計算機操作系統的功能、發展及分類

蘇志明

摘 要：操作系統是統一管理計算機軟件、硬件資源，合理組織計算機的工作流程，隨著計算機技術的發展，人們對計算機的人性化、方便簡潔提出了更高的要求，減少計算機占用的空間，縮小計算機的體積和重量，使計算機能更加方便地攜帶成為未來計算機發展的一個重要方向，以及嵌入式硬件技術的不斷提高，使得越來越多的嵌入式產品需要嵌入式操作系統的支持。

關鍵詞：計算機操作系統；發展；分類

中圖書分類號：TP316-4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）32-0077-02

操作系統是計算機系統中非常重要的部分。對操作系統的研究與實現一直是計算機科學中挑戰性和實用性完美結合的典范。不同的計算機環境和不同的應用環境，需要不同的操作系統。從個人計算機到大型計算機，從辦公自動化到電子商務應用環境，從小型企業管理到大型企業的工業自動化控制，都需要有操作系統的支持。操作系統的職責是管理計算機系統的硬件資源、軟件資源，控制計算機的整個工作流程。一方面，計算機系統結構和硬件技術的發展推動了操作系統的發展，因此而出現了多種形式、能夠滿足多種應用、資源利用效率不斷提高的操作系統；另一方面，操作系統技術的不斷發展又使得計算機的處理器、存儲器等硬件資源的利用率得到了很大提高，能夠不斷滿足用戶方便、高效、快捷應用計算機的需求。

計算機系統由硬件和軟件兩部分組成。對于這類操作系統相信用過電腦的人都不會陌生，這是全球最大的軟件開發商——Microsoft（微軟）公司開發的。Microsoft公司的Windows系統在操作系統中占有絕對優勢。主流Windows系統都可以用在工作站中，如高Windows NT 4.0、Windows 9x/ME/XP、Windows 2000，以及最新的Windows 2003等。而其它的諸如匯編程序、編譯程序、數據庫管理系統等系統軟件，以及大量的應用軟件，都將依賴于操作系統的支持，取得它的服務。操作系統已成為現代計算機系統（大、中、小及微型機）、多處理機系統、計算機網絡、多媒體系統以及嵌入式系統中都必須配置的、最重要的系統軟件。

1 計算機操作系統的發展

從1946年誕生第一臺電子計算機以來，它的每一代進化都以減少成本、縮小體積、降低功耗、增大容量和提高性能為目標，隨著計算機硬件的發展，同時也加速了操作系統（簡稱OS）的形成和發展。

最初的電腦沒有操作系統，人們通過各種按鈕來控制計算機，后來出現了匯編語言，操作人員通過有孔的紙帶將程序輸入電腦進行編譯。這些將語言內置的電腦只能由制作人員自己編寫程序來運行，不利于程序、設備的共用。為了解決這種問題，就出現了操作系統，這樣就很好實現了程序的共用，以及對計算機硬件資源的管理。

隨著計算技術和大規模集成電路的發展，微型計算機迅速發展起來。從20世紀70年代中期開始出現了計算機操作系統。在美國1976年的時候就研制了DIGITAL RESEARCH軟件公司出8位的CP/M操作系統。這個系統允許用戶通過控制臺的鍵盤對系統進行控制和管理，其主要功能是對文件信息進行管理，以實現其他設備文件或硬盤文件的自動存取。此后出現的一些8位操作系統多采用CP/M結構。

計算機科學技術發展至今，其應用領域不斷廣泛與深入，已成為現代信息社會的基礎。現代的計算機系統，無論是大型計算機、小型計算機還是微型計算機都是由硬件和軟件兩大部分組成的。計算機硬件，即我們看得見摸得著的硬實體，它包括主機（一個或多個處理器（CUP）、內存）、I/O設備（鍵盤、顯示器、磁盤、I/O接口）以及其他一些外圍設備（打印機、繪圖儀、光盤等）。總之，計算機硬件部分是一個由多種電子和機械設備組成的復雜系統，它們構成了系統本身和用戶作業賴以活動的物質基礎和環境。在此基礎上為了方便用戶使用計算機，還需要編制各種系統軟件來管理這些硬件設備，以實現與擴充機器的功能。除此之外，還應當有大量用于解決用戶實際問題的應用程序，正是這些程序組成了計算機的系統。

