清華大學(xué)電子工程系馬洪兵62773434hbma@tsinghuaeducn(編輯修改稿)
2024-08-15 23:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 年 1965年） 32 第二代計(jì)算機(jī)典型的操作系統(tǒng) FMS（ FORTRAN Monitor System， FORTRAN監(jiān)控系統(tǒng)） IBMSYS（ IBM為 7094機(jī)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(chǔ)保護(hù)和簡(jiǎn)單的批處理構(gòu)成 第 2階段 晶體管時(shí)代（ 1955年 1965年） 33 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)（ multiprogramming） ? 在 IBM 7094機(jī)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(duì)于 CPU操作密集科學(xué)計(jì)算問(wèn)題，浪費(fèi)時(shí)間少 對(duì)于商業(yè)數(shù)據(jù)處理， I/O等待時(shí)間常占 80％－ 90％ ? 解決辦法 將內(nèi)存分幾個(gè)部分，每部分放不同的作業(yè) 當(dāng)一個(gè)作業(yè)等待 I/O時(shí)，另一個(gè)作業(yè)可以使用 CPU 在主存中同時(shí)駐留多個(gè)作業(yè)需要硬件進(jìn)行保護(hù) 以避免信息被竊取或攻擊 第 3階段：集成電路時(shí)代（ 1965年 1980年） 34 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)（ multiprogramming） 第 3階段：集成電路時(shí)代（ 1965年 1980年） 單處理機(jī)上多道程序運(yùn)行的特點(diǎn)： 多道 ：內(nèi)存中同時(shí)存放多道相互獨(dú)立的程序 宏觀上并行 ：宏觀上，系統(tǒng)中的多道程序都在運(yùn)行，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)都取得進(jìn)展 微觀上串行 ：在任意時(shí)刻，只有一道程序占有 CPU 35 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)（ multiprogramming） 第 3階段：集成電路時(shí)代（ 1965年 1980年） 時(shí)間 CPU I/O 設(shè)備 A B C A B C 36 分時(shí)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(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí) 一個(gè)逗號(hào)的誤用會(huì)導(dǎo)致編譯失敗，而可能浪費(fèi)程序員半天時(shí)間 ? 問(wèn)題的解決導(dǎo)致分時(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn) ? 分時(shí)系統(tǒng)實(shí)際上是多道程序的一個(gè)變種 在分時(shí)系統(tǒng)中，每個(gè)用戶有一個(gè)聯(lián)機(jī)終端。假設(shè) 20個(gè)用戶登錄，其中 17個(gè)在思考或談?wù)摶蚝瓤Х?，則 CPU可給那三個(gè)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(jiǎn)短的命令，而很少有長(zhǎng)的費(fèi)時(shí)命令，所以計(jì)算機(jī)能夠?yàn)樵S多用戶提供交互式快速服務(wù)，同時(shí)在 CPU空閑時(shí)還能在后臺(tái)運(yùn)行大作業(yè) 第 3階段：集成電路時(shí)代（ 1965年 1980年） 37 第 3階段：集成電路時(shí)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(jì)算機(jī)，開發(fā)和維護(hù)完全不同的產(chǎn)品，對(duì)廠商來(lái)說(shuō)是昂貴的 另外，新用戶，在開始時(shí)只需要一臺(tái)小計(jì)算機(jī)，后來(lái)可能需要一臺(tái)大的計(jì)算機(jī)，而且希望能在新計(jì)算機(jī)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(hào)的計(jì)算機(jī)之間兼容 系列機(jī)思想與 IBM System/360系統(tǒng) 38 1964 年 IBM 宣布推出 System/360計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 第一個(gè)采用小規(guī)模集成電路的主流機(jī)型 試圖一次性地解決上述兩個(gè)問(wèn)題 由于所有的計(jì)算機(jī) 都有相同的體系結(jié) 構(gòu)和指令集 在理論上，為一型 號(hào)編寫的程序可以 在其他型號(hào)機(jī)器上 運(yùn)行 第 3階段：集成電路時(shí)代（ 1965年 1980年） 39 IBM System/360的若干問(wèn)題 ? IBM無(wú)法寫出同時(shí)滿足互沖突需要的操作系統(tǒng) 其實(shí)別人也一樣不能完成這項(xiàng)工作任務(wù) ? 數(shù)千名程序員寫的數(shù)百萬(wàn)行匯編語(yǔ)言代碼 系統(tǒng)自身占據(jù)了大量存儲(chǔ)空間和一半的 CPU時(shí)間 ? 數(shù)百萬(wàn)行匯編代碼中有成千上萬(wàn)處錯(cuò)誤 ? IBM不斷發(fā)行新的版本試圖更正這些錯(cuò)誤 每個(gè)新版本在更正老錯(cuò)誤的同時(shí)又引入新錯(cuò)誤 ? 所以隨著時(shí)間的流逝，錯(cuò)誤的數(shù)量大致保持不變 第 3階段：集成電路時(shí)代（ 1965年 1980年） 這便是軟件危機(jī) , 軟件工程應(yīng)運(yùn)而生 40 MULTICS的災(zāi)難 ? 1965年 MIT、貝爾實(shí)驗(yàn)室和通用電氣公司決定開發(fā)一種 “ 公用計(jì)算服務(wù)系統(tǒng) ” ， 希望能夠同時(shí)支持整個(gè)波士頓所有的分時(shí)用戶。該系統(tǒng)稱作 MULTICS ? MULTICS設(shè)計(jì)目標(biāo)是：便利的遠(yuǎn)程終端使用，大量終端通過(guò)電話線接入計(jì)算機(jī)主機(jī) ? MULTICS研制難度超出了所有人預(yù)料 長(zhǎng)期研制工作達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)， 1969年 4月貝爾實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)代（ 1965年 1980年） 41 UNIX的崛起 ? 1969年，在貝爾退出 MULTICS研制項(xiàng)目后， Ken Thompson和Dennis M. Ritchie 想申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)買計(jì)算機(jī)從事操作系統(tǒng)研究，但多次申請(qǐng)得不到批準(zhǔn) ? 項(xiàng)目無(wú)著落，他們?cè)谝慌_(tái)無(wú)人用的 PDP7上，重新擺弄原先在 MULTICS項(xiàng)目上設(shè)計(jì)的 “ 空間旅行 ” 游戲 ? 為了使游戲能夠在 PDP7上順利運(yùn)行，他們陸續(xù)開發(fā)了浮點(diǎn)運(yùn)算軟件包、顯示驅(qū)動(dòng)軟件，設(shè)計(jì)了文件系統(tǒng)、實(shí)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(gè)同 MULTICS發(fā)音相近的名字 UNIX ? 隨后， UNIX用 C語(yǔ)言全部重寫，自此， UNIX誕生了 第 3階段：集成電路時(shí)代（ 1965年 1980年） 42 UNIX是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的代表。 Unix運(yùn)行時(shí)的安全性、可靠性以及強(qiáng)大的計(jì)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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