計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的功能、發(fā)展及分類

蘇志明

摘 要：操作系統(tǒng)是統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)軟件、硬件資源，合理組織計(jì)算機(jī)的工作流程，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)計(jì)算機(jī)的人性化、方便簡(jiǎn)潔提出了更高的要求，減少計(jì)算機(jī)占用的空間，縮小計(jì)算機(jī)的體積和重量，使計(jì)算機(jī)能更加方便地?cái)y帶成為未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要方向，以及嵌入式硬件技術(shù)的不斷提高，使得越來(lái)越多的嵌入式產(chǎn)品需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)；發(fā)展；分類

中圖書分類號(hào)：TP316-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）32-0077-02

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中非常重要的部分。對(duì)操作系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)一直是計(jì)算機(jī)科學(xué)中挑戰(zhàn)性和實(shí)用性完美結(jié)合的典范。不同的計(jì)算機(jī)環(huán)境和不同的應(yīng)用環(huán)境，需要不同的操作系統(tǒng)。從個(gè)人計(jì)算機(jī)到大型計(jì)算機(jī)，從辦公自動(dòng)化到電子商務(wù)應(yīng)用環(huán)境，從小型企業(yè)管理到大型企業(yè)的工業(yè)自動(dòng)化控制，都需要有操作系統(tǒng)的支持。操作系統(tǒng)的職責(zé)是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件資源、軟件資源，控制計(jì)算機(jī)的整個(gè)工作流程。一方面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了操作系統(tǒng)的發(fā)展，因此而出現(xiàn)了多種形式、能夠滿足多種應(yīng)用、資源利用效率不斷提高的操作系統(tǒng)；另一方面，操作系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展又使得計(jì)算機(jī)的處理器、存儲(chǔ)器等硬件資源的利用率得到了很大提高，能夠不斷滿足用戶方便、高效、快捷應(yīng)用計(jì)算機(jī)的需求。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。對(duì)于這類操作系統(tǒng)相信用過(guò)電腦的人都不會(huì)陌生，這是全球最大的軟件開發(fā)商——Microsoft（微軟）公司開發(fā)的。Microsoft公司的Windows系統(tǒng)在操作系統(tǒng)中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。主流Windows系統(tǒng)都可以用在工作站中，如高Windows NT 4.0、Windows 9x/ME/XP、Windows 2000，以及最新的Windows 2003等。而其它的諸如匯編程序、編譯程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件，以及大量的應(yīng)用軟件，都將依賴于操作系統(tǒng)的支持，取得它的服務(wù)。操作系統(tǒng)已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（大、中、小及微型機(jī)）、多處理機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)中都必須配置的、最重要的系統(tǒng)軟件。

1 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展

從1946年誕生第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)以來(lái)，它的每一代進(jìn)化都以減少成本、縮小體積、降低功耗、增大容量和提高性能為目標(biāo)，隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，同時(shí)也加速了操作系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱OS）的形成和發(fā)展。

最初的電腦沒有操作系統(tǒng)，人們通過(guò)各種按鈕來(lái)控制計(jì)算機(jī)，后來(lái)出現(xiàn)了匯編語(yǔ)言，操作人員通過(guò)有孔的紙帶將程序輸入電腦進(jìn)行編譯。這些將語(yǔ)言內(nèi)置的電腦只能由制作人員自己編寫程序來(lái)運(yùn)行，不利于程序、設(shè)備的共用。為了解決這種問(wèn)題，就出現(xiàn)了操作系統(tǒng)，這樣就很好實(shí)現(xiàn)了程序的共用，以及對(duì)計(jì)算機(jī)硬件資源的管理。

隨著計(jì)算技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展起來(lái)。從20世紀(jì)70年代中期開始出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。在美國(guó)1976年的時(shí)候就研制了DIGITAL RESEARCH軟件公司出8位的CP/M操作系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)允許用戶通過(guò)控制臺(tái)的鍵盤對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，其主要功能是對(duì)文件信息進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)其他設(shè)備文件或硬盤文件的自動(dòng)存取。此后出現(xiàn)的一些8位操作系統(tǒng)多采用CP/M結(jié)構(gòu)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展至今，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷廣泛與深入，已成為現(xiàn)代信息社會(huì)的基礎(chǔ)。現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，無(wú)論是大型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)還是微型計(jì)算機(jī)都是由硬件和軟件兩大部分組成的。計(jì)算機(jī)硬件，即我們看得見摸得著的硬實(shí)體，它包括主機(jī)（一個(gè)或多個(gè)處理器（CUP）、內(nèi)存）、I/O設(shè)備（鍵盤、顯示器、磁盤、I/O接口）以及其他一些外圍設(shè)備（打印機(jī)、繪圖儀、光盤等）?？傊?jì)算機(jī)硬件部分是一個(gè)由多種電子和機(jī)械設(shè)備組成的復(fù)雜系統(tǒng)，它們構(gòu)成了系統(tǒng)本身和用戶作業(yè)賴以活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和環(huán)境。在此基礎(chǔ)上為了方便用戶使用計(jì)算機(jī)，還需要編制各種系統(tǒng)軟件來(lái)管理這些硬件設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)與擴(kuò)充機(jī)器的功能。除此之外，還應(yīng)當(dāng)有大量用于解決用戶實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用程序，正是這些程序組成了計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)。

