操作系统历史

操作系统

操作系统是一个系统程序，充当计算系统与最终用户之间的接口。操作系统创建了一个环境，用户可以在其中以舒适且组织良好的方式运行任何程序或与软件或应用程序进行通信。

此外，操作系统是一个管理和控制应用程序执行、软件资源和计算机硬件的软件程序。它还帮助管理软件/硬件资源，例如文件管理、内存管理、输入/输出以及许多外围设备，如磁盘驱动器、打印机等。这些是流行的操作系统：Linux OS、Windows OS、Mac OS、VMS、OS/400 等。

操作系统的功能

• 处理器管理
• 充当资源管理器
• 内存管理
• 文件管理
• 安全性
• 设备管理
• 输入设备 / 输出设备
• 死锁预防
• 时间管理
• 与系统软件或硬件协调

操作系统类型

1. 批处理操作系统
2. 分时操作系统
3. 嵌入式操作系统
4. 多道程序设计操作系统
5. 网络操作系统
6. 分布式操作系统
7. 多道程序设计操作系统
8. 实时操作系统

批处理操作系统

在批处理操作系统中，用户和计算机之间没有直接交互。因此，用户需要准备作业并以离线模式将其保存到穿孔卡片、纸带或磁带上。创建作业后，将其交给计算机操作员；然后操作员对相似类型的批次进行排序或创建，例如 B2、B3 和 B4。现在，计算机操作员将批次提交给 CPU 逐个执行作业。之后，CPU 开始执行作业，当所有作业完成时，计算机操作员将输出提供给用户。

分时操作系统

这是一种允许我们连接不同地点的许多人同时共享和使用特定系统的操作系统。分时操作系统是多道程序设计的逻辑扩展，通过它用户可以并发运行多个任务。此外，它为每个用户提供其终端进行输入或输出，这会影响系统中当前运行的程序或处理器。它表示 CPU 的时间在多个用户进程之间共享。或者，称为分时的处理器时间在多个用户之间同时共享。

嵌入式操作系统

嵌入式操作系统是用于计算机系统嵌入式硬件配置的专用操作系统。这些操作系统设计用于专用设备，如自动取款机 (ATM)、飞机系统、数字家庭助理和物联网 (IoT) 设备。

多道程序设计操作系统

由于 CPU 的利用率低下以及等待 I/O 资源导致 CPU 保持空闲。这表明系统资源使用不当。因此，操作系统引入了一个新概念，称为多道程序设计。**多道程序设计操作系统**是指在同一个计算机系统中，两个或多个进程或程序同时激活以逐个执行进程的概念。当一个程序处于运行模式并使用 CPU 时，另一个程序或文件同时使用 I/O 资源，或等待其他系统资源可用。它提高了系统资源的利用率，从而提高了系统吞吐量。这样的系统称为多道程序设计操作系统。

网络操作系统

网络操作系统是操作系统的一个重要类别，它在服务器上运行，使用交换机、路由器或防火墙等网络设备来处理数据、应用程序和其他网络资源。它提供了自治操作系统之间的连接，称为网络操作系统。网络操作系统还有助于在多个计算机之间共享数据、文件、硬件设备和打印机资源，以便它们可以相互通信。

网络操作系统类型

• 点对点网络操作系统：这是一种网络操作系统，允许用户通过 LAN 在两台或多台计算机之间共享文件和资源。
  
• 客户端-服务器网络操作系统：这是一种网络操作系统，允许用户通过公共服务器或资源中心集线器访问资源、功能和应用程序。客户端工作站可以访问中央网络中心的所有资源。多个客户端可以从不同位置通过网络访问和共享不同类型的资源。
  

分布式操作系统

分布式操作系统提供了一个环境，其中多个独立的 CPU 或处理器通过物理上分离的计算节点相互通信。每个节点都包含与全局聚合操作系统通信的特定软件。利用分布式系统的便利性，程序员或开发人员可以轻松访问任何操作系统和资源来执行计算任务并实现共同目标。它是网络操作系统的扩展，便于高度连接，以便通过网络与其他用户通信。

多道程序设计操作系统

这是一种操作系统，指的是在单个计算机系统中使用了两个或多个中央处理单元 (CPU)。然而，这些多处理器系统或并行操作系统用于提高计算机系统的效率。通过使用多处理器系统，它们共享计算机总线、时钟、内存和输入/输出设备，用于进程或程序的并发执行和 CPU 中的资源管理。

