操作系統(tǒng)并不是和計算機硬件一起誕生的，下面由學習啦小編為大家整理了計算機操作系統(tǒng)發(fā)展歷程的相關知識，希望對大家有幫助!

　　計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程一、手工操作(無操作系統(tǒng))

　　1946年第一臺計算機誕生--20世紀50年代中期，還未出現(xiàn)操作系統(tǒng)，計算機工作采用手工操作方式。

　　程序員將對應于程序和數(shù)據(jù)的已穿孔的紙帶(或卡片)裝入輸入機，然后啟動輸入機把程序和數(shù)據(jù)輸入計算機內(nèi)存，接著通過控制臺開關啟動程序針對數(shù)據(jù)運行;計算完畢，打印機輸出計算結果;用戶取走結果并卸下紙帶(或卡片)后，才讓下一個用戶上機。

　　手工操作方式兩個特點：(1)用戶獨占全機。不會出現(xiàn)因資源已被其他用戶占用而等待的現(xiàn)象，但資源的利用率低。(2)CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。

　　20世紀50年代后期，出現(xiàn)人機矛盾：手工操作的慢速度和計算機的高速度之間形成了尖銳矛盾，手工操作方式已嚴重損害了系統(tǒng)資源的利用率(使資源利用率降為百分之幾，甚至更低)，不能容忍。唯一的解決辦法：只有擺脫人的手工操作，實現(xiàn)作業(yè)的自動過渡。這樣就出現(xiàn)了成批處理。

　　計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程二、批處理系統(tǒng)

　　批處理系統(tǒng)：加載在計算機上的一個系統(tǒng)軟件，在它的控制下，計算機能夠自動地、成批地處理一個或多個用戶的作業(yè)(這作業(yè)包括程序、數(shù)據(jù)和命令)。

　　聯(lián)機批處理系統(tǒng)

　　首先出現(xiàn)的是聯(lián)機批處理系統(tǒng)，即作業(yè)的輸入/輸出由CPU來處理。

　　主機與輸入機之間增加一個存儲設備——磁帶，在運行于主機上的監(jiān)督程序的自動控制下，計算機可自動完成：成批地把輸入機上的用戶作業(yè)讀入磁帶，依次把磁帶上的用戶作業(yè)讀入主機內(nèi)存并執(zhí)行并把計算結果向輸出機輸出。完成了上一批作業(yè)后，監(jiān)督程序又從輸入機上輸入另一批作業(yè)，保存在磁帶上，并按上述步驟重復處理。

　　監(jiān)督程序不停地處理各個作業(yè)，從而實現(xiàn)了作業(yè)到作業(yè)的自動轉(zhuǎn)接，減少了作業(yè)建立時間和手工操作時間，有效克服了人機矛盾，提高了計算機的利用率。

　　但是，在作業(yè)輸入和結果輸出時，主機的高速CPU仍處于空閑狀態(tài)，等待慢速的輸入/輸出設備完成工作： 主機處于“忙等”狀態(tài)。

　　脫機批處理系統(tǒng)

　　為克服與緩解：高速主機與慢速外設的矛盾，提高CPU的利用率，又引入了脫機批處理系統(tǒng)，即輸入/輸出脫離主機控制。

　　這種方式的顯著特征是：增加一臺不與主機直接相連而專門用于與輸入/輸出設備打交道的衛(wèi)星機。

　　其功能是：

　　(1)從輸入機上讀取用戶作業(yè)并放到輸入磁帶上。

　　(2)從輸出磁帶上讀取執(zhí)行結果并傳給輸出機。

　　這樣，主機不是直接與慢速的輸入/輸出設備打交道，而是與速度相對較快的磁帶機發(fā)生關系，有效緩解了主機與設備的矛盾。主機與衛(wèi)星機可并行工作，二者分工明確，可以充分發(fā)揮主機的高速計算能力。

　　脫機批處理系統(tǒng):20世紀60年代應用十分廣泛，它極大緩解了人機矛盾及主機與外設的矛盾。IBM-7090/7094：配備的監(jiān)督程序就是脫機批處理系統(tǒng)，是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的原型。

　　不足：每次主機內(nèi)存中僅存放一道作業(yè)，每當它運行期間發(fā)出輸入/輸出(I/O)請求后，高速的CPU便處于等待低速的I/O完成狀態(tài)，致使CPU空閑。

