操作系统是从哪一代电脑开始使用的?
(不带操作系统,1946-1955)
管理计划阶段
(第一代操作系统,1955-20世纪60年代早期)
多道程序设计
(第二代操作系统,1963-1980)
以及(现代)操作系统的形成(1980之后)
操作系统的发展
操作系统的发展与计算机硬件的发展密切相关。自1946年第一台电子计算机诞生以来,每一代计算机的演变都是以降低成本、缩小体积、降低功耗、增加容量、提高性能为目标的。随着计算机硬件的发展,也加速了操作系统的形成和发展。
网络操作系统(NOS)是指能够使网络上的每台计算机方便有效地共享网络资源,并为用户提供所需的各种服务的操作系统。
除了独立操作系统所需的功能之外,网络操作系统还具有诸如内存管理、CPU管理、输入/输出管理、文件管理等网络功能,以及网络通信和网络服务管理。
操作系统是用户与计算机的接口,网络操作系统是网络用户与计算机网络的接口。
操作系统随着人们的不同需求有一个逐渐发展的过程,从最早的单机操作系统到后来的网络操作系统,从单用户操作系统到多用户多任务操作系统。
1.早期操作系统
最初的电脑没有操作系统,人们通过各种操作按钮来控制电脑。然后为了提高效率,出现了汇编语言,操作人员通过打孔纸带将程序输入计算机进行编译。这些内置语言的电脑只能由操作人员自己运行,不利于设备和程序的共享。为了解决这个问题,现代操作系统出现了。操作系统是人和计算机之间的接口,是各种应用程序的通用平台。有了操作系统,一方面很好的实现了程序的共享,另一方面方便了计算机硬件资源的管理。
随着计算技术和大规模集成电路的发展,微型计算机发展迅速。自20世纪70年代中期以来,计算机操作系统已经出现。从65438到0976,美国数字研究软件公司开发了8位CP/M操作系统。该系统允许用户通过控制台的键盘对系统进行控制和管理,其主要功能是管理文件信息,从而实现对硬盘文件或其他设备文件的自动访问。此后,一些8位操作系统大多采用CP/M结构。
计算机操作系统的发展经历了两个阶段。第一阶段是单用户单任务操作系统。在CP/M操作系统之后,还有C-DOS、M-DOS、TRS-DOS、S-DOS、MS-DOS等磁盘操作系统。
值得一提的是,MS-DOS是运行在IBM-PC及其兼容机上的操作系统。它源于SCP86-DOS,是基于1980中8086微处理器的单用户操作系统。后来微软获得了操作系统的专利,安装在IBM-PC上,命名为PC-DOS。1981年,微软的MS-DOS版本1.0和IBM的PC问世,这是第一个实用的16位操作系统。从此,微型计算机进入了一个新时代。1987年微软发布的MS-DOS 3.3版是非常成熟可靠的DOS版本,使微软获得了个人操作系统的霸主地位。
自1981问世以来,DOS经历了七次大的版本升级,从1.0版本到现在的7.0版本,不断改进和完善。但是DOS系统的单用户、单任务、字符界面、16位都没有改变,所以它的内存管理限制在640KB。由此造成的许多局限性限制了DOS系统的进一步应用,而微软开发的Windows系列操作系统就是为了克服DOS系统的这些局限性。
2.现代操作系统
随着社会的发展,早期的单用户操作系统已经远远不能满足用户的要求,各种新的现代操作系统如雨后春笋般出现。
现代操作系统是计算机操作系统发展的第二阶段,其特点是多用户多任务和分时。其典型代表是UNIX、Windows、Linux、OS/2等操作系统。
(1) UNIX
1968年,肯汤普森和他在贝尔实验室计算机研究组的同事们计划创造他们自己的操作系统。Ken和Dennis发现了现在非常有名的很少使用的PDP-7 sitting nacorner,他们使用GE system生成可以在这台机器上运行的程序代码。接下来,Ken和他的同事们还完成了第一个命令解释器和一些简单的文件处理工具。他们很快写出了汇编程序,系统已经开始自我支持了。这个时候,系统已经有点像UNIX了。该文件系统与当前的文件系统相对相似。它使用节点的概念,并有特殊的文件类型来支持目录和设备。那时,PDP-7可以同时支持两个用户。