实时操作系统

实时操作系统是一种重要的操作系统类型，用于为其中处理和响应输入/输出所需的时间间隔非常短且没有任何延迟的应用程序提供服务和数据处理资源。例如，自动驾驶汽车、交通信号灯、核反应堆或飞机的现实生活情况需要立即响应才能在规定的时间延迟内完成任务。因此，实时操作系统必须快速响应，适用于嵌入式系统、武器系统、机器人、科学研究与实验以及各种实时对象。

实时操作系统类型

• 硬实时系统
  这类操作系统用于那些需要在规定时间内完成关键任务的场景。如果响应时间过长，系统将不接受，或者可能会遇到系统故障等严重问题。在硬实时系统中，二次存储器要么有限，要么缺失，因此这些系统将数据存储在 ROM 中。
• 软实时系统
  软实时系统是一个限制性较小的系统，可以接受操作系统对软件和硬件资源的延迟。在软实时系统中，关键任务优先于不太重要的任务，并且该优先级会一直保持活动状态，直到任务完成。此外，为特定作业设置了时间限制，这允许对后续任务进行可接受的短时间延迟。例如，计算机音频或视频、虚拟现实、预订系统、水下项目等。

操作系统代

第一代（1940 年至 1950 年代初）

1940 年第一台电子计算机问世时，它是在没有操作系统的情况下开发的。早期，用户可以完全访问计算机机器，并以绝对机器语言为每个任务编写程序。程序员在此计算机代只能执行和解决简单的数学计算，这些计算不需要操作系统。

第二代（1955 年 - 1965 年）

第一个操作系统 (OS) 出现于 20 世纪 50 年代初，名为 **GMOS**。**通用汽车**为 **IBM** 计算机开发了操作系统。第二代操作系统基于单流批处理系统，因为它将所有相似的作业分组或批处理，然后使用穿孔卡片将作业提交给操作系统以完成机器中的所有作业。在每个作业完成时（无论是正常还是异常），控制权会转移到操作系统，操作系统会在完成一个作业后进行清理，然后继续读取并启动穿孔卡片中的下一个作业。之后，新机器被称为大型机，它们非常庞大，由专业操作员使用。

第三代（1965 年 - 1980 年）

在 20 世纪 60 年代末，操作系统设计者非常有能力开发一种新的操作系统，该操作系统可以在单个计算机程序中同时执行多个任务，称为多道程序设计。**多道程序设计**的引入在操作系统开发中起着非常重要的作用，它允许 CPU 通过同时执行计算机上的不同任务来始终保持忙碌。在第三代期间，小型计算机得到了显著增长，始于 1961 年的 DEC PDP-1。这些 PDP 导致了第四代个人计算机的诞生。

第四代（1980 年至今）

第四代操作系统与个人计算机的发展有关。然而，个人计算机与第三代开发的小型计算机非常相似。当时个人计算机的成本非常高；它们只是小型计算机成本的一小部分。与创建个人计算机相关的一个主要因素是微软和 Windows 操作系统的诞生。微软于 1975 年创建了第一个**窗口**操作系统。在介绍微软 Windows 操作系统后，比尔·盖茨和保罗·艾伦就有将个人计算机提升到一个新水平的愿景。因此，他们在 1981 年推出了 **MS-DOS**；然而，对于普通人来说，理解其晦涩的命令非常困难。如今，Windows 已成为最受欢迎、最常用的操作系统技术。然后，Windows 发布了各种操作系统，如 Windows 95、Windows 98、Windows XP 以及最新的操作系统 Windows 7。目前，大多数 Windows 用户使用 Windows 10 操作系统。除了 Windows 操作系统，苹果公司也是 20 世纪 80 年代开发的另一个流行操作系统，该操作系统由苹果公司的联合创始人史蒂夫·乔布斯开发。他们将该操作系统命名为 Macintosh OS 或 Mac OS。

操作系统优势

• 有助于监控和管理资源。
• 由于具有基本的图形用户界面来与设备通信，因此可以轻松操作。
• 用于创建用户与计算机应用程序或硬件之间的交互。
• 计算机系统的性能基于 CPU。
• 任何进程或程序的响应时间和吞吐量都很快。
• 可以共享传真、打印机等不同资源。
• 它还为系统和 Web 应用程序等各种类型的应用程序提供了平台。

操作系统缺点

• 它只允许同时运行少数任务。
• 如果在操作系统中发生任何错误，存储的数据可能会被销毁。
• 操作系统提供针对病毒的完整安全性是一项非常困难的任务或工作，因为任何威胁或病毒都可能随时发生在系统中。
• 未知用户无需原始用户许可即可轻松使用任何系统。
• 操作系统的成本非常高。