計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)探究

摘 ?要：進(jìn)入新時(shí)期后，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)迅速發(fā)展，且在各行各業(yè)得到了十分廣泛的運(yùn)用，推動(dòng)了各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)的一項(xiàng)重要組成為操作系統(tǒng)，其具有多樣化的功能，如環(huán)境建設(shè)、系統(tǒng)管理和協(xié)調(diào)運(yùn)行等。雖然目前計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)已經(jīng)逐漸完善，但是隨著科學(xué)技術(shù)的革新及人們需求的增加，未來計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)將會(huì)獲得進(jìn)一步的發(fā)展。本文簡(jiǎn)要介紹了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠提供一些有價(jià)值的參考意見。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);操作系統(tǒng);計(jì)算機(jī)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP316 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）05-0097-03

Abstract：After entering the new era，computer information technology has developed rapidly，and has been widely used in all walks of life，promoting the development of various fields. An important component of computer technology is the operating system，which has a variety of functions，such as environmental construction，system management，coordinated operation and so on. Although the computer operating system has been gradually improved，with the innovation of science and technology and the increase of peoples demand，the computer operating system will be further developed in the future. This paper briefly introduces the application and development trend of computer operating system，hoping to provide some valuable reference opinions.

Keywords：computer;operating system;computer technology

0 ?引 ?言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和革新，人們生活的各個(gè)領(lǐng)域開始廣泛地滲透著計(jì)算機(jī)技術(shù)，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展和完善。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)具有十分強(qiáng)大的功能，可以將優(yōu)良的界面體驗(yàn)提供給用戶。為了滿足用戶日益增強(qiáng)的使用需求，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)也不斷更新和完善，由最初的批處理系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)逐漸發(fā)展為多任務(wù)、多用戶系統(tǒng)，能夠有效調(diào)度和控制計(jì)算活動(dòng)，提供環(huán)境用以開發(fā)、運(yùn)行和應(yīng)用軟件，計(jì)算機(jī)的性能得到顯著提升。

1 ?計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的作用

1.1 ?計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)概述

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)屬于大型軟件的范疇，能夠有效控制計(jì)算機(jī)中的各種運(yùn)行程序，且能夠指揮和控制計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備。通過發(fā)揮操作系統(tǒng)的功能，軟件、硬件的正常運(yùn)行得到保證。一旦有錯(cuò)誤出現(xiàn)于操作系統(tǒng)中，將導(dǎo)致矛盾、沖突等發(fā)生于軟硬件之間，進(jìn)而對(duì)操作系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成不利影響。操作系統(tǒng)的存在方便了人機(jī)交流。

1.2 ?計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的作用

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)具有十分重要的作用，可以從多個(gè)角度進(jìn)行分析。首先，從用戶角度來講，操作系統(tǒng)能夠?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源進(jìn)行管理，包括軟硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)信息等，這樣人工分配資源工作量得以降低，人對(duì)計(jì)算機(jī)的干預(yù)減少，計(jì)算機(jī)的自動(dòng)工作效率顯著提升;其次，在資源管理方面，如果由多個(gè)用戶使用同一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，那么就可能會(huì)有沖突、矛盾等存在于用戶對(duì)共享資源的需求中。為了更加合理地調(diào)度計(jì)算機(jī)的各種資源，協(xié)調(diào)運(yùn)行高速設(shè)備與低速設(shè)備，就需要發(fā)揮計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的作用，對(duì)各種資源的使用關(guān)系進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)和優(yōu)化，使各個(gè)用戶的需求得到滿足;最后，操作系統(tǒng)在各種程序的支持下，能夠抽象處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源提供的各種功能，以形象化的手段向用戶展示操作系統(tǒng)功能，降低用戶使用計(jì)算機(jī)的難度。

2 ?計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)可以劃分為計(jì)算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)、實(shí)用工具、應(yīng)用程序等內(nèi)容。操作系統(tǒng)既需要對(duì)計(jì)算機(jī)所有硬件、軟件資源進(jìn)行直接管理和控制，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)部件的協(xié)調(diào)運(yùn)行需求得到滿足。同時(shí)，還需要將軟硬件資源的使用方法、使用環(huán)境等正確提供給用戶，以便在操作系統(tǒng)的支持下，使用戶能夠充分高效地使用計(jì)算機(jī)。具體來講，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)具有以下幾個(gè)發(fā)展目標(biāo)。

2.1 ?方便性

配置計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的主要原因在于幫助用戶更加簡(jiǎn)便地使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使用戶能夠借助于計(jì)算機(jī)高效處理各種任務(wù)。

2.2 ?有效性

操作系統(tǒng)的發(fā)展要求必須更加有效的利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的I/O設(shè)備與CPU資源。

2.3 ?可擴(kuò)展性

要緊密結(jié)合計(jì)算機(jī)硬件、體系結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)和要求，科學(xué)更新與完善計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，保證可擴(kuò)展性較強(qiáng)，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有更加優(yōu)越的整體性能。

