电子科枚大学 软件技术基础 2.2操作系统发展历史 主讲教师：刘民岷 航空航天学院 软件技术基础课程组 2019年5月
软件技术基础 2.2 操作系统发展历史 主讲教师：刘民岷 航空航天学院 软件技术基础课程组 2019年5月
操作系统发展历史 口手工操作阶段 ▣早期批处理阶段 ▣管理程序阶段 口多道程序及多道批处理系统 ▣ 分时系统 口实时系统 电子科技大学刘民岷 操作系统发展历史 2
电子科技大学 刘民岷 2 操作系统发展历史 操作系统发展历史 手工操作阶段 早期批处理阶段 管理程序阶段 多道程序及多道批处理系统 分时系统 实时系统
手工操作阶段 -1946~50年代（电子管），集中计算（计算中心），计算机资源昂贵。 工作方式 一用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算机专业人员； -编程语言：机器语言； 输入输出：纸带或卡片； ·计算机的工作特点 一用户独占全机：不出现资源被其他用户占用，资源利用率低： CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工 卸取纸带或卡片；CPU利用率低； 主要矛盾 - 计算机处理能力的提高，手工操作的低效率（造成浪费）； - 用户独占全机的所有资源； 。 提高效率的途径 专门的操作员，批处理 电子科技大学刘民岷 操作系统发展历史 3
电子科技大学 刘民岷 3 1、手工操作阶段 操作系统发展历史 --1946 ~ 50年代(电子管)，集中计算(计算中心)，计算机资源昂贵。 • 工作方式 – 用户：用户既是程序员，又是操作员；用户是计算机专业人员； – 编程语言：机器语言； – 输入输出：纸带或卡片； • 计算机的工作特点 – 用户独占全机：不出现资源被其他用户占用，资源利用率低； – CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片；计算完成后，手工 卸取纸带或卡片；CPU利用率低； • 主要矛盾 – 计算机处理能力的提高，手工操作的低效率（造成浪费）； – 用户独占全机的所有资源； • 提高效率的途径 – 专门的操作员，批处理
早期批处理阶段 50年代末~60年代中（晶体管)：利用磁带把若干个作业分类编成 作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序(Monitor)自动依 次处理。可使用汇编语言开发。 ● 批处理中的作业的组成： 一用户程序 数据 -作业说明书（作业控制语言） 批： 一供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在处理中 使用一组相同的系统软件（系统带) 两种批处理方式 一联机批处理 脱机批处理 电子科技大学刘民岷 操作系统发展历史 4
电子科技大学 刘民岷 4 2、早期批处理阶段 操作系统发展历史 -- 50年代末 ~ 60年代中（晶体管）：利用磁带把若干个作业分类编成 作业执行序列，每个批作业由一个专门的监督程序（Monitor）自动依 次处理。可使用汇编语言开发。 • 批处理中的作业的组成： – 用户程序 – 数据 – 作业说明书（作业控制语言） • 批： – 供一次加载的磁带或磁盘，通常由若干个作业组装成，在处理中 使用一组相同的系统软件（系统带） • 两种批处理方式 – 联机批处理 – 脱机批处理
管理程序阶段 - 60年代初，发展了通道技术和中断技术，这些技术的出现使控制程 序在负责作业运行的同时提供/O控制功能。 通道：用于控制/O设备与内存间的数据传输。启动后可 独立于CPU运行，实现CPU与I/O的并行。 - 通道有专用的/O处理器，可与CPU并行工作 -可实现/O联机处理 中断：是指CPU在收到外部中断信号后，停止原来工作， 转去处理该中断事件，完毕后回到原来断点继续工作。 中断处理过程：中断请求，中断响应，中断点（暂停当前任务并保存现 场)，中断处理例程，中断返回（恢复中断点的现场并继续原有任务 可处理算术溢出和非法操作码，死循环（利用时钟中断进行超时限定） 控制程序发展为执行系统(executive system),常驻内存。 电子科技大学刘民岷 操作系统发展历史 5
