淺談計算機操作系統的發展歷史

許萌

摘要：計算機系統上配置操作系統是很有必要性，未配置OS的計算機系統必須用機器語言書寫程序，操作系統可以將用戶書寫的高級語言轉換為機器代碼進行編譯，OS還可以通過合理組織計算機的工作流程，加速程序的運行，縮短程序的運行周期，提高系統的吞吐量，近年發展起來的圖形用戶界面（GUI）更加方便了用戶的使用與編程。近年來OS多采用微內核結構具有良好的擴充性，在全球互連OSI國際標準實現了國際間的彼此兼容。

關鍵詞：操作系統；硬件軟件；接口

操作系統是硬件系統的首次擴充，提高其利用率和系統的吞吐量，最早的計算機沒有操作系統的概念。那時使用計算機的人是研究、設計、開發計算機系統的專家，他們對計算機硬件系統及各部件之間如何配合工作非常熟悉。開機后，再啟動計算機由計算機自動執行程序。當時，計算機運行一次只能執行一個程序，即處理一個任務，處理完之后就停下來，等待工作人員為它加載下一個待處理的任務并安排所需要的資源。這樣使用計算機非常麻煩，對用戶掌握計算機技術的要求非常高，并且用計算機處理問題的效率非常低。這就促使人們考慮如何使計算機系統能夠自動地管理好硬件資源，屏蔽硬件的復雜性，降低對用戶使用計算機的技術要求；如何使計算機一次能夠自動處理多個任務，協調好各種軟件之間的關系以及被執行的順序，合理充分地使用計算機內存資源，提高CPU的使用效率；如何使計算機自動地管理好事先設計好的程序、待處理的數據，在需要時能夠自動地被調入計算機內處理，并自動保存處理后的結果。根據不同的應用場合，操作系統可分為以下幾種類型：

1手工操作

手工操作時代可以追溯到1946-1955年，普遍使用機器語言，用插件板、紙帶、卡片輸入輸出進行科學計算，時間上第一臺電子計算機ENIAC就是手工操作時代產生的。手工操作存在很多弊端，例如隨著計算機處理能力的提高，手工操作的低效率會造成很多浪費。

2單道批處理系統時代

單道批處理系統在1955-1965年較為流行，它使用匯編語言，FORTRAN和Job等語言，也首次使用了操作系統，即FMS（Fortran Monitor System），IBMSYS等，在科學工程計算方面的功能很突出，特別是聯機批處理和脫機批處理，單用戶操作系統工作時只有一個用戶作業（指用戶要求計算機完成一個獨立任務）在運行，單用戶操作系統一般用于微型計算機系統中，如微型計算機的磁盤操作系統（DOS）。

3多道批處理系統時代

在多道批處理系統在1965-1980年應用廣泛，其操作系統復雜而龐大，內存中可以同時存放幾個作業，它采用集成電路將幾項新技術，如multiprogram—ming，spooling集合起來。批處理系統的代表兼容機思想的誕生與多道程序設計思想的實現，主機的CPU按照預先分配給各終端的時間片（Time Slicc）輪流為各個終端服務，各個終端在分配給自己的時間片內獨占CPU，分時共享計算機系統的資源。分時操作系統具有會話功能，可以在工作過程中隨時進行人機會話。工作時，同時在系統上工作的不同用戶好像自己獨占這臺計算機，沒有分時運行的感覺。

多道批處理有多個優點，例如作業流程自動化，即使得資源的使用效率比較高，而且同時吞吐率高，也就是在1個單位時間中進行的線程總數比較大。但同樣也有缺點，用戶之間交流性比較低，調試程序困難，浪費了時間和空間。多道批處理是指多個用戶將需要執行的程序、數據和作業說明一起送到計算機中，由操作系統對各個作業運行進行調度運行。

4分時系統時代

分時系統存在于70年代至今，分時系統即為多個程序分時共享硬件和軟件資源，MIT的Compatible TimeSharing System的分時系統開創了多用戶共享計算機資源的新時代，它擁有便利的終端使用，高可靠的大型文件系統，內核、層次式目錄、面向流的I/0以及把設備當做文件處理的多種新方式，播撒了許多原創的概念，對現代操作系統具有重大影響。分時系統把計算機的系統資源進行時間上的分割，提高了計算機用戶使用計算機時的多路性，交互性，獨立性和及時性。

5個人計算機時代

1973年，第一個微機操作系統CP/M誕生，CP/M操作系統有較好的層次結構，指揮主機、內存、磁鼓、磁帶、磁盤、打印機等硬設備的特權，它在1981年成為世界上流行最廣的8位操作系統之一。個人計算機有較多新技術的發展，例如在分時系統的基礎上，操作系統的發展開始分化，有主機計算、個人計算、分布計算等，例如網絡操作系統（Network OS）。網絡操作系統管理連接在計算機網絡上的所有計算機。由于各計算機都有自己的一套操作系統，因此，網絡操作系統提供了一個網絡通信的協議，在上層把網絡中的計算機聯系起來，使得在網絡中的各計算機均按照協議的規定進行通信。

6結束語

待解決的問題引發了操作系統軟件的誕生，促進了操作系統技術的不斷提高和完善。在工作中直接使用裸機不但很不方便，而且還嚴重影響工作效率和機器使用率。而為裸機配置的一種系統軟件是管理計算機硬件與軟件資源的程序，是計算機中最重要的系統軟件。操作系統的出現，提供了計算機用戶與計算機硬件系統之間的接口，且是用戶和應用程序間的接口，操作系統為編譯程序和數據庫管理工作等提供了支持和服務。