2.4 ?開放性

目前，計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的類型不斷豐富，對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的開放性提出了更高的要求，需要能夠有效移植和操作應(yīng)用程序?；ヂ?lián)網(wǎng)的開放性決定了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的開放性，使用戶能夠有效共享各種資源。

3 ?計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的功能

3.1 ?處理器管理

研究發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的主要功能為管理中央處理器。中央處理器對(duì)于計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行起著關(guān)鍵性的決定作用，還會(huì)影響計(jì)算機(jī)的整體性能。針對(duì)單道作業(yè)、單用戶作業(yè)命令，計(jì)算機(jī)對(duì)處理器具有十分簡(jiǎn)單的管理任務(wù);針對(duì)多道程序和命令，就增加了執(zhí)行的難度，需要通過計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的應(yīng)用向各個(gè)程序合理分配中央處理器的時(shí)間。由此可以得知，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主要是管理處理器的CPU分配和實(shí)施活動(dòng)。

3.2 ?存儲(chǔ)管理

在存儲(chǔ)管理方面，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主要是分配、保護(hù)和管理存儲(chǔ)器。首先，分配內(nèi)存。操作系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件、用戶程序等都存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，為了避免有沖突矛盾出現(xiàn)在系統(tǒng)和各個(gè)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，需要借助于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)合理分配內(nèi)存空間;其次，保護(hù)存儲(chǔ)。如果有較多的任務(wù)程序同時(shí)運(yùn)行于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，就需要通過存儲(chǔ)管理避免互相占用等問題出現(xiàn)在程序運(yùn)行過程中，且系統(tǒng)程序不會(huì)受到用戶執(zhí)行程序的影響和破壞;最后，擴(kuò)充內(nèi)存。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的存儲(chǔ)容量小于用戶執(zhí)行程序，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)即可聯(lián)合管理內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部?jī)?chǔ)存器，使內(nèi)存得到有效擴(kuò)充。

3.3 ?設(shè)備管理

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的逐漸完善，配備了諸多類型的設(shè)備，且不同設(shè)備具有差異化的操作性能。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要控制和管理各個(gè)設(shè)備，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行需求得到滿足。首先，設(shè)備分配。用戶將使用外部設(shè)備的請(qǐng)求發(fā)送給系統(tǒng)后，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)結(jié)合分配策略，統(tǒng)一分配設(shè)備，且將相應(yīng)的使用命令提供給用戶;其次，輸入輸出控制。結(jié)合用戶的請(qǐng)求，設(shè)備管理程序能夠?qū)ν獠吭O(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)施輸入輸出操作。

3.4 ?文件管理

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的另外一項(xiàng)重要功能是管理系統(tǒng)的各種軟件資源。計(jì)算機(jī)軟件資源包括運(yùn)行程序、運(yùn)行數(shù)據(jù)等內(nèi)容，在外存中存放，操作系統(tǒng)可以有效管理文件目錄、分配文件存儲(chǔ)空間，將便捷的操作命令提供給用戶。

3.5 ?作業(yè)管理

每一項(xiàng)獨(dú)立任務(wù)的完成都需要經(jīng)過多個(gè)加工步驟，而每一個(gè)加工步驟又可以劃分為多個(gè)作業(yè)步。其中，作業(yè)調(diào)度、控制管理是作業(yè)管理的主要內(nèi)容。具體來講，作業(yè)調(diào)度指在相應(yīng)策略的指導(dǎo)下，系統(tǒng)從多個(gè)程序作業(yè)中進(jìn)行合理選擇，將共享資源合理配備過來，使作業(yè)任務(wù)得以順利完成。先來服務(wù)策略、優(yōu)先數(shù)策略、分類調(diào)度策略等都是常用的作業(yè)調(diào)度策略。

4 ?各類操作系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，操作系統(tǒng)出現(xiàn)了多樣化的類型，包括批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)等。不同系統(tǒng)具有差異化的應(yīng)用原理。

4.1 ?批處理系統(tǒng)

具體來講，批處理系統(tǒng)指的是計(jì)算機(jī)批量處理數(shù)個(gè)作業(yè)。結(jié)合相應(yīng)的順序，系統(tǒng)組織排列多個(gè)作業(yè)，系統(tǒng)可以逐個(gè)處理各個(gè)作業(yè)。目前，單道和多道是批處理系統(tǒng)的主要類型，這種劃分依據(jù)是系統(tǒng)一次性可以調(diào)入作業(yè)數(shù)目的差異。針對(duì)某一個(gè)作業(yè)處理任務(wù)，單道系統(tǒng)會(huì)向輔助存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)其他作業(yè)，完成作業(yè)的處理任務(wù)后，將其他作業(yè)任務(wù)調(diào)用過來。

