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的,循环地为每个用户/作业服务一个时间片,不区分任务的紧急性。

实时系统(Real Time System)

优点:能够优先响应一些紧急任务,某些紧急任务不需时间片排队。及时性和可靠性

  • 分类
  • 硬实时系统:绝对严格时间内完成。导弹控制系统、自动驾驶系统
  • 软实时系统:能接受偶尔延时。12306火车订票系统

微机操作系统

配置在微型机上的操作系统称为微机操作系统

单用户单任务操作系统

单用户单任务操作系统的含义是,只允许一个用户上机,且只允许用户程序作为一个任务运行,这是最简单的微机操作系统,主要配置在8位和16位微机上,最有代表性的单用户单任务微机操作系统是CP/M和MS-DOS。

单用户多任务操作系统

单用户多任务操作系统的含义是,只允许一个用户上机,但允许用户把程序分为若干个任务,使它们并发执行,从而有效地改善了系统的性能。Windows

多用户多任务操作系统

多用户多任务操作系统的含义是,允许多个用户通过各自的终端,使用同一台机器共享主机系统中的各种资源,而每个用户程序又可进一步分为几个任务,使它们能并发执行,从而可进一步提高资源利用率和系统吞吐量。UNIX OS

UNIX操作系统的变形Solaris OS和Linux OS。