　　為改善CPU的利用率，又引入了多道程序系統(tǒng)。

　　計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程三、多道程序系統(tǒng)

　　多道程序設計技術所謂多道程序設計技術，就是指允許多個程序同時進入內(nèi)存并運行。即同時把多個程序放入內(nèi)存，并允許它們交替在CPU中運行，它們共享系統(tǒng)中的各種硬、軟件資源。當一道程序因I/O請求而暫停運行時，CPU便立即轉(zhuǎn)去運行另一道程序。

　　單道程序的運行過程：

　　在A程序計算時，I/O空閑， A程序I/O操作時，CPU空閑(B程序也是同樣);必須A工作完成后，B才能進入內(nèi)存中開始工作，兩者是串行的，全部完成共需時間=T1+T2。

　　多道程序的運行過程：

　　將A、B兩道程序同時存放在內(nèi)存中，它們在系統(tǒng)的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上運行：當A程序因請求I/O操作而放棄CPU時，B程序就可占用CPU運行，這樣 CPU不再空閑，而正進行A I/O操作的I/O設備也不空閑，顯然，CPU和I/O設備都處于“忙”狀態(tài)，大大提高了資源的利用率，從而也提高了系統(tǒng)的效率，A、B全部完成所需時間<<T1+T2。

　　多道程序設計技術不僅使CPU得到充分利用，同時改善I/O設備和內(nèi)存的利用率，從而提高了整個系統(tǒng)的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量(單位時間內(nèi)處理作業(yè)(程序)的個數(shù))，最終提高了整個系統(tǒng)的效率。

　　單處理機系統(tǒng)中多道程序運行時的特點：

　　(1)多道：計算機內(nèi)存中同時存放幾道相互獨立的程序;

　　(2)宏觀上并行：同時進入系統(tǒng)的幾道程序都處于運行過程中，即它們先后開始了各自的運行，但都未運行完畢;

　　(3)微觀上串行：實際上，各道程序輪流地用CPU，并交替運行。

　　多道程序系統(tǒng)的出現(xiàn)，標志著操作系統(tǒng)漸趨成熟的階段，先后出現(xiàn)了作業(yè)調(diào)度管理、處理機管理、存儲器管理、外部設備管理、文件系統(tǒng)管理等功能。

　　多道批處理系統(tǒng)

　　20世紀60年代中期，在前述的批處理系統(tǒng)中，引入多道程序設計技術后形成多道批處理系統(tǒng)(簡稱：批處理系統(tǒng))。

　　它有兩個特點：

　　(1)多道：系統(tǒng)內(nèi)可同時容納多個作業(yè)。這些作業(yè)放在外存中，組成一個后備隊列，系統(tǒng)按一定的調(diào)度原則每次從后備作業(yè)隊列中選取一個或多個作業(yè)進入內(nèi)存運行，運行作業(yè)結束、退出運行和后備作業(yè)進入運行均由系統(tǒng)自動實現(xiàn)，從而在系統(tǒng)中形成一個自動轉(zhuǎn)接的、連續(xù)的作業(yè)流。

　　(2)成批：在系統(tǒng)運行過程中，不允許用戶與其作業(yè)發(fā)生交互作用，即：作業(yè)一旦進入系統(tǒng)，用戶就不能直接干預其作業(yè)的運行。

　　批處理系統(tǒng)的追求目標：提高系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，以及作業(yè)流程的自動化。批處理系統(tǒng)的一個重要缺點：不提供人機交互能力，給用戶使用計算機帶來不便。雖然用戶獨占全機資源，并且直接控制程序的運行，可以隨時了解程序運行情況。但這種工作方式因獨占全機造成資源效率極低。

　　一種新的追求目標：既能保證計算機效率，又能方便用戶使用計算機。 20世紀60年代中期，計算機技術和軟件技術的發(fā)展使這種追求成為可能。

　　計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程四、分時系統(tǒng)

