操作系統(tǒng)的基本概念操作系統(tǒng)的特征研究操作系統(tǒng)的幾種觀(編輯修改稿)
2024-11-22 15:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 作員 計算結(jié)果從打印機上輸出 操作員到打印機上撕下運算結(jié)果送到輸出室 程序員稍后可從取到結(jié)果 然后，操作員從輸入室的卡片盒中讀入另一個任務(wù) 如果需要 FORTRAN編譯器，還要把它取來讀入計算機 機時在走來走去時被浪費 批處理操作系統(tǒng) 現(xiàn)代操作系統(tǒng)雛型 為了改進(jìn)主存和 I/O設(shè)備之間的吞吐量 IBM 7094機引入了 I/O 處理機概念 其思想是：在輸入室收集全部的作業(yè)，用一臺相對便宜的計算機 如 IBM 1401計算機，將它們讀到磁帶上 另外用較昂貴的計算機，如 IBM7094來完成真正的計算 第二代計算機典型的操作系統(tǒng) FMS（ FORTRAN Monitor System， FORTRAN監(jiān)控系統(tǒng)） IBMSYS（ IBM為 7094機配備的操作系統(tǒng)） 這些操作系統(tǒng)由監(jiān)控程序，特權(quán)指令，存儲保護(hù)和簡單的批處理構(gòu)成 第三代集成電路計算機（ 1965年 1980年）時期 60年代初期，計算機開始采用集成電路 多數(shù)廠商有幾條完全不同的生產(chǎn)線，生產(chǎn)不同的計算機 開發(fā)和維護(hù)完全不同的產(chǎn)品，對廠商來說是昂貴的 另外，新用戶，在開始時只需要一臺小計算機 后來可能需要一臺大的計算機 而且希望能在新計算機上執(zhí)行原有的程序 這樣，廠家和用戶需要軟件在不同型號的計算機之間兼容 ? 1964 年 IBM 宣布推出 System/360計算機系統(tǒng) 第一個采用小規(guī)模集成電路的主流機型 ? 試圖一次性地解決上述兩個問題 ? 由于所有的計算機 都有相同的體系結(jié) 構(gòu)和指令集 在理論上，為一型 號編寫的程序可以 在其他型號機器上 運行 IBM System/360的若干問題 ? IBM無法寫出同時滿足互沖突需要的操作系統(tǒng) 其實別人也一樣不能完成這項工作任務(wù) ? IBM OS/360文件系統(tǒng)中有類型字段，定義文件的類型，有定長、不定長記錄、塊狀和非塊狀文件 用戶對于輸出文件的大小，只有通過猜測 ? 存儲管理有基地址寄存器尋址方式，程序也可以訪問和修改基地址寄存器，但是 CPU生成的卻是絕對地址，雖然不用進(jìn)行動態(tài)再分配 但程序卻被釘死在調(diào)入內(nèi)存時的物理地址上 IBM System/360, 龐大的軟件怪獸 ? 數(shù)千名程序員寫的數(shù)百萬行匯編語言代碼 系統(tǒng)自身占據(jù)了大量存儲空間和一半的 CPU時間 ? 數(shù)百萬行匯編代碼中有成千上萬處錯誤 ? IBM不斷發(fā)行新的版本試圖更正這些錯誤 每個新版本在更正老錯誤的同時又引入新錯誤 ? 所以隨著時間的流逝，錯誤的數(shù)量大致保持不變 多道程序設(shè)計技術(shù)（ multiprogramming） ? 在 IBM 7094機上，若當(dāng)前作業(yè)因等待 I/O而暫停， CUP只能踏步直至該 I/O完成 對于 CPU操作密集科學(xué)計算問題，浪費時間少 對于商業(yè)數(shù)據(jù)處理， I/O等待時間常占 80％－ 90％ ? 解決辦法 將內(nèi)存分幾個部分，每部分放不同的作業(yè) 當(dāng)一個作業(yè)等待 I/O時，另一個作業(yè)可以使用 CPU 在主存中同時駐留多個作業(yè)需要硬件進(jìn)行保護(hù) 以避免信息被竊取或攻擊 Spooling 技術(shù) ? 程序卡片被拿到機房后 能夠很快將一作業(yè)從卡片讀入磁盤 ? 任何時刻當(dāng)一作業(yè)運行結(jié)束 操作系統(tǒng)就將一新作業(yè)從磁盤讀出 裝入空出的內(nèi)存區(qū)運行 ? Spooling技術(shù) (Simultaneous Peripheral Operation On Line) ? 該技術(shù)也用于輸出 分時系統(tǒng) ? 第三代計算機實質(zhì)是批處理系統(tǒng) ? 而從一作業(yè)提交到結(jié)果取回 , 往往長達(dá)數(shù)小時 一個逗號的誤用會導(dǎo)致編譯失敗 而可能浪費程序員半天時間 ? 問題的解決導(dǎo)致分時系統(tǒng)的出現(xiàn) （ CTSS， Compatible Time Sharing System） ? 分時系統(tǒng)實際上是多道程序的一個變種 ? 分時系統(tǒng)的思想于 1959年在 MIT提出 ? 每個用戶有一個聯(lián)機終端 ? 在分時系統(tǒng)中，假設(shè) 20個用戶登錄 其中 17個在思考或談?wù)摶蚝瓤Х? 則 CPU可給那三個需要的作業(yè)輪流分配服務(wù) ? 調(diào)試程序的用戶常常只發(fā)出簡短的命令 而很少有長的費時命令 ? 所以計算機能夠為許多用戶提供交互式快速服務(wù) 同時在 CPU空閑時還能在后臺運行大作業(yè) ? 第一個分時系統(tǒng)由 MIT的 Fernando Corbato 等 1961年在一改裝的 IBM 7090/94機上開發(fā)成功 當(dāng)時有 32個交互式用戶 ? IBM 7090/94計算機有 32K內(nèi)存，系統(tǒng)用 5K，用戶用27K，用戶存儲映象在內(nèi)存和一臺磁鼓之間切換 ? 1962年 Manchester大學(xué)的 Atlas計算機投入運行 運行速度 200 kFLOPS ? 第一個有虛擬存儲器 (virtual memory)和頁面調(diào)度(paging) 的機器 ? 指令執(zhí)行是管道式 (pipelined)的 MULTICS的災(zāi)難 ? 1965年在 ARPA的支持下 MIT、貝爾實驗室和通用電氣公司決定開發(fā)一種 “ 公用計算服務(wù)系統(tǒng) ” ， 希望能夠同時支持整個波士頓所有的分時用戶。該系統(tǒng)稱作 MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service ) ? MULTICS設(shè)計目標(biāo)是：便利的遠(yuǎn)程終端使用，大量終端通過電話線接入計算機主機 高可靠的大型文件系統(tǒng)；大容量的用戶信息共享；存儲和構(gòu)造層次化信息結(jié)構(gòu)的能力 ? MULTICS研制難度超出了所有人預(yù)料 長期研制工作達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)， 1969年 4月貝爾實驗室退出，通用電氣公司也退出了 但最終，經(jīng)過多年的努力， MULTICS成功地應(yīng)用 運行 MULTICS的計算機系統(tǒng)在九十年代中陸續(xù)被關(guān)閉 ? MULTICS引入了許多現(xiàn)代操作系統(tǒng)領(lǐng)域概念雛形，對隨后操作系統(tǒng)特別是 UNIX的成功有著巨大的影響 小型計算機，電子游戲和 UNIX的成功 ?
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