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浅析操作系统的发展

作者:2016-12-13 16:32文章来源:未知
  1 操作系统的特征和功能
  操作系统(Operating System,简称OS)管理着计算机全部的硬件和软件资源,是计算机系统的内核和基石。目前操作系统虽然种类繁多,都有各自的特征,但是所有的操作系统都具有并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征。
  1.1 并发性
  并发性是指多个程序在同一时间间隔内发生, 并行性是指多个程序在同一时刻发生,两者相似但又有区别。在某一段时间内,当多个程序同时运行时,并发性是指若在单处理器系统中,只能分时交替执行;若在多处理器系统中,多个可并发执行的程序分配到多个处理器上, 每个处理器可处理相应的程序,就可以实现多个程序同时运行。
  1.2 共享性
  共享性是指在操作系统的环境下, 系统中的资源可以供内存中多个并发执行的程序共同使用。
  1.3 虚拟性
  虚拟性是指通过技术手段把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。例如:虚拟内存、虚拟处理器、虚拟信道等。
  1.4 异步性
  异步性是指当多个程序运行时, 由于操作系统允许并发进程共享资源,从而每个程序运行时会受到其它的程序影响,通常使得程序不能一次执行完,而是走走停停的方式运行。操作系统由一系列具有管理和控制功能的模块组成,是软件系统中最基础的部分,也是人机交互的接口。从资源管理(对内)和用户的接口(对外)来看操作系统具有以下几个方面的功能:进程与处理器管理、设备管理、文件管理、作业管理、存储管理、网络与通信管理等,当单个或多个程序在运行时调用相应的模块进行管理和控制,最终优化相应程序的处理时间。
  1.4.1 进程与处理器管理
  微处理器管理的功能主要是解决时间分配问题, 最终目的是提高微处理器的利用率。例如:当多个程序同时运行时,存在多个微处理器,如何分配相应的处理器处理相应的程序,在最短时间内作出响应。因此处理器主要要完成两项工作:①使用一个优化的算法以达到最佳分配任务的原则; ②处理中断事件。
  1.4.2 设备管理
  设备管理功能是控制外部设备按用户的要求进行操作,分配和处理输入输出设备。主要任务是完成用户提出的I/O设备请求,加快I/O 设备信息的传送速度,提高I/O 设备的利用率,提供相应设备的驱动程序和中断处理程序。1.4.3 文件管理
  文件管理的功能是负责文件系统的运行, 为用户提供读写、管理、存储、检索、保护和共享的作用。
  1.4.4 作业管理
  作业管理也可以称之为进程管理, 是指对计算机所进行的操作进行控制和管理。其为用户提供了一个良好的环境,使用户能够更加高效的组织工作。
  1.4.5 存储管理
  存储管理的主要功能是管理内存资源, 以提高内存的利用率。主要包含内存的分配和回收,内存的保护和内存的扩充。
  1.4.6 网络与通信管理
  伴随着计算机网络的发展, 新的操作系统具有网络和通信管理的能力,主要包括网络资源管理、数据通信管理、网络通信管理、网络服务管理。
  2 操作系统的发展
  最早计算机产生的时候,还没有操作系统,那个时候计算机工作采用的方式是手工操作。后来为了提高相关资源的利用率和加强相关硬件的处理能力使用的是监视程序, 它是计算机系统和用户之间的界面, 即用户通过监视程序来使用和管理计算机系统。到了20 世纪60 年代中期,由于中断技术的出现和通道的引入,监督程序得到了进一步的发展,在软件系统中逐步形成了操作系统。进入到20 世界80 年代,由于大规模集成电路的工艺技术,使得微处理器得以发展,操作系统也有了进一步的发展。到了20 世纪90 年代,出现了超大规模集成电路,硬件系统得到了大幅度的提高,因此出现了网络操作系统。
  操作系统的发展大致可以概括为从单道批处理系统到多道批处理系统, 然后进一步发展从分时处理系统到实时处理系统, 在分时处理系统的基础上又发展起了计算机网络操作系统。
  3 主要的操作系统
