操作系統的發展現狀 江蘇教育學院 12計轉本班1220520033 馮倩 摘要 操作系統的主要功能是管理計算機系統的全部硬件資源、軟件資源以及數據資源；控制程序運行；改善人機界面；為其它應用軟件提供支持等。使得計算機系統所有資源最大限度的發揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務界面。操作系統是計算機系統的內核與基石，背負著很多基本事務，比如：管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出設備、操作網絡與管理文件系統等。操作系統是一個龐大的管理控制程序，大致包括5個方面的管理功能：進程與處理機管理、作業管理、存儲管理、設備管理、文件管理。關鍵詞： 操作系統（OS）正文一：操作系統的產生與發展歷程 自從1946年2月14日第一臺計算機ENIAC產生以來，在計算機用戶與計算機系統之間起著橋梁作用的操作系統（Operating System,OS）也開始了其漫長的征程，經歷了人工操作方式、脫機輸入/輸出（Off-Line I/O方式）、單道批處理系統（Simple Batch Processing System）、多道批處理系統（1Multiprogrammed Batch Processing System）分時系統（Time- Sharing System）以及實時系統（Real-Time System）的發展歷程，并且即將迎來網絡OS、分布式OS、嵌入式OS以及并行OS的時代，OS的發展前景是我們難以預測的。 OS是由于客觀需要而產生的，它伴隨計算機技術本身及其應用的發展而逐步發展和不斷完善，它的功能由弱到強，在計算機系統中的地位不斷提高。如今它已經成為計算機系統的核心。1975年美國Microsoft(微軟)公司生產出世界上最早的操作系統MS-DOS（Microsoft Disk Operating System，磁盤操作系統），短短不到40年的時間OS發展可以說是飛速的。在這40年中，OS強大的管理功能（包括對處理機、存儲器、計算機設備以及文件的管理），為計算機系統內部多道程序的運行提供了良好的運行環境，保證了多道程序有條不紊、高效地運行。最大程度的提高了系統中各種資源的利用率，方便了用戶的使用，受到了計算機用戶的廣泛青睞。二：操作系統的分類根據應用領域，操作系統可分為桌面操作系統、服務器操作系統、主機操作系統、嵌入式操作系統。目前微機上常見的操作系統有DOS、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、等。三：操作系統的特點 現在市場上流行的OS主要美國微軟（Microsoft）的Windows 2003、Windows 、XP以及剛剛誕生的Windows 7、Linux以及UNIX操作系統。我們暫且不論他是什么品牌的OS，可以看出他們各有千秋的同時又有一些共同的特點：1并發性（Concurrence）。所謂并發性是指兩個或兩個以上的事件在同一時間間隔內發生。在多道程序環境下，并發性是指宏觀上在一段時間內有多到程序在同時運行，這樣的系統就是并發系。尤其是在引入了多道批處理系統之后，OS具有調度和處理多個程序同時執行的能力。多道程序都啟動執行，但并未真正的同時進行。在系統內部，多個程序是交替使用系統資源來達到“并行”的，由于交替的時間很短（以納秒甚至微秒為單位），所以在宏觀上給用戶一種“同時”進行的感覺，這就是現代OS所謂的“多任務”。這樣做的目的是OS調度并發程序執行，使得計算機多個部件同時運行。比如，CPU和磁盤是不同的物理部件，可以讓一個程序在CPU上執行，而另一個程序則向磁盤寫數據，等待執行。發揮并發性能夠消除計算機系統之中硬件的相互等待，節省時間，有效的改善資源利用率，也就提高了計算機系統的效率。2.共享性（Sharing）。共享性是OS的另外一個重要的特性，指計算機系統中的資源可以被多個并發執行的程序共同使用，而不是被某個程序單獨使用。比如，向每一個程序都一次性的提供所需的全部資源，不但浪費，而且是不可能的，出于經濟上的考慮，最現實的辦法就是資源共享，即讓系統程序和應用程序共用一套系統資源。共享性是計算機系統并發性的必然結果。資源共享的方式主要有互斥共享和同時訪問兩種。共享主要是指對計算機硬件的共享，比如，有多個程序現在都需要使用某一外部資源（硬件），硬件是不會拒絕計算機的請求的，但是我們知道同一硬件在同一時刻是不會執行多項任務的，但是計算機的請求又不能拒絕 ，所以只有采用排隊等待的方式，按照“FIFO”的原則來一一實現計算機的請求。