提示:汇编程序是将汇编语言编写的程序编译成计算机可以识别的机器语言的工具。
1970 UNIX移植到PDP-11/20。贝尔实验室专利局成为UNIX的第一个商业用户。第一个系统有几点值得注意。运行UNIX的PDP-11/20没有存储保护,它唯一的存储是一个0.5MB的磁盘。系统支持三个用户同时分别完成编辑和排版,计算机研究团队进行进一步的UNIX开发。本系统手册标注为第一版,日期为1971年11月。
UNIX第二版发布于1972,增加了管道的功能。这个版本还增加了汇编之外的编程语言支持。尤其是Ken尝试用NB语言重写核心。
提示:NB修改自B语言(由Ken和Dennis设计)。B语言的前身是BCPL。BCPL(Basic CPL)是由Martin Richards于1967年在剑桥设计的。Cpl(组合编程语言)是伦敦大学和剑桥大学在1963的合作项目,受ALGOL60(设计于1960)的设计思想影响很大。所有这些语言在控制结构上都和C类似,但B和BCPL都是“非类型化”语言(虽然有点用词不当),它们只支持通过字来访问内存。NB演变成C,C很快成为新工具和应用的首选语言。
1973年,Ken和Dennis成功地用c重写了UNIX内核,解释器也进行了重写,增加了系统的健壮性,编程和调试也容易得多。
1974年,Ken和Dennis在CommunicationsoftheACM上发表了一篇论文,介绍了UNIX系统。这篇文章引起了学术界的广泛兴趣。第五版以“仅供教育用途”的形式正式提供给各大学。因此,UNIX版本5在许多大学的教学中被广泛使用。
1975年,UNIX系统第6版发布。这是第一个在贝尔实验室之外广为流传的UNIX系统。美国电话电报公司。t(通过West Electric Co .)开始向商业和政府用户提供许可证。
1977年,InteractiveSystems成为第一家向最终用户销售UNIX的公司。UNIX终于成为了一个产品。在同一时期,三个团队将UNIX移植到不同的机器上。SteveJohnson和DennisRitchie将UNIX移植到了Interdata8/32机器上;澳大利亚卧龙岗大学的RichardMiller和他的同事将UNIX移植到一个Interdata7/31上。TomLyon和他在普林斯顿的助手们完成了向VM/370的移植。
从65438到0977,加利福尼亚大学(伯克利)的计算机科学系开始发布他们的Pascal解释器。它还包括一些新的设备驱动程序、内核修改、ex编辑器和一个比V6外壳更好的Pascal外壳。这就是所谓的1BSD(1StberkeleySoftwarediction)。
70年代末,UNIX发展到版本6后,at & amp;t认识到了UNIX的价值,建立了UNIX系统实验室(USL),继续开发UNIX。所以at & T一方面会继续开发UNIX版本7供内部使用,另一方面USL会开发正式对外发布的UNIX版本,同时& T也声称拥有UNIX产品的所有权。(几乎与此同时,加州大学柏克莱分校的计算机系统研究小组(CSRG)使用UNIX来研究操作系统,他们的研究成果在他们使用的UNIX中有所体现)。他们对UNIX做了很多改进,增加了许多高级特性,包括更好的内存管理、快速和健壮的文件系统等。大部分原始源代码都被重写以支持这些新特性。许多其他UNIX用户,包括其他大学和商业组织,都希望得到CSRG改进的UNIX系统。因此,CSRG的研究人员将他们的UNIX组合成一个完整的UNIX系统(Berkeley Software Distribution,BSD)并向外界发布。
BSD UNIX在UNIX的历史发展中有相当大的影响力,被很多商业厂商采用,成为很多商业UNIX的基础,而AT & amp;t和同时存在的UNIX版本影响要小很多。同时,很多研究项目都是基于BSD UNIX的。比如美国国防部的项目ARPAnet,发展到今天的互联网,TCP/IP最早在BSD UNIX中实现,将互联网和UNIX紧密结合。