  3.1 磁盘操作系统-DOS 系统
  磁盘操作系统(Disk Operating System,简称DOS)是最早和常用的单用户操作系统,1981 年8 月诞生了第一个版本DOS1.0。常见的DOS 有两种:IBM 公司的PC-DOS 和Microsoft公司的MS-DOS,其实它们的功能、命令、格式都相同,最常见的是MS-DOS。
  DOS 由核心启动程序和命令程序两个部分组成。核心启动程序有BOOT 扇区(系统引导程序)、IO.SYS(输入输出接口模块)、MSDOS.SYS(磁盘操作管理模块)和COMMAND.COM(命令解释、处理模块),它们是构成DOS 系统最基础的几个模块,有了它们计算机系统就可以启动。此外,DOS 还有系统服务文件及外部命令文件程序, 它们以独立的文件件形式存储在DOS 系统盘上。
  3.2 微软PC 系列-Windows 系统
  在PC(80386)以前由于其速度、存储容量的限制,使用DOS 操作系统还是很不错的。但是经过多年的发展,计算机系统的性能在不断的提高,特别是硬件系统。早期的DOS 只能管理很少一部分的内存,随着计算相关参数的提升,DOS 操作系统已经不能满足计算机硬件的需求,所以逐步被淘汰了。因此随后推出的操作系统能够管理更多的存储空间、操作界面也由复杂转变为简单、由神秘“不可触碰”转变位易学易懂易用。
  3.2.1 Windows XP
  21 世纪前期的主流Windows 操作系统Windows XP,基于Windows 2000 代码的操作系统,2001 年10 月发行,拥有全新的用户界面和整合了防火墙,并且有更高的可靠度、安全性及执行能力。其实就是整合了传统的2 个Windows 系列为其后的Windows.NET 奠定了基础。Windows XP 主要新增功能:界面更加美观和个性、集成了数码媒体、可以使用无线网络、支持远程网络、增强安全性能、更强的兼容性等。在2014 年4 月Windows XP 宣布正式“退休”,服务了13 年,对全世界的用户做出了巨大的贡献。微软结束了对Windows XP 的技术支持,若仍然使用是存在风险的, 此时计算机可以工作但是更容易受到病毒的攻击,很容泄露计算机上相关的数据信息,建议不再使用。
  3.2.2 Windows 2000 Server、Windows Server 2003 和Windows Server2008 等
  Windows 2000 Server 是面向小型服务的服务器操作系统,它是一种具有改进性和创新性的操作系统,最多支持拥有4 个处理器,支持的内存128MB-4GB。微软已经结束支持。Windows Server 2003 是基于Windows XP/NT5.1 开发的服务器操作系统,2003 年3 月发布相对于Windows 2000Server 做出了很多的修改,Windows Server 2003 于2015 年7月结束支持。
  Windows Server 2008 是基于Windows Server 2003 的一款服务器操作系统,Windows Server 2008 发行了8 种版本,以针对各种不同的需求。Windows Server 2008 是到目前为止,最稳固的Windows Server 操作系统,它强化了Web 和虚拟化的功能以提高服务器的可靠性, 并且也强化了安全性功能以提高系统保护数据和网络。
  3.2.3 Windows Vista
  Windows Vista 发行于2005 年7 月,对主流技术的支持结束与2012 年4 月, 终止技术支持在2017 年4 月。WindowsVista 结合了Windows XP 和Windows Server 2003 的优点,他基本保留了XP 整体优良特性同时采用了Windows Server2003 的底层核心编码。在安全性、可靠性及互动体验方面做出了进一步的完善。Vista 的发行可以说是具有划时代的意义,它为后续的Windows 7 的发行做出了巨大的贡献。
  3.2.4 Windows 7、Windows 8 和Windows 10