　　由于CPU速度不斷提高和采用分時技術，一臺計算機可同時連接多個用戶終端，而每個用戶可在自己的終端上聯(lián)機使用計算機，好象自己獨占機器一樣。

　　分時技術：把處理機的運行時間分成很短的時間片，按時間片輪流把處理機分配給各聯(lián)機作業(yè)使用。

　　若某個作業(yè)在分配給它的時間片內(nèi)不能完成其計算，則該作業(yè)暫時中斷，把處理機讓給另一作業(yè)使用，等待下一輪時再繼續(xù)其運行。由于計算機速度很快，作業(yè)運行輪轉(zhuǎn)得很快，給每個用戶的印象是，好象他獨占了一臺計算機。而每個用戶可以通過自己的終端向系統(tǒng)發(fā)出各種操作控制命令，在充分的人機交互情況下，完成作業(yè)的運行。

　　具有上述特征的計算機系統(tǒng)稱為分時系統(tǒng)，它允許多個用戶同時聯(lián)機使用計算機。特點：

　　(1)多路性。若干個用戶同時使用一臺計算機。微觀上看是各用戶輪流使用計算機;宏觀上看是各用戶并行工作。

　　(2)交互性。用戶可根據(jù)系統(tǒng)對請求的響應結果，進一步向系統(tǒng)提出新的請求。這種能使用戶與系統(tǒng)進行人機對話的工作方式，明顯地有別于批處理系統(tǒng)，因而，分時系統(tǒng)又被稱為交互式系統(tǒng)。

　　(3)獨立性。用戶之間可以相互獨立操作，互不干擾。系統(tǒng)保證各用戶程序運行的完整性，不會發(fā)生相互混淆或破壞現(xiàn)象。

　　(4)及時性。系統(tǒng)可對用戶的輸入及時作出響應。分時系統(tǒng)性能的主要指標之一是響應時間，它是指：從終端發(fā)出命令到系統(tǒng)予以應答所需的時間。

　　分時系統(tǒng)的主要目標：對用戶響應的及時性，即不至于用戶等待每一個命令的處理時間過長。分時系統(tǒng)可以同時接納數(shù)十個甚至上百個用戶，由于內(nèi)存空間有限，往往采用對換(又稱交換)方式的存儲方法。即將未“輪到”的作業(yè)放入磁盤，一旦“輪到”，再將其調(diào)入內(nèi)存;而時間片用完后，又將作業(yè)存回磁盤(俗稱“滾進”、“滾出“法)，使同一存儲區(qū)域輪流為多個用戶服務。

　　多用戶分時系統(tǒng)是當今計算機操作系統(tǒng)中最普遍使用的一類操作系統(tǒng)。

　　計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程五、實時系統(tǒng)

　　雖然多道批處理系統(tǒng)和分時系統(tǒng)能獲得較令人滿意的資源利用率和系統(tǒng)響應時間，但卻不能滿足實時控制與實時信息處理兩個應用領域的需求。于是就產(chǎn)生了實時系統(tǒng)，即系統(tǒng)能夠及時響應隨機發(fā)生的外部事件，并在嚴格的時間范圍內(nèi)完成對該事件的處理。

　　實時系統(tǒng)在一個特定的應用中常作為一種控制設備來使用。實時系統(tǒng)可分成兩類：

　　(1)實時控制系統(tǒng)。當用于飛機飛行、導彈發(fā)射等的自動控制時，要求計算機能盡快處理測量系統(tǒng)測得的數(shù)據(jù)，及時地對飛機或?qū)椷M行控制，或?qū)⒂嘘P信息通過顯示終端提供給決策人員。當用于軋鋼、石化等工業(yè)生產(chǎn)過程控制時，也要求計算機能及時處理由各類傳感器送來的數(shù)據(jù)，然后控制相應的執(zhí)行機構。

　　(2)實時信息處理系統(tǒng)。當用于預定飛機票、查詢有關航班、航線、票價等事宜時，或當用于銀行系統(tǒng)、情報檢索系統(tǒng)時，都要求計算機能對終端設備發(fā)來的服務請求及時予以正確的回答。此類對響應及時性的要求稍弱于第一類。

　　實時操作系統(tǒng)的主要特點：

　　(1)及時響應。每一個信息接收、分析處理和發(fā)送的過程必須在嚴格的時間限制內(nèi)完成。

　　(2)高可靠性。需采取冗余措施，雙機系統(tǒng)前后臺工作，也包括必要的保密措施等。

　　計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程六、通用操作系統(tǒng)

