淺析計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展

徐慧殷燕

（金陵科技學院，江蘇 南京211100）

操作系統(tǒng)（OS,Operating System）是配置在計算機硬件上的軟件，是對硬件系統(tǒng)的首次擴充。它是合理地組織計算機的工作流程、實現(xiàn)計算機資源管理和方便用戶使用計算機的系統(tǒng)軟件。隨著時代的進步，操作系統(tǒng)的新技術不斷出現(xiàn)，功能不斷地增加，并逐漸形成從開發(fā)工具到系統(tǒng)工具再到應用軟件的一個平臺環(huán)境，更加地滿足了盡可能多用戶的需要。如今，許多系統(tǒng)軟件以及大量的應用軟件都依賴于操作系統(tǒng)的支持，取得它的服務。

1 操作系統(tǒng)的介紹

1.1 操作系統(tǒng)的作用

可以從不同的觀點來觀察操作系統(tǒng)的作用：

1.1.1 從一般用戶的觀點，操作系統(tǒng)幫助用戶管理計算機系統(tǒng)的軟硬件、數(shù)據(jù)等各種資源，盡可能減少人工分配資源的工作以及人對機器的干預，發(fā)揮計算機的自動工作效率。

1.1.2 從資源管理的觀點看，當一個計算機系統(tǒng)同時供多個用戶使用時，用戶對系統(tǒng)中共享資源的需求可能會發(fā)生沖突，為了使得計算機的各種資源使用調度合理，高速設備與低速設備運行相互配合，操作系統(tǒng)必須協(xié)調好各種資源使用過程中的關系。

1.1.3 操作系統(tǒng)實現(xiàn)了對計算機資源的抽象。操作系統(tǒng)通過自己的程序，將計算機系統(tǒng)的各種資源所提供的功能抽象，形成與之等價的操作系統(tǒng)的功能，并形象地表現(xiàn)出來，提供給用戶方便地使用計算機。

1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展過程

1.2.1 人工操作方式

在這個階段的計算機，主要元器件是電子管，運算速度慢，沒有任何技術，更沒有操作系統(tǒng)。計算機操作是由用戶（即程序員）采用人工操作方式直接使用計算機硬件系統(tǒng)，即由程序員將事先已穿孔（對應于程序和數(shù)據(jù)）的程序紙帶裝入輸入機，然后啟動輸入機把程序和數(shù)據(jù)送入計算機，接著通過開關啟動程序運行，計算完成后，打印機輸出結果。用戶必須是非常專業(yè)的技術人員才能實現(xiàn)對計算機的控制。

1.2.2 脫機輸入/輸出方式

為了解決人機矛盾及高速度的中央處理機和低速度的I/O設備間不匹配的矛盾，20世紀50年代末出現(xiàn)了脫機輸入/輸出（Off-Line I/O）技術。該技術是事先將程序帶裝入輸入機，在一臺外圍機的控制下，把紙帶上的數(shù)據(jù)輸入到磁帶上。當CPU要用數(shù)據(jù)時，只要從磁帶上將其調入內存。

1.2.3 單道批處理系統(tǒng)

20世紀50年代中期出現(xiàn)了晶體管，計算機的主要元器件由其取代，運行速度有了很大的提高,這時軟件也開始迅速發(fā)展,出現(xiàn)了早期的操作系統(tǒng),這就是早期的對用戶提交的程序進行管理的監(jiān)控程序和批處理軟件。

1.2.4 多道批處理系統(tǒng)

隨著中、小規(guī)模的集成電路在計算機系統(tǒng)中的廣泛應用，CPU的運行速度大大提高了。因為單道批處理系統(tǒng)每次只執(zhí)行一道作業(yè)，無法充分利用所有資源，大大降低了工作效率，所以為了進一步提高資源的利用率和系統(tǒng)吞吐量，又引入了多道程序設計技術，由此形成了多道批處理系統(tǒng)。

1.2.5 現(xiàn)代操作系統(tǒng)

大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路急速的迅速發(fā)展,出現(xiàn)了微處理器,使得計算機的體系結構更加優(yōu)化,計算機的運行速度進一步提高,而體積卻大大減少,面向個人的計算機和便攜式計算機出現(xiàn)并普及。它的最大優(yōu)點是結構清晰、功能全面、可以適應多種用途的需要并且操作使用方面。