4.2 ?分時(shí)系統(tǒng)

一般情況下，不同用戶在使用計(jì)算機(jī)時(shí)，往往會(huì)在不同的時(shí)段進(jìn)行。分時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用可以使不同用戶的需求得到有效滿足。其中，時(shí)間片是分時(shí)系統(tǒng)的分時(shí)單位。分時(shí)系統(tǒng)的終端有數(shù)百個(gè)之多，諸多用戶由終端承載。用戶在操作時(shí)，分時(shí)系統(tǒng)會(huì)向個(gè)用戶合理分配CPU資源。如果用戶由其他時(shí)間片來執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，那么就可以向其他用戶智能分配空閑的CPU資源。分時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效管理樹形工作站，高效、合理地分配資源。

4.3 ?實(shí)時(shí)系統(tǒng)

時(shí)間驅(qū)動(dòng)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，不管在任何時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)都可以及時(shí)響應(yīng)任何作業(yè)。目前，在人們的生活、生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用了實(shí)時(shí)系統(tǒng)。結(jié)合應(yīng)用對(duì)象的差異可以從實(shí)時(shí)處理、實(shí)際控制兩個(gè)方面來劃分實(shí)時(shí)系統(tǒng)。個(gè)人一般會(huì)采用實(shí)時(shí)處理子系統(tǒng)，而在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)采用實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)，以便提升控制的智能化程度。

4.4 ?網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的支持下，出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與分布式系統(tǒng)，能夠有效共享信息資源。一般來講，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的用戶分布在不同的地區(qū)，通過信息設(shè)施的運(yùn)用，可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中互聯(lián)各個(gè)用戶，有效共享各種資源。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)類似于單機(jī)系統(tǒng)，能夠充分滿足多個(gè)程序在同一時(shí)段的運(yùn)行需求。分布式系統(tǒng)的構(gòu)建平等地處理了各個(gè)計(jì)算機(jī)地位的問題，無(wú)縫銜接了資源共享。

5 ?計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 ?專用化趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，對(duì)移動(dòng)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展起到了較大程度的促進(jìn)作用。因此，對(duì)操作系統(tǒng)的專用化提出了更高要求，需要合理分類各個(gè)部分，促使工作效率得到提升，各個(gè)區(qū)域的發(fā)展水平得到深化。未來的發(fā)展中，專用的通信設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)。雖然嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)十分類似，但是會(huì)獨(dú)立于其他領(lǐng)域。在人們的生活應(yīng)用中，利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)即可管理控制家中所有電器，有效互聯(lián)互通家庭電器，從而更大程度地方便人們的生活。

5.2 ?小型化趨勢(shì)

過去的計(jì)算機(jī)體型十分龐大，之后逐步縮小，筆記本電腦、掌上電腦等開始出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)也是如此，目前通用操作系統(tǒng)依然有較大的規(guī)模，存在著諸多的弊端。在未來的發(fā)展中，為了滿足人們的多樣化需求，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的規(guī)模將會(huì)日趨減小。特別是納米技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，更是促進(jìn)了操作系統(tǒng)小型化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

5.3 ?網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

在人們的生活和工作中，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為重要的組成部分。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源共享的依賴性將會(huì)逐步增強(qiáng)。未來發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)操作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)，能夠更加高效地共享網(wǎng)絡(luò)資源。

5.4 ?安全性和多樣化趨勢(shì)

在各種因素的綜合影響下，計(jì)算機(jī)很容易出現(xiàn)安全問題，進(jìn)而威脅用戶的信息安全。為了規(guī)避安全問題，大力改進(jìn)和完善了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其安全性日趨提升。在未來的發(fā)展中，依然要充分重視計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安全性，充分防范各種病毒，避免損害用戶和社會(huì)的利益。此外，用戶需求的多樣化發(fā)展也將會(huì)增強(qiáng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的多樣化特征，使不同用戶的差異化需求得到滿足。

5.5 ?便攜化趨勢(shì)

虛擬技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)便攜化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。在未來的發(fā)展中，可以以文件形式處理計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，在其他計(jì)算機(jī)上也能方便地應(yīng)用。但我國(guó)目前的虛擬機(jī)規(guī)模較大，需要進(jìn)行深化研究。

6 ?結(jié) ?論

綜上所述，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)于計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行以及用戶各種需求的滿足具有較大的幫助和意義。雖然計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)僅僅經(jīng)過了40多年的發(fā)展時(shí)間，但是已經(jīng)取得了非常大的成績(jī)。在未來發(fā)展中，人們對(duì)計(jì)算機(jī)將會(huì)有更多、更高的需求，所以就需要隨之革新、完善和發(fā)展計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，使用戶的需求得到充分滿足。相關(guān)人員要深化研究，大力革新技術(shù)，為我國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)的整體發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量。

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作者簡(jiǎn)介：韓宇（1995.02-），男，漢族，山西大同人，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。