操作系统的基本概念操作系统的特征研究操作系统的几种观

操作系统的基本概念操作系统的特征研究操作系统的几种观内容摘要：

作员 计算结果从打印机上输出 操作员到打印机上撕下运算结果送到输出室 程序员稍后可从取到结果 然后，操作员从输入室的卡片盒中读入另一个任务 如果需要 FORTRAN编译器，还要把它取来读入计算机 机时在走来走去时被浪费 批处理操作系统 现代操作系统雏型 为了改进主存和 I/O设备之间的吞吐量 IBM 7094机引入了 I/O 处理机概念 其思想是：在输入室收集全部的作业，用一台相对便宜的计算机 如 IBM 1401计算机，将它们读到磁带上 另外用较昂贵的计算机，如 IBM7094来完成真正的计算 第二代计算机典型的操作系统 FMS（ FORTRAN Monitor System， FORTRAN监控系统） IBMSYS（ IBM为 7094机配备的操作系统） 这些操作系统由监控程序，特权指令，存储保护和简单的批处理构成 第三代集成电路计算机（ 1965年 1980年）时期 60年代初期，计算机开始采用集成电路 多数厂商有几条完全不同的生产线，生产不同的计算机 开发和维护完全不同的产品，对厂商来说是昂贵的 另外，新用户，在开始时只需要一台小计算机 后来可能需要一台大的计算机 而且希望能在新计算机上执行原有的程序 这样，厂家和用户需要软件在不同型号的计算机之间兼容  1964 年 IBM 宣布推出 System/360计算机系统 第一个采用小规模集成电路的主流机型  试图一次性地解决上述两个问题  由于所有的计算机 都有相同的体系结 构和指令集 在理论上，为一型 号编写的程序可以 在其他型号机器上 运行 IBM System/360的若干问题  IBM无法写出同时满足互冲突需要的操作系统 其实别人也一样不能完成这项工作任务  IBM OS/360文件系统中有类型字段，定义文件的类型，有定长、不定长记录、块状和非块状文件 用户对于输出文件的大小，只有通过猜测  存储管理有基地址寄存器寻址方式，程序也可以访问和修改基地址寄存器，但是 CPU生成的却是绝对地址，虽然不用进行动态再分配 但程序却被钉死在调入内存时的物理地址上 IBM System/360, 庞大的软件怪兽  数千名程序员写的数百万行汇编语言代码 系统自身占据了大量存储空间和一半的 CPU时间  数百万行汇编代码中有成千上万处错误  IBM不断发行新的版本试图更正这些错误 每个新版本在更正老错误的同时又引入新错误  所以随着时间的流逝，错误的数量大致保持不变 多道程序设计技术（ multiprogramming）  在 IBM 7094机上，若当前作业因等待 I/O而暂停， CUP只能踏步直至该 I/O完成 对于 CPU操作密集科学计算问题，浪费时间少 对于商业数据处理， I/O等待时间常占 80％－ 90％  解决办法 将内存分几个部分，每部分放不同的作业 当一个作业等待 I/O时，另一个作业可以使用 CPU 在主存中同时驻留多个作业需要硬件进行保护 以避免信息被窃取或攻击 Spooling 技术  程序卡片被拿到机房后 能够很快将一作业从卡片读入磁盘  任何时刻当一作业运行结束 操作系统就将一新作业从磁盘读出 装入空出的内存区运行  Spooling技术 (Simultaneous Peripheral Operation On Line)  该技术也用于输出 分时系统  第三代计算机实质是批处理系统  而从一作业提交到结果取回 , 往往长达数小时 一个逗号的误用会导致编译失败 而可能浪费程序员半天时间  问题的解决导致分时系统的出现 （ CTSS， Compatible Time Sharing System）  分时系统实际上是多道程序的一个变种  分时系统的思想于 1959年在 MIT提出  每个用户有一个联机终端  在分时系统中，假设 20个用户登录 其中 17个在思考或谈论或喝咖啡 则 CPU可给那三个需要的作业轮流分配服务  调试程序的用户常常只发出简短的命令 而很少有长的费时命令  所以计算机能够为许多用户提供交互式快速服务 同时在 CPU空闲时还能在后台运行大作业  第一个分时系统由 MIT的 Fernando Corbato 等 1961年在一改装的 IBM 7090/94机上开发成功 当时有 32个交互式用户  IBM 7090/94计算机有 32K内存，系统用 5K，用户用27K，用户存储映象在内存和一台磁鼓之间切换  1962年 Manchester大学的 Atlas计算机投入运行 运行速度 200 kFLOPS  第一个有虚拟存储器 (virtual memory)和页面调度(paging) 的机器  指令执行是管道式 (pipelined)的 MULTICS的灾难  1965年在 ARPA的支持下 MIT、贝尔实验室和通用电气公司决定开发一种 “ 公用计算服务系统 ” ， 希望能够同时支持整个波士顿所有的分时用户。 该系统称作 MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service )  MULTICS设计目标是：便利的远程终端使用，大量终端通过电话线接入计算机主机 高可靠的大型文件系统；大容量的用户信息共享；存储和构造层次化信息结构的能力  MULTICS研制难度超出了所有人预料 长期研制工作达不到预期目标， 1969年 4月贝尔实验室退出，通用电气公司也退出了 但最终，经过多年的努力， MULTICS成功地应用 运行 MULTICS的计算机系统在九十年代中陆续被关闭  MULTICS引入了许多现代操作系统领域概念雏形，对随后操作系统特别是 UNIX的成功有着巨大的影响 小型计算机，电子游戏和 UNIX的成功 。