单道批处理系统
把一批作业以脱机方式输入到磁带上,并在系统中配上监督程序(Monitor),在它的控制下使这批作业能一个接一个地连续处理。其自动处理过程是:首先,由监督程序将磁带上的第一个作业装入内存,并把运行控制权交给该作业。当该作业处理完成时,又把控制权交还给监督程序,再由监督程序把磁带(盘)上的第二个作业调入内存。计算机系统就这样自动地一个作业一个作业地进行处理,直至磁带(盘)上的所有作业全部完成,这样便形成了早期的批处理系统。由于系统对作业的处理都是成批地进行的,且在内存中始终只保持一道作业,故称此系统为单道批处理系统(Simple Batch Processing System)。
多道批处理系统
20世纪60年代中期,人们开始利用小规模集成电路来制作计算机,生产出第三代计算机。由IBM公司生产的第一台小规模集成电路计算机 ——360机,较之于晶体管计算机,无论在体积、功耗、速度和可靠性上,都有了显著的改善。虽然在开发360机器使用的操作系统时,为能在机器上运行多道程序而遇到了极大的困难,但最终还是成功地开发出能在一台机器中运行多道程序的操作系统OS/360。在单道批处理系统中,内存中仅有一道作业,它无法充分利用系统中的所有资源,致使系统性能较差。为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量,在20世纪60年代中期又引入了多道程序设计技术,由此而形成了多道批处理系统(Multiprogrammed Batch Processing System)。在该系统中,用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列,称为 “ 后备队列 ”;然后,由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存,使它们共享CPU和系统中的各种资源。
分时系统
分时系统(Time Sharing System)与多道批处理系统之间有着截然不同的性能差别,它能很好地将一台计算机提供给多个用户同时使用,提高计算机的利用率。它被经常应用于查询系统中,满足许多查询用户的需要。为实现分时系统,必须解决一系列问题。其中最关键的问题是如何使用户能与自己的作业进行交互,即当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令,再将结果返回给用户。此后,用户可继续键入下一条命令,此即人-机交互。应强调指出,即使有多个用户同时通过自己的键盘键入命令,系统也应能全部地及时接收并处理这些命令。
实时系统
所谓 “ 实时 ”,是表示 “ 及时 ”,而实时系统(Real Time System)是指系统能及时(或即时)响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时任务协调一致地运行。
微机操作系统
随着VLSI和计算机体系结构的发展,以及应用需求的不断扩大,操作系统仍在继续发展。由此先后形成了微机操作系统、网络操作系统等。本小节将对微机操作系统的发展作扼要的介绍。配置在微型机上的操作系统称为微机操作系统。最早诞生的微机操作系统是配置在8位微机上的CP/M。后来出现了16位微机,相应地,16位微机操作系统也就应运而生。当微机发展为32位、64位时,32位和64位微机操作系统也应运而生。可见,微机操作系统可按微机的字长来分,但也可将它按运行方式分为如下几类。
单用户单任务操作系统
单用户单任务操作系统的含义是,只允许一个用户上机,且只允许用户程序作为一个任务运行。这是最简单的微机操作系统,主要配置在8位和16位微机上。最有代表性的单用户单任务微机操作系统是CP/M和MS-DOS。
单用户多任务操作系统
单用户多任务操作系统的含义是,只允许一个用户上机,但允许用户把程序分为若干个任务,使它们并发执行,从而有效地改善了系统的性能。目前在32位微机上配置的操作系统基本上都是单用户多任务操作系统,其中最有代表性的是由微软公司推出的Windows。1985年和1987年微软公司先后推出了Windows 1.0和Windows 2.0版本操作系统,由于当时的硬件平台还只是16位微机,对1.0和2.0版本不能很好的支持。1990年微软公司又发布了Windows 3.0版本,随后又宣布了Windows 3.1版本,它们主要是针对386和486等32位微机开发的,较之以前的操作系统有着重大的改进,引入了友善的图形用户界面,支持多任务和扩展内存的功能,使计算机更好使用,从而成为386和486等微机的主流操作系统。1995年微软公司推出了Windows 95,它较之以前的Windows 3.1有许多重大改进,采用了全32位的处理技术,并兼容以前的16位应用程序,在该系统中还集成了支持Internet的网络功能。1998年微软公司又推出了Windows 95的改进版Windows 98,它已是最后一个仍然兼容以前的16位应用程序的Windows,其最主要的改进是把微软公司自己开发的Internet浏览器整合到系统中,大大方便了用户上网浏览,另一个特点是增加了对多媒体的支持。2001年微软又发布了32位版本的Windows XP,同时提供了家用和商业工作站两种版本,它是当前使用最广泛的个人操作系统。2001年还发布了64位版本的Windows XP。在开发上述Windows操作系统的同时,微软公司又开始开发网络操作系统Windows NT,它是针对网络开发的操作系统,在系统中融入了许多面向网络的功能,这里就不对它进行详细介绍了。
多用户多任务操作系统
多用户多任务操作系统的含义是,允许多个用户通过各自的终端使用同一台机器,共享主机系统中的各种资源,而每个用户程序又可进一步分为几个任务,使它们能并发执行,从而可进一步提高资源利用率和系统吞吐量。在大、中和小型机中所配置的大多是多用户多任务操作系统,而在32位微机上也有不少是配置的多用户多任务操作系统,其中最有代表性的是UNIX OS。UNIX OS是美国电报电话公司的Bell实验室在1969 ~ 1970年期间开发的,1979年推出来的UNIX V.7已被广泛应用于多种中、小型机上。随着微机性能的提高,人们又将UNIX移植到微机上。在1980年前后,将UNIX第7版本移植到Motorola公司的MC 680xx微机上,后来又将UNIX V7.0版本进行简化后移植到Intel 8080上,把它称为Xenix。现在最有影响的两个能运行在微机上的UNIX操作系统的变型是Solaris OS和Linux OS。(1) Solaris OS : SUN公司于1982年推出的SUN OS 1.0是一个运行在Motorola 680x0平台上的UNIX OS。在1988年宣布的SUN OS 4.0把运行平台从早期的Motorola 680x0平台迁移到SPARC平台,并开始支持Intel公司的Intel 80x86;1992年SUN发布了Solaris 2.0。从1998年开始,Sun公司推出64位操作系统Solaris 2.7和2.8,这几款操作系统在网络特性、互操作性、兼容性以及易于配置和管理方面均有很大的提高。(2) Linux OS : Linux是UNIX的一个重要变种,最初是由芬兰学生Linus Torvalds针对Intel 80386开发的。1991年在Internet网上发布第一个Linux版本,由于源代码公开,因此有很多人通过Internet与之合作,使Linux的性能迅速提高,其应用范围也日益扩大。相应地,源代码也急剧膨胀,此时它已是具有全面功能的UNIX系统,大量在UNIX上运行的软件(包括1000多种实用工具软件和大量的网络软件)被移植到Linux上,而且可以在主要的微机上运行,如Intel 80x86 Pentium等。