计算机导论论文

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目录

摘要 (1)

引言 (1)

第一章计算机操作系统的介绍 (2)

1.1计算机操作系统的定义 (2)

1.2计算机操作系统的特征 (2)

I.并发性 (2)

II.共享性 (2)

III.虚拟性 (3)

IV.异步性 (3)

第二章计算机操作系统的发展历史 (4)

2.1 微机操作系统 (4)

2.2多处理器操作系统 (4)

2.3 网络操作系统 (4)

2.4 分布式操作系统 (5)

2.5 嵌入式操作系统 (6)

第三章现代计算机操作系统的发展趋势 (7)

3.1 开源化 (7)

3.2 专用化 (7)

3.3 小型化或微机化 (7)

3.4 网络化 (7)

3.5 安全化或可信化 (7)

3.6 小结 (7)

总结 (8)

附录 (9)

摘要

操作系统的历史在某种意义上来说也是计算机的历史。操作系统提供对硬件控制的调用和应用程序所必需的功能。

早期的计算机没有操作系统。用户有单独的机器,它会带着记录有程序和数据的卡片(punch card)或较后期的打孔纸带去操作机器。程序读入机器后,机器就开始工作直到程序停止。由于程序难免有误,所以机器通常都会中途崩溃。程序一般通过控制板的开关和状态灯来调试。据说图灵能非常熟练地用这种方法操作Manchester Mark I机器。后来,机器引入帮助程序输入输出等工作的代码库。这是现代操作系统的起源。然而,机器每次只能执行一件任务。

关键词:操作系统;计算机;历史;未来发展

引言

计算机的发展将趋向超高速、超小型、并行处理和智能化。自从1944年世界上第一台电子计算机诞生以来,计算机技术迅猛发展,传统计算机的性能受到挑战,开始从基本原理上寻找计算机发展的突破口,新型计算机的研发应运而生。未来量子、光子和分子计算机将具有感知、思考、判断、学习以及一定的自然语言能力,使计算机进人人工智能时代。这种新型计算机将推动新一轮计算技术革命,对人类社会的发展产生深远的影响。

第一章计算机操作系统的介绍

1.1计算机操作系统的定义

操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件(或程序集合)。从用户角度看,操作系统可以看成是对计算机硬件的扩充;从人机交互方式来看,操作系统是用户与机器的接口;从计算机的系统结构看,操作系统是一种层次、模块结构的程序集合,属于有序分层法,是无序模块的有序层次调用。操作系统在设计方面体现了计算机技术和管理技术的结合。操作系统是软件,而且是系统软件。它在计算机系统中的作用,大致可以从两方面体会:对内,操作系统管理计算机系统的各种资源,扩充硬件的功能;对外,操作系统提供良好的人机界面,方便用户使用计算机。它在整个计算机系统中具有承上启下的地位。

1.2计算机操作系统的特征

I.并发性

并发指两个或多个事件在同一时间段内发生,而并行指两个或多个事件在同一时刻发生。并发和并行是有区别的,在多处理器系统中,可以有多个进程并行执行,一个处理器执行一个进程。在单处理器系统中,多个进程是不可能并行执行的,但可以并发执行,即多个进程在一段时间内同时运行,但在同一时刻,只能有一个进程在运行,多个并发的进程在交替的使用处理器运行,操作系统负责这些进程之间的切换。简单来说,进程就是指处于运行状态的程序。

并发性改进了在一段时间内一个进程对CPU的独占,可以让多个进程交替使用CPU,从而有效提高系统资源的利用率,提高系统的处理能力,但也使系统管理变得复杂,操作系统要具备控制和管理各种并发活动的能力。

II.共享性

共享(sharing)指系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用。共享可以提高系统资源的利用率,为每个进程分别提供其所需的所有资源是非常浪费的,也没这个必要。由于资源的共享方式不同,可分为互斥共享和同时共享两种方式:互斥共享方式:对单处理器的访问。

同时共享方式:对同一磁盘中的访问。

III.虚拟性

操作系统中的虚拟(virtual)指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。物理实体是实际存在的,对应物是虚的,是用户感觉到的。在操作系统中,虚拟主要是通过分时使用的方式实现的。

IV. 异步性

在多道程序环境下,允许多个程序并发执行,但由于资源及控制方式等因素的限制,进程的执行并非一次性地连续执行完,通常是以“断断续续”的方式进行。内存中的每个进程在何时执行,何时暂停,以怎样的速度向前推进,每个进程总共需要多长时间才能完成,都是不可预知的。先进入内存的进程不一定先完成,而后进入内存的程序也不一定后完成,即进程是以异步(asynchronism)方式运行的。操作系统要严格保证,只要运行环境相同,多次运行同一程序,都应获得完全相同的结果。

第二章计算机操作系统的发展历史

操作系统的形成已有50余年的历史。经过20世纪60-70年代的大发展时期,到80年代已趋于成熟。但随着超大规模集成电路的发展和计算机体系结构的变化,操作系统也在不断发展和完善,先后出现了微机操作系统、多处理器操作系统、网络操作系统、分布式操作系统和嵌入式操作系统。

2.1微机操作系统

配置在微机上的操作系统称为微机操作系统。最早出现的微机操作系统是使用在8位微机上的CP/M。一般把微机操作系统分为单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统和多用户多任务操作系统。

单用户单任务操作系统:只允许一个用户使用计算机,且只允许用户运行一个程序。

单用户多任务操作系统:只允许一个用户使用计算机,但允许该用户提交多个程序并发执行,即可以同时完成多个任务,从而有效改善系统的性能。

多用户多任务操作系统:允许多个用户通过各自的终端,使用同一台主机,共享主机系统中的各种资源,而每个用户又可以提交几个程序,使他们并发执行,从而进一步提高资源的利用率和系统吞吐量。

2.2多处理器操作系统

20世纪70年代出现了多处理器系统(multi-processor system,MPS),试图通过改进计算机体系机构来提高系统性能。根据多个处理器之间的耦合程度,可把MPS 分为两类:紧耦合MPS和松耦合MPS。

在多处理器系统中所配置的操作系统称为多处理器操作系统,主要由两种模式:

1.非对称模式:又称主-从模式。主-从模式操作系统易于实现,但资源利用率

比较低。

2.对称模式:在对称模式中,所有处理器的地位是相同的。

2.3网络操作系统

网络操作系统(NOS)是网络的心脏和灵魂,是向网络计算机提供服务的特殊的操作系统。它在计算机操作系统下工作,使计算机操作系统增加了网络操作所需要的能力。例如像前面已谈到的当在LAN上使用字处理程序时,用户的PC机操作系统的行为像在没有构成LAN时一样,这正是LAN操作系统软件管理了用户对字处理程序的