關于個人和無線傳感網操作系統發(fā)展的論述

高敬瑜

[摘 要]考察個人版操作系統DOS發(fā)展歷程及其與之并存的特征和功能，來闡述個人版操作系統在計算機科學中的重要地位和基礎性作用， 預測未來無線技術發(fā)展和應用 ，構建一種新的操作系統部分功能模型。

[關鍵詞]操作系統； DO S；WINDOWS；WSN

中圖分類號： TP212.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

1 引言

個人操作系統從最初的功能簡約和穩(wěn)定性版本的不確定，到人性化、個性化，從簡單藍牙到無線功能的隨時隨地，及大地增加了它的功能的完善和使用的舒適度，隨著無線傳感技術、操作系統設計和芯片設計、制造技術的發(fā)展，無線移動應用將普適化，手機和電腦功能將大部分趨同化，操作系統將為適應新應用而進一步發(fā)展。

2 個人版操作系統發(fā)展歷程及特征功能

2.1個人版操作系統發(fā)展歷程

20世紀80年代初，DOS操作系統問世，一方面它的開放廉價在性價比上占據上風，另一方面它的商業(yè)運作也掩蓋了蘋果機操作系統的聲譽。著名的版本有DOS3.0和DOS5.0，1993年最終以DOS6.22結束DOS時代。在DOS不斷更新版本的同時， 微軟也在1985年推出了WINDOWS 1.0，直到1990年的WINDOWS 3.0才成為第一個在家用和辦公室市場上取得立足點的版本。隨后WINDOWS95 、WINDOWS98 、WINDOWS 2000、WINDOWS XP 、WINDOWS7、WINDOWS8依次出現。

2.2 個人版操作系統特征功能

DOS操作系統不能實現多任務執(zhí)行，尤其是查找文件目錄是令人感到厭煩的事情，不支持鼠標、單進程和查詢文件目錄是DOS操作系統的三大弱點，這在WINDOWS系統中全部解決。WINDOWS系統的多任務執(zhí)行功能、界面可視化、操作鼠標化、文件移動拖動化使操作系統進入新的時代，文件拷貝與拖動是其優(yōu)點中的翹楚。同時 ，DOS和WINDOWS也常常在工業(yè)控制中大顯身手。

3 個人操作系統應用場景

3.1辦公自動化的基礎

上一世紀除了我們大家熟知的DOS下的WPS，從微軟本身所帶的text editor 文本編輯軟件到WINDOWS 下的WORD 和OFFICE 辦公套件中MICROSOFT WORD ，還有應用蘋果機上的LOTUS 123 ，為我們方便和自動化處理編輯和打印文檔做出了巨大貢獻，使文檔編輯和打印進入了自動化時代。今天的OFFICE 辦公套件更使我們制作編輯文本、PPT、電子表格隨心所欲。

3.2 因特網的基石

今天，中國網民將近7億，大家上網用的帶有瀏覽器的微軟操作系統幾乎都是WINDOWS系列，互聯網在時間、地點、工具上方便了人們交互，加大了人們通信的深度和廣度，提供了人們學習的新環(huán)境，增強了人們商業(yè)運行的自由度，前所未有的改變了人們生活、工作和思維方式。隨著各種與時俱進的應用軟件的精準開發(fā)和應用，會以幾何增長速度和深度改變人們學習和思維的方式方法，當前尤其出現的大數據、云計算和深度學習算法的應用雛形給出了雄辯和強有力的初步證明，已經帶來的無限未知美好前景的曙光正噴薄而出。

