清華大學(xué)電子工程系馬洪兵62773434hbma@tsinghuaeducn(編輯修改稿)
2025-08-15 23:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 年 1965年） 32 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，存儲保護和簡單的批處理構(gòu)成 第 2階段 晶體管時代（ 1955年 1965年） 33 多道程序設(shè)計技術(shù)（ multiprogramming） ? 在 IBM 7094機上，若當前作業(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)需要硬件進行保護 以避免信息被竊取或攻擊 第 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 34 多道程序設(shè)計技術(shù)（ multiprogramming） 第 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 單處理機上多道程序運行的特點： 多道 ：內(nèi)存中同時存放多道相互獨立的程序 宏觀上并行 ：宏觀上，系統(tǒng)中的多道程序都在運行，在一定的時間間隔內(nèi)都取得進展 微觀上串行 ：在任意時刻，只有一道程序占有 CPU 35 多道程序設(shè)計技術(shù)（ multiprogramming） 第 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 時間 CPU I/O 設(shè)備 A B C A B C 36 分時系統(tǒng) ? 批處理系統(tǒng)從一作業(yè)提交到結(jié)果取回 , 往往長達數(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) ? 分時系統(tǒng)實際上是多道程序的一個變種 在分時系統(tǒng)中，每個用戶有一個聯(lián)機終端。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 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 37 第 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 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 系列機思想與 IBM System/360系統(tǒng) 38 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 第 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 39 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) ? 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 第 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 這便是軟件危機 , 軟件工程應(yīng)運而生 40 MULTICS的災(zāi)難 ? 1965年 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 ? MULTICS設(shè)計目標是：便利的遠程終端使用，大量終端通過電話線接入計算機主機 ? MULTICS研制難度超出了所有人預(yù)料 長期研制工作達不到預(yù)期目標， 1969年 4月貝爾實驗室退出，不久通用電氣公司也退出了 ? 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 第 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 41 UNIX的崛起 ? 1969年，在貝爾退出 MULTICS研制項目后， Ken Thompson和Dennis M. Ritchie 想申請經(jīng)費買計算機從事操作系統(tǒng)研究，但多次申請得不到批準 ? 項目無著落，他們在一臺無人用的 PDP7上，重新擺弄原先在 MULTICS項目上設(shè)計的 “ 空間旅行 ” 游戲 ? 為了使游戲能夠在 PDP7上順利運行，他們陸續(xù)開發(fā)了浮點運算軟件包、顯示驅(qū)動軟件，設(shè)計了文件系統(tǒng)、實用程序、shell 和匯編程序 ? 到了 1970年，在一切完成后，給新系統(tǒng)起了個同 MULTICS發(fā)音相近的名字 UNIX ? 隨后， UNIX用 C語言全部重寫，自此， UNIX誕生了 第 3階段：集成電路時代（ 1965年 1980年） 42 UNIX是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的代表。 Unix運行時的安全性、可靠性以及強大的計算能力贏得廣大用戶的信賴 促使 UNIX系統(tǒng)成功的因素：
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