自從Windows出了VISTA眾人對(duì)微軟相當(dāng)失望。不良的兼容性、高耗費(fèi)資源、龐大的體積等等都是VISTA的致命傷，一個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)是個(gè)龐大的工程，估計(jì)微軟是不能在短時(shí)間內(nèi)解決這些問(wèn)題。

這個(gè)是很好占領(lǐng)家用操作系統(tǒng)的時(shí)機(jī)，Linux和MAC都具有這種潛力。目前Linux桌面版發(fā)展得相當(dāng)火，聽說(shuō)在國(guó)外已經(jīng)占有一定市場(chǎng)份額。要是Linux下的WINE可以完美虛擬Windows，那么市場(chǎng)定必跟住Linux走。其實(shí)操作系統(tǒng)的普及使用，主要取決于軟件，大多數(shù)開發(fā)者愿意在那個(gè)系統(tǒng)上開發(fā)軟件，那個(gè)系統(tǒng)就流行。在Linux開發(fā)其實(shí)并不難，不過(guò)Linux桌面不流行，開發(fā)者只會(huì)選擇流行的操作系統(tǒng)，Windows時(shí)下的軟件相當(dāng)多，這就足以支持Windows的普及，假如Linux能使用Windows，Linux也必定具有普及能力。

除了桌面市場(chǎng)，其實(shí)有個(gè)市場(chǎng)需求更大，更有潛力，那就是微型數(shù)碼市場(chǎng)。雖然在手機(jī)上都已經(jīng)有相應(yīng)的操作系統(tǒng)，不過(guò)也由于種類太多，無(wú)法統(tǒng)一起來(lái)。好像大多數(shù)開發(fā)者都不愿意在微型數(shù)碼產(chǎn)品上開發(fā)應(yīng)用軟件，這直接削弱了微型數(shù)碼的功能。如果微型數(shù)碼能夠支持電腦上的軟件，市場(chǎng)定必火熱?，F(xiàn)在的微機(jī)操作系統(tǒng)因?yàn)橹С周浖f(shuō)，甚至可以說(shuō)因?yàn)椴荒苓\(yùn)行電腦上常用軟件而始終走不熱，這個(gè)局面估計(jì)是不會(huì)變，能支持電腦軟件就是一個(gè)很好的契機(jī)，也是一個(gè)必然的發(fā)展。

微軟估計(jì)不可能占有微機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)，因?yàn)閃indows系統(tǒng)龐大，不適合微機(jī)，雖說(shuō)微軟有WM6、WINCE，但都不能直接運(yùn)行Windows上的軟件，只是開發(fā)上更方便而已，而CE不占有大部分微機(jī)市場(chǎng)，所以開發(fā)CE軟件的人也少。目前Linux具有這個(gè)潛力，精簡(jiǎn)的系統(tǒng)、高處理量，都是微機(jī)系統(tǒng)必要的條件。只可惜Linux的X window針對(duì)臺(tái)式電腦，還沒有為微機(jī)做適合的桌面環(huán)境，這無(wú)疑讓Linux發(fā)展微機(jī)市場(chǎng)有一定難度。我相當(dāng)看好Linux，只希望Linux系統(tǒng)的開發(fā)者能意識(shí)到這一點(diǎn)，現(xiàn)在的市場(chǎng)還是充滿潛力的，它現(xiàn)在決策怎樣，就決定了以后我們用什么操作系統(tǒng)。

2 操作系統(tǒng)的功能

操作系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面的功能：

①進(jìn)程管理，其工作主要是進(jìn)程調(diào)度，在單用戶單任務(wù)的情況下，處理器僅為一個(gè)用戶的一個(gè)任務(wù)所獨(dú)占，進(jìn)程管理的工作十分簡(jiǎn)單。但在多道程序或多用戶的情況下，組織多個(gè)作業(yè)或任務(wù)時(shí)，就要解決處理器的調(diào)度、分配和回收等問(wèn)題。

②存儲(chǔ)管理分為幾種功能：存儲(chǔ)分配、存儲(chǔ)共享、存儲(chǔ)保護(hù)、存儲(chǔ)擴(kuò)張。

③設(shè)備管理分有以下功能：設(shè)備分配、設(shè)備傳輸控制、設(shè)備獨(dú)立性。

④文件管理：文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件操作管理、文件保護(hù)。

⑤作業(yè)管理是負(fù)責(zé)處理用戶提交的任何要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是方便用戶、管理和控制計(jì)算機(jī)軟、硬件資源的系統(tǒng)操作：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)目前有五大類型（批處理、分時(shí)、實(shí)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)和分布式）和五大功能（進(jìn)程管理、設(shè)備管理、存儲(chǔ)管理、文件管理、作業(yè)管理）。

研究操作系統(tǒng)特點(diǎn)的兩種觀點(diǎn)，即面對(duì)用戶的服務(wù)觀點(diǎn)和系統(tǒng)內(nèi)部管理的觀點(diǎn)。通過(guò)內(nèi)部管理達(dá)到服務(wù)，為用戶提供方便而安全的工作環(huán)境。

面對(duì)一般用戶，通過(guò)命令方式控制（鍵盤、圖形、語(yǔ)音用戶工作環(huán)境等）；面對(duì)編程人員，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用。

一個(gè)CPU如何完成多個(gè)任務(wù)的方法，例如，采用多道、分時(shí)等。

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