自從Windows出了VISTA眾人對微軟相當失望。不良的兼容性、高耗費資源、龐大的體積等等都是VISTA的致命傷，一個系統的開發是個龐大的工程，估計微軟是不能在短時間內解決這些問題。

這個是很好占領家用操作系統的時機，Linux和MAC都具有這種潛力。目前Linux桌面版發展得相當火，聽說在國外已經占有一定市場份額。要是Linux下的WINE可以完美虛擬Windows，那么市場定必跟住Linux走。其實操作系統的普及使用，主要取決于軟件，大多數開發者愿意在那個系統上開發軟件，那個系統就流行。在Linux開發其實并不難，不過Linux桌面不流行，開發者只會選擇流行的操作系統，Windows時下的軟件相當多，這就足以支持Windows的普及，假如Linux能使用Windows，Linux也必定具有普及能力。

除了桌面市場，其實有個市場需求更大，更有潛力，那就是微型數碼市場。雖然在手機上都已經有相應的操作系統，不過也由于種類太多，無法統一起來。好像大多數開發者都不愿意在微型數碼產品上開發應用軟件，這直接削弱了微型數碼的功能。如果微型數碼能夠支持電腦上的軟件，市場定必火熱。現在的微機操作系統因為支持軟件說，甚至可以說因為不能運行電腦上常用軟件而始終走不熱，這個局面估計是不會變，能支持電腦軟件就是一個很好的契機，也是一個必然的發展。

微軟估計不可能占有微機操作系統市場，因為Windows系統龐大，不適合微機，雖說微軟有WM6、WINCE，但都不能直接運行Windows上的軟件，只是開發上更方便而已，而CE不占有大部分微機市場，所以開發CE軟件的人也少。目前Linux具有這個潛力，精簡的系統、高處理量，都是微機系統必要的條件。只可惜Linux的X window針對臺式電腦，還沒有為微機做適合的桌面環境，這無疑讓Linux發展微機市場有一定難度。我相當看好Linux，只希望Linux系統的開發者能意識到這一點，現在的市場還是充滿潛力的，它現在決策怎樣，就決定了以后我們用什么操作系統。

2 操作系統的功能

操作系統主要包括以下幾個方面的功能：

①進程管理，其工作主要是進程調度，在單用戶單任務的情況下，處理器僅為一個用戶的一個任務所獨占，進程管理的工作十分簡單。但在多道程序或多用戶的情況下，組織多個作業或任務時，就要解決處理器的調度、分配和回收等問題。

②存儲管理分為幾種功能：存儲分配、存儲共享、存儲保護、存儲擴張。

③設備管理分有以下功能：設備分配、設備傳輸控制、設備獨立性。

④文件管理：文件存儲空間的管理、目錄管理、文件操作管理、文件保護。

⑤作業管理是負責處理用戶提交的任何要求。

3 結 語

計算機操作系統是方便用戶、管理和控制計算機軟、硬件資源的系統操作：計算機操作系統目前有五大類型（批處理、分時、實時、網絡和分布式）和五大功能（進程管理、設備管理、存儲管理、文件管理、作業管理）。

研究操作系統特點的兩種觀點，即面對用戶的服務觀點和系統內部管理的觀點。通過內部管理達到服務，為用戶提供方便而安全的工作環境。

面對一般用戶，通過命令方式控制（鍵盤、圖形、語音用戶工作環境等）；面對編程人員，通過系統調用。

一個CPU如何完成多個任務的方法，例如，采用多道、分時等。

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