1.2 操作系统发展历程

1. 手工操作阶段

• 程序员将程序放入纸带机上(慢) → 计算机读取纸带(慢) → 计算机计算(快) → 输出纸带(慢) → 程序员获取计算结果(慢)

• 主要缺点:

  • 用户独占全机、人机速度矛盾导致资源利用率低

2. 批处理阶段

2.1 单道批处理系统

1. 引入脱机输入/输出技术（用外围机+磁带完成），并由监督程序(操作系统雏形)负责控制作业的输入、输出

2. 为什么称为"脱机"?

   1. 脱离主机的控制进行的输入/输出操作
   2. 程序员将程序放入纸带机上 → 外围机将纸带数据放入磁带中 → 计算机读取磁带(磁带读写速度比纸带机快很多) → 计算机计算 → 输出计算结果到磁带

3. 主要优点:

   1. 缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提升

4. 主要缺点:

   1. 内存中仅能有一道程序运行，只有该程序运行结束之后才能调入下一道程序。 CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低

2.2 多道批处理系统

1. 操作系统正式诞生，用于支持多道程序并发运行，每次往内存中读入多道程序

2. 主要优点：

   1. 多道程序并发执行，共享计算机资源。资源利用率大幅提升，CPU和其他资源更能保持“忙碌”状态，系统吞吐量增大

3. 主要缺点:

   1. 用户响应时间长，没有人机交互功能（用户提交自己的作业之后就只能等待计算机处理完成，中间不能控制自己的作业执行 eg：无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数）

3. 分时操作系统

1. 计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务，各个用户可通过终端与计算机进行交互

2. 主要优点:

   1. 用户请求可以被即时响应，解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机，并且用户对计算机的操作相互独立，感受不到别人的存在

3. 主要缺点:

   1. 不能优先处理一些紧急任务。操作系统对各个用户/作业都是完全公平的，循环地为每个用户/作业服务一个时间片，不区分任务的紧急性

4. 实时操作系统

1. 在实时操作系统的控制下，计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完事件

2. 实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性

3. 硬实时系统

   1. 必须在绝对严格的规定时间内完成处理

4. 软实时系统

   1. 能接受偶尔违反时间规定

5. 主要优点:

   1. 能够优先响应一些紧急任务，某些紧急任务不需时间片排队

5. 其他操作系统

1. 网络操作系统
   1. 是伴随着计算机网络的发展而诞生的，能把网络中各个计算机有机地结合起来，实现数据传送等功能，实现网络中各种资源的共享（如文件共享）和各台计算机之间的通信（如：WindowsNT 就是 一种典型的网络操作系统，网站服务器就可以使用）
2. 分布式操作系统
   1. 主要特点是分布性和并行性
   2. 系统中的各台计算机地位相同，任何工作都可以分布在这些计算机上，由它们并行、协同完成这个任务
3. 个人计算机操作系统
   1. 如 Windows XP、MacOS，方便个人使用