2 操作系統(tǒng)新技術

2.1 微內核OS

對于一個操作系統(tǒng)而言，內核通常是系統(tǒng)中最核心的部分?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)設計中的一個突出思想是把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次（即用戶模式）中去運行，而留下一個盡量小的內核，用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能，稱這種技術為微內核（Micro kernel)技術。當前比較留行的、能支持多處理機運行的操作系統(tǒng)幾乎全部都采用了微內核結構，例如大部分的Unix、Linux。目前的微內核結構不僅適用于通用操作系統(tǒng)，也已十分適合嵌入式的專用操作系統(tǒng)設計。

2.2 面向對象操作系統(tǒng)

面向對象技術是基于“抽象”和“隱蔽”原則來控制大型軟件的復雜度的。面向對象操作系統(tǒng)是指基于對象模型的操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)中的對象是對操作系統(tǒng)管理的信息和資源的抽象?；谠撃Ｐ?，用戶可以在這個對象空間中用類似于文件路徑的對象路徑來引用網(wǎng)絡中的任何對象，然后通過一個類似于CORBA的遠程調用機制來訪問這些對象。這樣，不同地點的用戶，不管是一個人還是一臺計算機，都可以在這個統(tǒng)一的對象空間中方便地訪問整個網(wǎng)絡中的任何資源，從而實現(xiàn)了在整網(wǎng)范圍內的漫游。目前，已有許多操作系統(tǒng)采用了面向對象技術，如Windows NT等。面向對象已成為新一代操作系統(tǒng)的一個重要標志。

3 未來操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的普及，在通用主流操作系統(tǒng)仍然占據(jù)比較大的市場份額的基礎上，未來一些操作系統(tǒng)將逐步向專用化和小型化等方面發(fā)展，并具備如下新特點：

3.1 開源化

在PC機未進入商業(yè)化推廣前，軟件都是自由拷貝的。直到比爾·蓋茨反對免費拷貝軟件，他認為軟件是有版權的，不愿泄露源代碼。之后源代碼被作為商業(yè)機密封鎖。再后來，為了反對軟件所有權私有化，自由軟件之父Richard Stallman開發(fā)了一個免費的操作系統(tǒng)，其核心是軟件源代碼屬于用戶，應開放。開放源代碼軟件隨之發(fā)展起來。隨著微軟公司與諾維爾（Novel l）公司 在Linux上的結盟以及升陽啟動OpenSolaris項目，開源軟件模式及其實現(xiàn)的價值越來越得社會的認可。開源改變了未來操作系統(tǒng)的開發(fā)模式，使得聚集大家的力量打破組織邊界、持續(xù)創(chuàng)造出更高質量、更安全和更易用的操作系統(tǒng)成為可能。此外，開源操作系統(tǒng)是偏向于以服務為主的商業(yè)模式。

3.2 便攜化

隨著虛擬化技術的發(fā)展，目前的操作系統(tǒng)已經(jīng)可以像文件一樣隨身攜帶，并在不同的計算機上運行。但對于現(xiàn)在的虛擬機規(guī)模過大等問題還有待進一步研究改進。

3.3 網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡已經(jīng)成為人們生活中的一部份，操作系統(tǒng)也越來越依賴網(wǎng)絡資源的共享與通信。盡管目前提出了網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)，但這類操作系統(tǒng)在技術上還不成熟，因此要想達到目標，要在相關領域做重點研究。

4 結束語

縱觀操作系統(tǒng)40年的發(fā)展歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著計算機系統(tǒng)互聯(lián)互通的不斷增強和計算需求的不斷增長，操作系統(tǒng)也發(fā)生了巨大的變化，技術上的創(chuàng)新、用戶體驗上的升級、應用領域的擴展、功能的完善等，它在滿足功能和性能需求方面同時也開始與時俱進，適應發(fā)展的需要?，F(xiàn)在我們看到使用的操作系統(tǒng)已經(jīng)很完善了，相信以后操作系統(tǒng)的技術還是會不斷的提高，操作系統(tǒng)會讓大家使用起來更方便的。

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［2］陳鐘,沈晴霓.現(xiàn)代操作系統(tǒng)的發(fā)展[J].

［3］張順香,等.操作系統(tǒng)[M].武漢大學出版社,2009.