计算机操作系统的发展与分类

计算机操作系统的发展与分类

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/hefaxiang/article/details/146105150

操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机硬件与软件资源。从早期的手工操作阶段到现代的实时操作系统，操作系统经历了多个发展阶段，每个阶段都有其独特的特点和适用场景。本文将详细介绍计算机操作系统的发展历程及其分类。

1. 手工操作阶段

在计算机发展的早期阶段，程序员需要将程序写在纸带上，然后通过纸带机输入到计算机中。这种操作方式存在以下主要缺点：

• 用户独占全机，即每次只能运行一个程序
• 人机速度矛盾导致资源利用效率极低
• 输入输出速度慢

2. 批处理阶段 - 单道批处理系统

随着技术的发展，引入了脱机输入/输出技术，通过外围机和磁带完成程序的输入和输出。监督程序员负责控制作业的输入和输出。这种改进的主要优点是：

• 缓解了一定程度的人机速度矛盾
• 资源利用率有所提升

但仍然存在以下主要缺点：

• 内存中仅能有一道程序运行
• CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成
• 资源利用率依然很低

3. 批处理阶段 - 多道批处理系统

操作系统正式诞生，用于支持多道程序并发执行。在多道批处理系统中，每次往内存中读入多道程序，然后让这些程序并发运行。这种改进的主要优点是：

• 多道程序并发执行，共享计算机资源
• 资源利用率大幅提升
• CPU和其他资源能保持“忙碌”状态
• 系统吞吐量增大

但仍然存在以下主要缺点：

• 用户响应时间长
• 没有人机交互功能

4. 分时操作系统

分时操作系统通过时间片轮转的方式为多个用户/作业提供服务，用户可以通过终端（如键盘、鼠标）与计算机进行交互。这种改进的主要优点是：

• 用户请求可以被即时响应
• 解决了人机交互问题
• 允许多个用户同时使用一台计算机
• 用户对计算机的操作相互独立

但仍然存在以下主要缺点：

• 不能优先处理一些紧急任务
• 操作系统对各个用户/作业都是完全公平的

5. 实时操作系统

实时操作系统（RTOS）是一种特殊类型的操作系统，主要用于控制机器或处理数据的场景，需要在严格的时间限制内完成任务。RTOS的核心特点是其实时性，即系统能够及时响应外部事件或数据的产生，并在规定的时间内处理这些事件或数据。

实时操作系统的主要优点是：

• 能够优先响应一些紧急任务
• 某些紧急任务不需要时间片排队

实时操作系统分为以下两类：

• 硬实时系统：必须在严格的规定时间内完成处理。例如：导弹控制系统、自动驾驶系统。
• 软实时系统：能接受偶尔违反时间规定。例如：12306火车订票系统。

实时操作系统的主要特点是：

• 及时性：系统能够及时响应外部事件或数据的产生，并在规定的时间内处理这些事件或数据。
• 可靠性：系统需要在高可靠性的环境中运行，以确保任务的正确执行。