电子科技大学 刘民岷 5 3、管理程序阶段 操作系统发展历史 -- 60年代初，发展了通道技术和中断技术，这些技术的出现使控制程 序在负责作业运行的同时提供I/O控制功能。 • 通道：用于控制I/O设备与内存间的数据传输。启动后可 独立于CPU运行，实现CPU与I/O的并行。 – 通道有专用的I/O处理器，可与CPU并行工作 – 可实现 I/O联机处理 • 中断: 是指CPU在收到外部中断信号后，停止原来工作， 转去处理该中断事件，完毕后回到原来断点继续工作。 – 中断处理过程：中断请求，中断响应，中断点（暂停当前任务并保存现 场），中断处理例程，中断返回（恢复中断点的现场并继续原有任务 – 可处理算术溢出和非法操作码，死循环（利用时钟中断进行超时限定） • 控制程序发展为执行系统(executive system)，常驻内存
多道程序及多道批处理系统 管理程序实现了CPU和I/0的并行，但作业仍然是串行执行的。60年 代~70年代（集成电路），利用多道批处理提高资源的利用率。 多道批处理的运行特征 -多道：内存中同时存放几个作业； -宏观上并行运行：都处于运行状态，但都未运行完； -微观上串行运行：各作业交替使用CPU; 。1 优点： -资源利用率高：CPU和内存利用率较高； -作业吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大； 。 缺点： -用户交互性差：整个作业完成后或中间出错时，才与用户交互， 不利于调试和修改； -作业平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长； 电子科技大学刘民岷 操作系统发展历史 6
电子科技大学 刘民岷 6 4、多道程序及多道批处理系统 操作系统发展历史 ----管理程序实现了CPU和I/O的并行，但作业仍然是串行执行的。60年 代～70年代(集成电路)，利用多道批处理提高资源的利用率。 • 多道批处理的运行特征 –多道：内存中同时存放几个作业； –宏观上并行运行：都处于运行状态，但都未运行完； –微观上串行运行：各作业交替使用CPU； • 优点： –资源利用率高：CPU和内存利用率较高； –作业吞吐量大：单位时间内完成的工作总量大； • 缺点： –用户交互性差：整个作业完成后或中间出错时，才与用户交互， 不利于调试和修改； –作业平均周转时间长：短作业的周转时间显著增长；
5 分时系统(Time-Sharing System) “分时”的含义分时是指多个程序分时共享硬件和软件资 源（即：多任务）。多个用户分享使用同一台计算机（即：多 用户) ·人机交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作。 共享主机：多个用户同时使用。 用户独立性：对每个用户而言好象独占主机。 现在的许多操作系统都具有分时处理的功能，在分时系统 的基础上，操作系统的发展开始分化，如实时系统、通用 系统、个人系统等。 电子科技大学刘民岷 操作系统发展历史 7
电子科技大学 刘民岷 7 5、分时系统(Time-Sharing System) 操作系统发展历史 • “分时”的含义分时是指多个程序分时共享硬件和软件资 源(即:多任务)。多个用户分享使用同一台计算机(即:多 用户) 。 • 人机交互性好：在调试和运行程序时由用户自己操作。 • 共享主机：多个用户同时使用。 • 用户独立性：对每个用户而言好象独占主机。 现在的许多操作系统都具有分时处理的功能，在分时系统 的基础上，操作系统的发展开始分化，如实时系统、通用 系统、个人系统等
实时系统(Real-Time system) -一用于工业过程控制、军事实时控制、金融等领域，包括实时控制、实 时信息处理。 。 要求：响应时间短，在一定范围之内；系统可靠性高 任务的类型 -周期性实时任务： 非周期性实时任务：截止时间(deadline),开始截止时间（最晚开 始时间)和完成截止时间（最晚完成时间) -目前的操作系统，通常具有分时、实时和批处理功能，又称作通用操 作系统。可适用于计算、事务处理等多种领域，能运行在多种硬件平 台上，如UNIX系统、Windows NT:等。 电子科技大学刘民岷 操作系统发展历史 8
电子科技大学 刘民岷 8 6、实时系统（Real-Time system） 操作系统发展历史 ----用于工业过程控制、军事实时控制、金融等领域，包括实时控制、实 时信息处理。 • 要求：响应时间短，在一定范围之内；系统可靠性高 • 任务的类型： – 周期性实时任务： – 非周期性实时任务：截止时间(deadline)，开始截止时间（最晚开 始时间）和完成截止时间（最晚完成时间） ----目前的操作系统，通常具有分时、实时和批处理功能，又称作通用操 作系统。可适用于计算、事务处理等多种领域，能运行在多种硬件平 台上，如 UNIX系统、Windows NT等