浅谈计算机操作系统的发展历史

2022.10.14

许萌

摘要：计算机系统上配置操作系统是很有必要性，未配置OS的计算机系统必须用机器语言书写程序，操作系统可以将用户书写的高级语言转换为机器代码进行编译，OS还可以通过合理组织计算机的工作流程，加速程序的运行，缩短程序的运行周期，提高系统的吞吐量，近年发展起来的图形用户界面（GUI）更加方便了用户的使用与编程。近年来OS多采用微内核结构具有良好的扩充性，在全球互连OSI国际标准实现了国际间的彼此兼容。

关键词：操作系统；硬件软件；接口

操作系统是硬件系统的首次扩充，提高其利用率和系统的吞吐量，最早的计算机没有操作系统的概念。那时使用计算机的人是研究、设计、开发计算机系统的专家，他们对计算机硬件系统及各部件之间如何配合工作非常熟悉。开机后，再启动计算机由计算机自动执行程序。当时，计算机运行一次只能执行一个程序，即处理一个任务，处理完之后就停下来，等待工作人员为它加载下一个待处理的任务并安排所需要的资源。这样使用计算机非常麻烦，对用户掌握计算机技术的要求非常高，并且用计算机处理问题的效率非常低。这就促使人们考虑如何使计算机系统能够自动地管理好硬件资源，屏蔽硬件的复杂性，降低对用户使用计算机的技术要求；如何使计算机一次能够自动处理多个任务，协调好各种软件之间的关系以及被执行的顺序，合理充分地使用计算机内存资源，提高CPU的使用效率；如何使计算机自动地管理好事先设计好的程序、待处理的数据，在需要时能够自动地被调入计算机内处理，并自动保存处理后的结果。根据不同的应用场合，操作系统可分为以下几种类型：

1手工操作

手工操作时代可以追溯到1946-1955年，普遍使用机器语言，用插件板、纸带、卡片输入输出进行科学计算，时间上第一台电子计算机ENIAC就是手工操作时代产生的。手工操作存在很多弊端，例如随着计算机处理能力的提高，手工操作的低效率会造成很多浪费。

2单道批处理系统时代

单道批处理系统在1955-1965年较为流行，它使用匯编语言，FORTRAN和Job等语言，也首次使用了操作系统，即FMS（Fortran Monitor System），IBMSYS等，在科学工程计算方面的功能很突出，特别是联机批处理和脱机批处理，单用户操作系统工作时只有一个用户作业（指用户要求计算机完成一个独立任务）在运行，单用户操作系统一般用于微型计算机系统中，如微型计算机的磁盘操作系统（DOS）。

3多道批处理系统时代

在多道批处理系统在1965-1980年应用广泛，其操作系统复杂而庞大，内存中可以同时存放几个作业，它采用集成电路将几项新技术，如multiprogram—ming，spooling集合起来。批处理系统的代表兼容机思想的诞生与多道程序设计思想的实现，主机的CPU按照预先分配给各终端的时间片（Time Slicc）轮流为各个终端服务，各个终端在分配给自己的时间片内独占CPU，分时共享计算机系统的资源。分时操作系统具有会话功能，可以在工作过程中随时进行人机会话。工作时，同时在系统上工作的不同用户好像自己独占这台计算机，没有分时运行的感觉。

多道批处理有多个优点，例如作业流程自动化，即使得资源的使用效率比较高，而且同时吞吐率高，也就是在1个单位时间中进行的线程总数比较大。但同样也有缺点，用户之间交流性比较低，调试程序困难，浪费了时间和空间。多道批处理是指多个用户将需要执行的程序、数据和作业说明一起送到计算机中，由操作系统对各个作业运行进行调度运行。

4分时系统时代

分时系统存在于70年代至今，分时系统即为多个程序分时共享硬件和软件资源，MIT的Compatible TimeSharing System的分时系统开创了多用户共享计算机资源的新时代，它拥有便利的终端使用，高可靠的大型文件系统，内核、层次式目录、面向流的I/0以及把设备当做文件处理的多种新方式，播撒了许多原创的概念，对现代操作系统具有重大影响。分时系统把计算机的系统资源进行时间上的分割，提高了计算机用户使用计算机时的多路性，交互性，独立性和及时性。

5个人计算机时代

1973年，第一个微机操作系统CP/M诞生，CP/M操作系统有较好的层次结构，指挥主机、内存、磁鼓、磁带、磁盘、打印机等硬设备的特权，它在1981年成为世界上流行最广的8位操作系统之一。个人计算机有较多新技术的发展，例如在分时系统的基础上，操作系统的发展开始分化，有主机计算、个人计算、分布计算等，例如网络操作系统（Network OS）。网络操作系统管理连接在计算机网络上的所有计算机。由于各计算机都有自己的一套操作系统，因此，网络操作系统提供了一个网络通信的协议，在上层把网络中的计算机联系起来，使得在网络中的各计算机均按照协议的规定进行通信。

6结束语

待解决的问题引发了操作系统软件的诞生，促进了操作系统技术的不断提高和完善。在工作中直接使用裸机不但很不方便，而且还严重影响工作效率和机器使用率。而为裸机配置的一种系统软件是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机中最重要的系统软件。操作系统的出现，提供了计算机用户与计算机硬件系统之间的接口，且是用户和应用程序间的接口，操作系统为编译程序和数据库管理工作等提供了支持和服务。