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操作系统同任何其他事物一样,也有它的诞生、成长和发展的过程。为了更清楚地把握操作系统的实质,了解操作系统的发展是很有必要的。操作系统的许多基本概念,都是在操作系统的发展过程中出现并逐步得到发展和成熟的。了解操作系统发展的历史,有助于我们更深刻地认识操作系统基本概念的内在含义。下面我们来看一看操作系统的发展过程。

1、手工操作

由于二次大战对武器装备设计的需要,美国、英国和德国等国家,陆续开始使用真空管建造数字电子计算机。在这个阶段,通过在一些插板上的硬连线来控制计算机的基本功能,程序设计全部采用机器语言,没有程序设计语言(甚至没有汇编语言),更谈不上操作系统。这时实际上所有的题目都是数值计算问题。到了20世纪50年代早期,出现了穿孔卡片,可以将程序写在卡片上。

在一个程序员上机期间,整台计算机连同附属设备全被其占用。程序员兼职操作员,效率低下。其特点是手工操作、独占方式。后来人们开发了汇编语言及相应的汇编程序,以及其他一些控制外设的程序等。

2、监控程序(早期批处理)

五十年代晶体管的发明极大地改变了整个状况。计算机变得比较可靠,厂商可以成批地生产并销售计算机给用户,用户可以指望计算机长时间运行,完成一些有用的工作。出现了FORTRAN、 ALGOL以及 COBOL等高级语言。此时要运行一个作业(JOB,即一个或一组程序),程序员首先将程序写在纸上(用高级语言或汇编语言),然后穿孔成卡片。再将卡片盒带到输入室,交给操作员(如图19所示)。计算机运行完当前任务后,其计算结果从打印机上输岀,操作员到打印机上取下运算结果并送到输出室,程序员稍后就可取到结果。然后,操作员从已经送到输入室的卡片盒中读入另一个任务。如果需要 FORTRAN编译器,操作员还要从文件柜把它取来读入计算机。由于处理器速度的提高,导致手工操作设备输人/输出信息与计算机计算速度不匹配。因此,人们设计了监督程序(或管理程序),来实现作业的自动转换处理。操作员将作业“成批”地输入到计算机中,由监督程序识别一个作业,进行处理后再取下一个作业。这种自动定序的处理方式称为“批处理( Batch Processing)”方式。而且,由于是串行执行作业,因此称为单道批处理。

3、多道批处理

随着计算机硬件的不断发展,通道使得输人/输出操作与处理器操作并行处理成为可能。与此同时软件系统也随之相应变化,实现了在硬件提供并行处理之上的多道程序设计。所谓多道是指它允许多个程序同时存在于内存之中,由中央处理器以切换方式为之服务,使得多个程序可以同时执行,如图1-10所示。计算机资源不再是“串行”地被一个个用户独占,而可以同时为几个用户共享,从而极大地提高了系统在单位时间内处理作业的能力。这时管理程序已迅速地发展成为一个重要的软件分支—操作系统。

4、分时与实时系统

批处理系统不适合交互式的作业,对交互式工作方式的需求导致了分时系统(Time Sharing System)的出现。所谓分时系统是指多个用户通过终端设备与计算机交互作用来运行自己的作业,并且共享一个计算机系统而互不干扰,就好像自己有一台计算机。由于调试程序的用户常常只发出简短的命令(如编译一个五页的源文件),而很少有长的费时命令(如上百万条记录的文件排序),所以计算机能够为许多用户提供交互式快速的服务,同时在CPU空闲时还能运行大的后台作业。

实时系统一般用于对时间有特殊要求的工作,例如天气预报、工业控制等。实时系统对时间点要求苛刻,需要对事件及时响应。

5、UNIX通用操作系统

20世纪60年代末,贝尔实验室的 Ken Thompson和 Dennis m. ritchie设计了UNX操作系统。它是现代操作系统的代表,显示出了强大的生命力。

UNIX是用C语言编写的,因此它是可移植的,UNⅨX是世界上唯一能在笔记本电脑、PC、工作站直至巨型机上运行的操作系统。UNIX操作系统源代码非常有效,系统容易适应特殊的需求。UNIX是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统。UNⅨ有树形文件系统和一定的安全机制;有简洁的字符流文件和文件保护机制;UNIX有功能强大的Shell,它既是命令解释器,又是编程用高级语言,还可用于扩充系统的功能。UNIX不但在理论界有着广泛而深入的影响,而且因为UNIX出色的设计思想与实现技术,它在产业界同样掀起了一场革命,许多重要的软件公司相继推出了自己的UNX版本,这进一步推动了操作系统的发展。

6、个人计算机操作系统

20世纪70年代末,出现了面向个人计算机的操作系统,例如微软公司的 MS DOS操作系统。 MS DOS属于单用户单任务操作系统。

1984年,出现了具有交互式图形功能的苹果操作系统。1992年微软推出了有交互式图形功能的操作系统Windows3.1。 Windows95在1995年8月正式登台亮相,从此, Windows成为个人计算机平台的主流操作系统。

1991年 Linus在 Internet上公布了 Linux操作系统,于是, Linux从最开始的一个人的产品逐渐演变变成了一个成功的操作系统。 Linux遵从国际UNX标准 POSIX,继承了UNX的全部优点,而且还开放全部源码,并能在网上自由下载。Linuⅸx极其健壮,世界上很多 Linux连续不停机运行一年以上而不曾崩溃过。 Linux是UNⅨ操作系统家族中,具有自由版权的UNIX类操作系统中一个较突出的代表。

7、Android操作系统

Android操作系统是一款主要面向移动设备、基于 Linux内核的开源移动操作系统,包括了Iinx内核、中间件和关键移动应用的一整套软件。

Android操作系统起源于安迪·鲁宾( Andy Rubin)等人2003年在美国加利福尼亚州创立的 Android科技公司( Android Inc.)。最初, Android操作系统是为智能相机而专门开发的一款高级操作系统,后来由于智能手机市场迅速发展,它被改造成面向手机的操作系统。

Google在2005年收购了 Android科技公司。随后,在2007年1l月 Google联合了包括硬件制造商、软件开发商和电信运营商在内的多家科技企业成立开放手持设备联盟(OHA)来共同发展 Android操作系统,并且发布了基于 Linux2.6内核的 Android1.0beta版(2007年11月5日)。

第一款搭载 Android操作系统的智能手机HTC Dream于2008年10月发售。自从2008年起, Android操作系统快速发展,先后经历了多次重大更新,其中主要的版本有纸杯蛋糕( Cupcake)、甜甜圈( Donut)、闪电泡芙( eclair)、冻酸奶( Froyo)、姜饼( Gingerbread)、蜂巢( Honeycomb)、冰激凌三明治( Ice cream sandwich)以及果冻豆( Jelly Bean)。在2010年底,仅正式推出两年的 Android操作系统在市场占有率上已经超越 Symbian,成为全球第一大智能手机操作系统。2012年6月,Goge在2012 Google l0大会上表示全球市场上有4亿部 Android设备被激活使用,并且每天全新启用的 Android设备超过一百万台。目前, Android系统为全球数以亿计的用户提供了超过80万个移动应用。

Android操作系统由于其开放性和可移植性,目前被应用于多种电子产品上,例如:智能手机、平板电脑、智能电视、智能相机、智能手表、导航仪等。