3.3 工業(yè)控制的幫手

在工業(yè)控制上DOS和WINDOWS已經大顯身手，不少醫(yī)用放射設備上有的時候跑的就是Windows系統。，Windows以它一致的圖形界面風格、完善的內存管理、友會直觀的操作方式，折服了以事務處理為主的各個行業(yè)。Windows程序設計方法與MS-DOS程序設計方法不同MS-DOS是過程控制，，Windows是事件驅動的，事件驅動程序是由事件的發(fā)生來控制， 不是由事件的順序來控制，而事件驅動程序的設計是以一種非順序的方式處理事件，Windows應用程序通過對由事件產生的消息的處理來實現特定功能，例如柴油發(fā)電機組遠程監(jiān)控系統。

3.4無線技術的個人應用

今天， win7系統能實現無線網絡連接及局域網連接、WLAN安全，使無線網絡在學習、生活中得到更廣泛的應用。WINDOWS 以前的WiFi接入， 只能顯示無線網絡的SSID，無線信號強度視圖并不準確， 用戶不能判斷WiFi網絡質量的好壞。而Windows 10提供的WiFi接入應用程序——WiFi Commander不僅適用于筆記本用戶，同樣適用于手機等移動終端用戶。

4 無線傳感操作系統概述

4.1 WSNOS的特性

同其他操作系統一樣，WSNOS是為了方便開發(fā)應用，提供物理設備的抽象和高協調性的通用函數實現。它的獨特性在于，資源極端受限（處理器速度、存儲器大小、內存大小、通訊帶寬、資源數量以及電源受限），設備特殊性和缺乏一致的抽象層次。WSN操作系統的設計策略必須是一個資源庫，從中抽取一部分組成應用，提供有限資源的并發(fā)，而不是提供接口或形式。

4.2 伯克利TinyOS簡介

Tiny OS是UC Berkeley（加州大學伯克利分校）開發(fā)的開放源代碼操作系統，專為嵌入式無線傳感網絡設計，操作系統基于構件（component-based）的架構，更新快。Tiny OS功耗較低，應用代碼短，特別適合傳感器這種受內存、功耗限制的設備；提供的組件包括：網絡協議、分布式服務器、傳感器驅動及數據識別工具等；基地中心控制，聚集和處理各子節(jié)點采集到的信息，由各個節(jié)點通過無線網絡互相傳遞，最后達到協同一致的目的。

4.3 ZIGBEE簡介

ZigBee是一種高可靠的無線數傳網絡，ZigBee數傳模塊類似于移動網絡基站。通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。其特點是近距離、低復雜度、自組織、短時延、低功耗、低數據速率。ZigBee可采用星狀、片狀和網狀網絡結構，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，最多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點；同時主節(jié)點還可由上一層網絡節(jié)點管理，最多可組成65000 個節(jié)點的大網。

5 宏無線傳感操作系統模型

在未來新的無線傳感操作系統的設計中，我們應兼顧以前操作系統的優(yōu)點，采取合適平衡的策略，實現以下功能。

5.1混合調用

過去的無線傳感操作系統要么是事件驅動型，要么是線程搶占型，如果綜合事件驅動編程和多線程編程成為一個模型，會增加操作系統應用靈活性。關鍵問題是要設計合理調度策略，解決內存多占用問題。

5.2實時性優(yōu)化

基于事件驅動和多線程搶占的模型會降低系統的實時性，要解決此問題，必須限制優(yōu)先級個數，還要發(fā)揮事件驅動實時性優(yōu)勢，必須在算法上滿足節(jié)點實時性反應。

5.3模塊可載入性

采用常用的內存頁面管理算法，實現模塊可動態(tài)載入，增加系統的可擴展性。要解決模塊載入占用帶寬和類似內存頁面管理“抖動”現象。

6 結束語

以上是對個人版操作系統的回顧和無線傳感網操作系統的綜述，提出了一種新的無線傳感網操作系統的設計模型。

參考文獻：

[1] 郭謀發(fā)，王劭伯.Windows環(huán)境下工業(yè)控制系統上位機人機界面設計[J]. 福州大學學報（自然科學版），2008.4

[2] 董瑋.面向無線傳感網絡的嵌入式操作系統設計.[M].浙江大學.2010