同時共享就是我前面所闡述的所謂的“多任務”。并發性和共享性是當前計算機系統最基本的兩個特征，彼此互為存在的條件。一方面，資源共享是以程序（進程）的并發執行為條件的，若系統不允許并發執行，自然不存在資源共享問題。另一方面，若系統不能對資源共享實現有效的管理，協調好諸進程對共享資源的訪問，也必然會影響程序并發執行的程度，甚至根本無法并發執行。3.虛擬性（Virtual）。計算機OS中所謂的“虛擬性”是指通過某種技術把一個物理實體變成若干個邏輯上的對應物。在OS中利用了很多種虛擬技術，分別用來實現虛擬機處理、內存、虛擬、虛擬外部設備和虛擬信道等。此外，還可以把一條物理信道虛擬為多條邏輯信道（虛信道）。4異步性（Asynchronism）。又稱隨機性，在多道程序環境中允許多道程序的并發執行。由于資源有限而程序眾多，每個程序的執行并非是“一氣呵成”的，而是“走走停停”的。所以說并發程序實際上是以異步的方式運行的，異步性會給系統帶來潛在的危險，有可能導致并發程序的執行產生和時間有關的錯誤。但是OS必須保證，只要運行環境相同，多次運行同一程序，都會獲得完全相同的計算結果。四：操作系統的基本功能： 基于上述OS的特征，OS的基本功能主要有以下幾點： 1. 處理機管理功能 處理機是計算機系統中最為稀有和寶貴的資源，應該最大限度的提高其利用率。可以采用多道程序設計技術，讓多個作業同時進行，解決處理機的調度、分配和回收等問題。處理機的管理功能主要包括對進程控制、進程同步、進程通信以及進程調度等方面。2. 存儲器管理功能 存儲器管理的主要任務是為多道程序運行提供良好的環境，提高存儲空間的利用率，方便用戶使用存儲器。為此，存儲器管理應具有以下功能：內存分配、內存保護、地址映射以及內存擴充等方面。 3. 設備管理功能 設備管理的主要任務是：管理各種外部設備，完成用戶所提出的I/O請求；加快數據傳輸速度，發揮設備的并行性，提高設備的利用率；提供設備驅動程序和中斷處理程序動程序，為用戶隱藏硬件操作細節，提供簡單的設備使用方法。設備管理功能應具有：緩沖設備、設備分配、設備處理以及虛擬設備等方面。4. 文件管理功能 文件管理主要是針對信息的管理，在OS中配置文件系統，主要任務是對用戶文件和系統文件進行有效的管理，實現按名存取；實現文件的共享、保護和保密，保證文件的安全性；向用戶提供一套能夠方便地使用文件的操作和命令。為此，文件管理應具有：文件存儲空間的管理、文件目錄的管理、文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護等方面。 5.用戶接口功能 為了使用戶能夠靈活、方便的使用計算機硬件和系統所提供的服務，OS向用戶提供了一組使用其功能的手段，即用戶接口。通過接口可以方便地調用OS的功能，有效的組織作業及其處理流程，使整個計算機系統高效的運行。用戶接口應具有：命令接口、程序接口和圖形接口等方面。 五：操作系統未來的發展方向：OS近40年的發展速度也讓我們看到了它的未來，隨著使用電腦的人越來越多，這就勢必要求OS為用戶提供更方便的人機交互方式。由于對計算機資源利用率的要求不斷提高和計算機體系結構的不斷完善系，還有硬件設備的不斷發展，這都成為促使OS進一步發展的動力。我認為OS未來的發展方向主要有以下幾個方面： 1. 網絡操作系統 網絡技術的發展是大家有目共睹的，但是計算機網絡系統除了硬件還需要有軟件系統，只有二者很好的結合才能構成計算機網絡的基礎平臺。OS作為最重要的系統軟件，網絡操作系統是用戶與計算機網絡之間的一個接口，除了具備通常的操作系統所應該具有的功能之外，還應該具有聯網功能，支持網絡系統結構和各種網絡通信協議，提供各種網絡互聯功能，支持有效安全的數據傳輸。隨著網絡技術的不斷發展，新的網絡操作系統還會不斷的出現，用戶將會有更大的選擇空間。 2. 分布式操作系統 通過高速互連網絡將許多臺計算機連接起來形成一個統一的計算機系統，可以獲得極高的運算能力及廣泛的數據共享，這種系統被稱作分布式系統。分布式操作系統的特征是：統一性，即它是一個統一的操作系統；共享性，即所有的分布式系統中的資源是共享的；透明性，其含義是用戶并不知道分布式系統是運行在多臺計算機上，在用戶眼里整個分布式系統像是一臺計算機，對用戶來講是透明的；自治性，即處于分布式系統的多個主機都可獨立工作。 3. 嵌入式操作系統 所謂嵌入式操作系統就是指嵌入式系統中的操作系統，嵌入式智能芯片是運行在嵌入式智能芯片環境中，對整個智能芯片以及它所操作控制的各種部件裝置等資源進行統一協調部件裝置源進行統一協調、調度、指揮和控制的系統軟件，自從嵌入式操作系統誕生以來，它以