而at & T的UNIX系统实验室,同时也在不断改进他们的商用UNIX版本,直到他们吸收了BSD UNIX中的各种先进特性,并结合自己的特点,推出了UNIX System V版本,情况才有所改观。自此,BSD UNIX和UNIX System V成为了UNIX的两大主流,大多数现代UNIX版本都是这两个版本的衍生品。
虽然在& amp;t的UNIX System V也是一个优秀的Unix版本,但是BSD UNIX在Unix领域的影响力更大。美国电话电报公司。t的UNIX系统实验室一直在密切关注BSD的发展。在1992中,UNIX系统实验室指控分发商业BSD UNIX的公司BSDI违反了AT & amp;t的许可发布自己的UNIX版本,并进一步指责伯克利计算机系统研究组泄露UNIX商业机密(此时4.3BSD来自AT & amp;T Unix的代码小于10%)。这一诉讼影响了许多UNIX供应商,迫使他们从BSD UNIX转换到UNIX System V,以避免法律问题。这使得今天大多数商业UNIX版本都基于UNIX system V。
Novell获得UNIX的版权后,将自己的UNIX重新命名为UNIXware,并将UNIX商标给了X/Open(由几家UNIX厂商组成的联盟),这样这个联盟中的所有成员都可以使用UNIX商标。从此,UNIX不再是专有产品。后来Novell因为自身业务问题,把UNIXware卖给了SCO。同时,由于BSD系统已经非常成熟,研究操作系统的目标已经达到,4.4BSD-lite2发布后,Berkeley Computer Systems Research Group(CSRG)解散,组内部分研究人员进入UNIX商业公司,其他人则继续从事其他计算机领域的研究。此时,严格意义上的UNIX System V和BSD UNIX已经不存在了,只存在它们的各种后续版本。
从UNIX的发展中我们可以注意到,UNIX与其他商业操作系统的区别主要在于它的开放性。在系统设计之初,就考虑了不同用户的需求,所以UNIX被设计成一个具有很大扩展性的系统。因为它的源代码是分发给高校的,所以在教育界和学术界有很大的影响力,进而影响到商业领域。大学生和研究人员出于科研目的或个人兴趣,在UNIX上进行各种开发,并且不顾经济利益,将这些源代码公开,互相共享。这些行为极大地丰富了UNIX本身。计算机领域的许多科学家和技术人员遵循这些方法,开发了数千种自由软件,包括FreeBSD。正因为如此,今天的互联网才如此丰富多彩,不同于其他商业网络,能够成为真正的全球网络。开放性是UNIX和互联网的灵魂。
由于UNIX的开放性,UNIX有许多不同的版本。由于不同的Unix使用的文件和目录结构略有不同,提供的系统调用也略有不同,这给系统管理和为Unix开发可移植的应用程序带来了一定的困难。比如System V和BSD的很多系统调用是不一样的。在UNIX的历史发展中,也有完全统一UNIX的努力。例如,POSIX规范是一组基本的系统调用规则,UNIX操作系统应该通过UNIX供应商之间的协商来遵循这些规则。但是由于多个UNIX系统的存在,各个厂商的意见差异很大,所以POSIX规范制定的比较松散,甚至在Windows NT中还有一个POSIX子系统。事实上,只要UNIX系统和谐发展,不出于商业目的人为制造系统差异,就可以使UNIX系统不至于差异太大,保持UNIX系统的多样性比只有一个UNIX系统更能促进技术的进步和发展。
UNIX系统是一个非常成熟的操作系统,广泛应用于各种高端应用环境,如大中型计算机等大型应用系统。多用户、多任务、树形结构文件系统、重定向和管道是UNIX的三大特点。UNIX系统的品种很多,如Sun公司的SunOS和Solaris、IBM公司的AIX、SGI公司的IRIX等,也有一些机构和个人开发了一些面向个人和小型应用的类UNIX系统。
注意:常见的BSD和Linux发行版是类UNIX系统。这些系统在功能和应用上与UNIX系统基本相似,但通常UNIX是指基于特殊架构的Solaris、IRIX、AIX等操作系统,而FreeBSD和Linux是基于个人计算机的。