  Windows 7 发行于2009 年10 月, 它延续了WindowsVista 大部分的优点,只是做了少量的优化和删减,因为Windows7是基于Windows Vista 的核心技术,只是稍作改良,因此也有人称Windows 7 是“Windows Vista”的升级版/第二版。在2015 年1 月,终止了对Windows 7 的主流技术支持,终止所有技术是在2020 年。Windows 7 在近几年被广泛应用,成为最易用的Windows,还是源于它设计的5 个特点:针对性设计、基于应用服务的设计、用户的个性化、视听娱乐的优化、用户易用性的设计。
  Windows 8 发行于2012 年10 月,是继Windows 7 之后的新一代视窗操作系统。Windows 8 操作系统在系统界面上,采用全新的Modern UI 界面, 各种程序均以动态的方块样式呈现;在硬件兼容上支持来自Intel、AMD 的芯片架构,被广泛应用与电子设备上,同时支持USB3.0 接口;在操作上支持屏幕触控,占用内存资源少响应速度更快。在2013 年10 月又发行了Windows 8.1 是Windows 8 的更新版,所以与Windows 8 基本一致。但是在开始界面上进行了改进提供了更多的磁贴尺寸和颜色等,增强了应用软件的功能,整合了搜素引擎,提升软件盘的功能。其实可以说Windows 8 有一个承上启下的作用,它为下一代的操作系统做出来铺垫。
  Windows 10 发行于2015 年7 月,它是可能是Windows 的最后一个版本了,Windows 10 是新一代跨平台及设备的操作系统。它发行了家庭版、专业版、企业版、教育版、移动版、物联版等六个版本以针对不同的领域和满足不同的需求。Windows10 操作系统在开始菜单的设计结合了Windows 7 和Windows 8 两者的特点,新增了虚拟桌面,应用程序和应用商店以窗口化方式运行可以随意拖动位置、拉伸大小、全屏等,可以分屏多窗采用自由组合多任务模式, 还可以家庭智能控制。随着Windows 10 的出现,还是应正了操作系统的本质,就是要越来越方便,越来越简单,可以提供更多的服务于支持。
  3.3 Unix 和Linux 系统
  Unix 系统发行于1969 年,至今已经有40 多年了,是一个强大的多用户、多任务的操作系统属于分时操作系统。在硬件方面,支持多种处理器架构。在软件方面,进行网络和系统管理、高安全性、进程资源管理。它的转折点在1974 年因为Unix用C 语言写成,从而使得系统易读,易修改,易移植,并且把移植性当成主要设计目标;后来又得到开放软件基金会的支持,在Unix 系统上开发并使用成千上万的应用程序, 从此Unix成为被广泛应用的操作系统, 它为推动计算机系统及软件技术的发展起到了至关重要的作用。
  Linux 是产生于1991 年10 月,它的产生主要基于UNIX、MINIX、POSIX 标准和Internet 网络,是一款多用户、多任务、多线程和多处理器的操作系统。Linux 它包含了Unix 的全部功能和特性, 所以是一个稳定性强的多用户网络操作系统。Linux 主要特点有:开放性、多用户和多任务、良好的用户界面、设备独立性、强大的网络功能、安全性高、良好的可移植性。正是基于开放性和可移植性等优点,来自全世界无数的程序员参与了Linux 的修改工作,使得Linux 的种类繁多,但是他们都是基于Linux 的内核修改的。因而免费使用Linux 是水到渠成的事情,Linux 不仅提供了强大的操作系统, 还提供相应的应用软件这为它取得广阔的市场起到了至关重要的作用。
  4 未来的操作系统
  伴随着信息化社会的快速发展, 越来越多的人更加依赖于计算机,然而计算机的灵魂是操作系统。操作系统在过去的几十年里发生了翻天覆地的变化,它不断的更新换代,让我们体验着科学技术给我们带来的享受, 这种享受源于生活中的点点滴滴,不管是办公、学习、娱乐都和它息息相关。未来的操作系统肯定是朝着不断的创新、升级、完善为目标,最终为广大用户在使用时提供良好的用户界面、良好的使用环境和极快的响应速度,最为关键的是安全性能要更高。
 

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