操作系统发展史

目录

• 一 .操作系统
• 二.操作系统发展史
• 三.多道技术
  • 3.1单道程序的运行过程：
  • 3.2多道程序的运行过程：
• 四.进程理论
  • 4.1进程发展史 并发与并行
  • 4.2进程发展史 同步与异步
  • 4.3进程发展史 阻塞与非阻塞

eg：
1.什么是操作系统：操作系统（operation system，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

2.操作系统的定义：操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统可以对计算机系统的各项资源板块开展调度工作，运用计算机操作系统可以减少人工资源分配的工作强度。

一 .操作系统

计算的操作系统对于计算机可以说是十分重要的，从使用者角度来说，操作系统可以对计算机系统的各项资源板块开展调度工作，其中包括软硬件设备、数据信息等，运用计算机操作系统可以减少人工资源分配的工作强度，使用者对于计算的操作干预程度减少，计算机的智能化工作效率就可以得到很大的提升。

其次在资源管理方面，如果由多个用户共同来管理一个计算机系统，那么可能就会有冲突矛盾存在于两个使用者的信息共享当中。为了更加合理的分配计算机的各个资源板块，协调计算机系统的各个组成部分，就需要充分发挥计算机操作系统的职能，对各个资源板块的使用效率和使用程度进行一个最优的调整，使得各个用户的需求都能够得到满足。

最后，操作系统在计算机程序的辅助下，可以抽象处理计算系统资源提供的各项基础职能，以可视化的手段来向使用者展示操作系统功能，减低计算机的使用难度。

二.操作系统发展史

1.1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期，还未出现操作系统，计算机工作采用手工操作方式。

'手工操作方式（穿孔卡片形式）'
程序员将对应用程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机，然后启动输入机把程序和数据输入计算机内存，接着通过控制台开关启动程序针对数据运行；计算完毕，打印机输出计算结果；用户取走结果并卸下纸带（或卡片）后，才让下一个用户上机。

手工操作方式两个特点：
1: 用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。
2: CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。

20世纪50年代后期，出现人机矛盾：手工操作的慢速度和计算机的高速度之间形成了尖锐矛盾，手工操作方式已严重损害了系统资源的利用率（使资源利用率降为百分之几，甚至更低），不能容忍。唯一的解决办法：只有摆脱人的手工操作，实现作业的自动过渡。这样就出现了成批处理。

'批处理系统'：加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业（这作业包括程序、数据和命令）。

'脱机批处理系统'
为克服与缓解：高速主机与慢速外设的矛盾，提高CPU的利用率，又引入了脱机批处理系统，即输入/输出脱离主机控制

这种方式的显著特征是：增加一台不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道的卫星机。

其功能是：
（1）从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上。
（2）从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。

这样，主机不是直接与慢速的输入/输出设备打交道，而是与速度相对较快的磁带机发生关系，有效缓解了主机与设备的矛盾。主机与卫星机可并行工作，二者分工明确，可以充分发挥主机的高速计算能力。
脱机批处理系统:20世纪60年代应用十分广泛，它极大缓解了人机矛盾及主机与外设的矛盾。IBM-7090/7094：配备的监督程序就是脱机批处理系统，是现代操作系统的原型。
不足：每次主机内存中仅存放一道作业，每当它运行期间发出输入/输出（I/O）请求后，高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态，致使CPU空闲。

为改善CPU的利用率，又引入了多道程序系统。

三.多道技术

所谓多道技术：就是指允许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序

3.1单道程序的运行过程：

在A程序计算时，I/O空闲， A程序I/O操作时，CPU空闲（B程序也是同样）；必须A工作完成后，B才能进入内存中开始工作，两者是串行的，全部完成共需时间=T1+T2

3.2多道程序的运行过程：

将A、B两道程序同时存放在内存中，它们在系统的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上运行：当A程序因请求I/O操作而放弃CPU时，B程序就可占用CPU运行，这样 CPU不再空闲，而正进行A I/O操作的I/O设备也不空闲，显然，CPU和I/O设备都处于“忙”状态，大大提高了资源的利用率，从而也提高了系统的效率，A、B全部完成所需时间<<T1+T2

四.进程理论

进程：正在进行的一个过程或者说一个任务。而负责执行任务则是cpu。
程序：仅仅只是一堆代码而已，而进程指的是程序的运行过程。

4.1进程发展史 并发与并行

无论是并行还是并发，在用户看来都是'同时'运行的，不管是进程还是线程，都只是一个任务而已，真是干活的是cpu，cpu来做这些任务，而一个cpu同一时刻只能执行一个任务

并发：即看起来是同时运行。单个cpu+多道技术就可以实现并发，是伪并行

并行：真正意义上同时运行，只有具备多个cpu才能实现并行

4.2进程发展史 同步与异步

同步与异步通常用来形容方法的调用：

同步：同步方法表明一旦开始，调用者必须等待方法执行完成，才能继续执行后续的方法

异步：异步方法表明一旦开始，立即返回，调用者无需等待其中方法执行完成，就可以接续执行后续方法

4.3进程发展史 阻塞与非阻塞

阻塞和非阻塞指的是调用者（程序）在等待返回结果（或输入）时的状态

阻塞时：在调用结果返回前，当前线程会被挂起，并在得到结果之后返回

非阻塞时：如果不能立刻得到结果，则该调用者不会阻塞当前线程。因此对应非阻塞的情况，调用者需要定时轮询查看处理状态。