　　操作系統(tǒng)的三種基本類型：多道批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)。

　　通用操作系統(tǒng)：具有多種類型操作特征的操作系統(tǒng)?？梢酝瑫r兼有多道批處理、分時、實時處理的功能，或其中兩種以上的功能。

　　例如：實時處理+批處理=實時批處理系統(tǒng)。首先保證優(yōu)先處理實時任務，插空進行批處理作業(yè)。常把實時任務稱為前臺作業(yè)，批作業(yè)稱為后臺作業(yè)。

　　再如：分時處理+批處理=分時批處理系統(tǒng)。即：時間要求不強的作業(yè)放入“后臺”(批處理)處理，需頻繁交互的作業(yè)在“前臺”(分時)處理，處理機優(yōu)先運行“前臺”作業(yè)。

　　從上世紀60年代中期，國際上開始研制一些大型的通用操作系統(tǒng)。這些系統(tǒng)試圖達到功能齊全、可適應各種應用范圍和操作方式變化多端的環(huán)境的目標。但是，這些系統(tǒng)過于復雜和龐大，不僅付出了巨大的代價，且在解決其可靠性、可維護性和可理解性方面都遇到很大的困難。相比之下，UNIX操作系統(tǒng)卻是一個例外。這是一個通用的多用戶分時交互型的操作系統(tǒng)。它首先建立的是一個精干的核心，而其功能卻足以與許多大型的操作系統(tǒng)相媲美，在核心層以外，可以支持龐大的軟件系統(tǒng)。它很快得到應用和推廣，并不斷完善，對現(xiàn)代操作系統(tǒng)有著重大的影響。

　　至此，操作系統(tǒng)的基本概念、功能、基本結構和組成都已形成并漸趨完善。

　　計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程七、操作系統(tǒng)的進一步發(fā)展

　　進入20世紀80年代，大規(guī)模集成電路工藝技術的飛躍發(fā)展，微處理機的出現(xiàn)和發(fā)展，掀起了計算機大發(fā)展大普及的浪潮。一方面迎來了個人計算機的時代，同時又向計算機網(wǎng)絡、分布式處理、巨型計算機和智能化方向發(fā)展。于是，操作系統(tǒng)有了進一步的發(fā)展，如：個人計算機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等。

　　個人計算機操作系統(tǒng)

　　個人計算機上的操作系統(tǒng)是聯(lián)機交互的單用戶操作系統(tǒng)，它提供的聯(lián)機交互功能與通用分時系統(tǒng)提供的功能很相似。由于是個人專用，因此一些功能會簡單得多。然而，由于個人計算機的應用普及，對于提供更方便友好的用戶接口和豐富功能的文件系統(tǒng)的要求會愈來愈迫切。

　　網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

　　計算機網(wǎng)絡：通過通信設施，將地理上分散的、具有自治功能的多個計算機系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)信息交換、資源共享、互操作和協(xié)作處理的系統(tǒng)。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)：在原來各自計算機操作系統(tǒng)上，按照網(wǎng)絡體系結構的各個協(xié)議標準增加網(wǎng)絡管理模塊，其中包括：通信、資源共享、系統(tǒng)安全和各種網(wǎng)絡應用服務。

　　分布式操作系統(tǒng)

　　表面上看，分布式系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)沒有多大區(qū)別。分布式操作系統(tǒng)也是通過通信網(wǎng)絡，將地理上分散的具有自治功能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或計算機系統(tǒng)互連起來，實現(xiàn)信息交換和資源共享，協(xié)作完成任務。——硬件連接相同。

　　但有如下一些明顯的區(qū)別：

　　(1)分布式系統(tǒng)要求一個統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)操作的統(tǒng)一性。

　　(2)分布式操作系統(tǒng)管理分布式系統(tǒng)中的所有資源，它負責全系統(tǒng)的資源分配和調(diào)度、任務劃分、信息傳輸和控制協(xié)調(diào)工作，并為用戶提供一個統(tǒng)一的界面。

　　(3)用戶通過這一界面，實現(xiàn)所需要的操作和使用系統(tǒng)資源，至于操作定在哪一臺計算機上執(zhí)行，或使用哪臺計算機的資源，則是操作系統(tǒng)完成的，用戶不必知道，此謂：系統(tǒng)的透明性。

　　(4)分布式系統(tǒng)更強調(diào)分布式計算和處理，因此對于多機合作和系統(tǒng)重構、堅強性和容錯能力有更高的要求，希望系統(tǒng)有：更短的響應時間、高吞吐量和高可靠性。