3.1.1 操作系统的发展

纵观计算机的发展历史，操作系统伴随计算机硬件系统经历了从无到有、从简到繁的发展过程。起初，操作系统只提供简单的工作排序服务，后因硬件设施不断更新，而渐渐发生演化。发展至今，操作系统已种类繁多，可以满足不同硬件环境的需求。

1．20世纪50年代

将作业按照一定的特点进行分批，之后成批地提交给计算机系统，由计算机处理这一批作业并输出结果，这样的操作称为批处理。批处理可以有效减少作业建立和结束过程中的时间浪费。按照内存中可以存放、处理的作业数，批处理系统可以分为单道批处理系统和多道批处理系统。

20世纪50年代第二代晶体管计算机问世，为了提高计算机系统的利用率，使其连续运行以减少机器的空闲时间，出现了单道批处理系统。单道批处理系统的工作方式是计算机操作员把一批作业输入磁带中，系统中的监督程序会将磁带上的第一个作业装入内存并运行，当该作业处理完成时，监督程序把磁带上的第二个作业调入内存并运行，重复上述步骤直至完成磁带上的全部作业。由于内存每次只加载运行一个作业，所以这种批处理系统被称作单道批处理系统。

由于单道批处理系统的内存中每次仅有一个作业，这致使系统中的资源不能被充分利用，为解决资源的利用率问题，出现了多道批处理系统。如图3-1所示，多道批处理系统的内存可同时容纳多个作业，如果正在执行的作业由于某些原因被暂停，那么内存中的另一个作业会被执行。多道批处理系统提高了计算机的资源利用率和系统吞吐量，但也存在一定的局限，如无交互能力，用户一旦把作业交给系统，那么作业在被执行完成之前，用户不能对作业进行任何交互。

图3-1 多道批处理作业过程

2．20世纪60年代

随着计算机硬件系统的性能不断提高，20世纪60年代出现了分时系统，即一台主机上连接多个终端，允许多个用户共享主机资源，内存中也可同时装入多个作业。分时系统的工作方式是将CPU的时间划分成若干个时间片，当连接主机的多个用户终端提出请求时，系统采用时间片轮转的方式处理用户请求，并通过交互方式向用户显示运行结果。若作业在划分的时间片内无法执行完成，那么处理器会暂停执行该作业并开始执行下一个作业，未执行完成的作业会在下一轮继续执行。

实时系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在一定时间范围内处理好该事件，并控制协调所有实时任务的运行。实时系统在生活中比较常见，主要包括实时信息处理系统和实时过程处理系统，我们常用的订票系统、银行事务处理系统都是实时信息处理系统，这类系统在保密性、安全性等方面的要求较高；航天控制、交通控制、工业生产自动控制等系统都是实时过程处理系统，这类系统对安全性、可靠性等方面的要求极高。

3．20世纪80年代

20世纪80年代家用计算机开始普及，之后用户不同的需求使操作系统更加多样化，同时操作系统的能力也越来越强大，出现了个人计算机操作系统、嵌入式操作系统和分布式操作系统等。个人计算机操作系统伴随个人计算机的出现而诞生，这类操作系统给用户提供了较多的支持和较方便的使用接口。嵌入式操作系统是用于嵌入式智能芯片的操作系统，它的用途十分广泛，具有系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性等特点。分布式操作系统主要负责管理分布式系统资源处理和控制分布式程序运行，它通过网络将计算机连接在一起以实现对分散资源的管理等，因此，分布式操作系统具有极高的运算能力。