操作系统（一）操作系统历史：从标准函数库到云计算

操作系统的发展的推动因素：硬件成本的不断下降(CPU、内存等)、计算机功能和复杂性的不断变化(批处理、多道程序设计、分时、网络等)、操作系统需要维护自身安全(和攻击者"黑客"之间的博弈)

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状态机操作系统

第一阶段：SOSC——单一操作员单一控制终端

第二阶段：批处理操作系统

第三阶段：多道批处理操作系统

第四阶段：分时操作系统

第五阶段：现代操作系统

操作系统未来的发展趋势

早期的操作系统原型就是一些独立的库函数

状态机操作系统

第一阶段：SOSC——单一操作员单一控制终端

这一阶段被称为单一操作员单一控制终端(SOSC,single operator single console)的操作系统，操作系统本身只由一组标准库函数组成。

用户输入命令，操作系统执行对应库函数，"拨一下动一下"，操作系统“等”人输入命令。

操作系统：库函数集合

特点：只提供基本功能，满足人机交互。不支持并发和多道程序运行。

缺点：计算机等人，人的动作太慢

第二阶段：纸带编程——批处理操作系统

批处理：.bak的批处理命令

用户将要执行的命令打印在纸带上，由工作人员交给计算机一批一批的处理。并由操作系统的“批处理监视器”控制程序的开始和结束。

操作系统：库函数集合(支持程序执行) + 批处理监视器(控制程序执行)

特点：纸带上的命令们被加载到磁带中，操作系统根据顺序“挨个”调用函数执行，将结果写在另一个磁带上，由打印机打印到纸带。

文件概念的产生：为了区分加载到磁带上的多个用户程序，采用文件这个抽象概念进行隔离。

第三阶段：多道批处理操作系统

批处理OS中CPU和IO是串行的，用户指令从磁带读入的时候，IO工作，CPU需要等待IO完成，造成了CPU的浪费。

操作系统：内存管理（进程空间隔离和保护）、IO管理（CPU和磁盘操作并发）、CPU调度（多进程并发）、程序执行（库函数+监控）

特点：将多个程序同时加载到内存中执行，CPU和IO并行。

这一阶段同时产生了内存分段管理技术

第四阶段：分时操作系统 & 实时操作系统

分时操作系统

前期操作系统都有一个弊端：用户程序编写在纸带上交给管理员运行，运行结果再由管理员用纸带返回给用户——用户等待周期长，无法及时获知程序执行结果。

特点：多台IO终端同时连在计算机上，计算机在所有连接的终端用户间进行分时。时间到了，就切换到下一个进程。

需要公平的管理CPU时间。

池化、互斥、进程通信等机制相继出现。

分时+多道程序设计，出现了竞争、通信、死锁、保护等新功能，操作系统越来越复杂。

注：多道批处理操作系统的并发主要体现在CPU和IO并发上，分时操作系统的并发就是 CPU和IO并发+多进程并发（分时）

实时操作系统

实时操作系统：系统反应具有时序可预测性的系统。

时序可预测性：所有任务在规定时间内完成。

注：区分“反应快”和“反应可预测”，满足前者的不一定是实时操作系统，但实时操作系统通常具有“反应快”这个特点。即“反应快通常是系统具有时序可预测性的结果”。

软实时系统和硬实时系统：前者系统在规定时间内未响应的结果可承受，比如流水装配线，后者不行，比如导弹防卫系统。

第五阶段：现代操作系统

个人机操作系统，DOS、Windows、UNIX、Linux等开放式主机操作系统出现。用户可以独享一台计算机的功能。硬件成本下降。

网络的出现，触发了网络操作系统和分布式操作系统。

操作系统未来的发展趋势

普适计算、云计算、移动计算、大数据计算等。