通过前面的学习,我们知道计算机的应用非常广泛,但是无论何种应用都需要调度计算机资源,如 

                                   

需要与用户进行交互等,资源调度和交互是计算机完成,这些功能正是由操作系统实现的。

操作系统的定义:

操作系统是计算机系统中的一个系统软件,是一些程序模块的集合。能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源,合理地组织计算机的工作流程,控制程序的执行并向用户提供各种服务功能,使得用户能够灵活、方便、有效的使用计算机,使整个计算机系统能高效地运行。是计算机与用户之间的接口。

定义中体现出操作系统的三个关键字:系统软件,管理计算机软硬件资源、提供人机接口(user interface)。操作系统设计的主要目标是方便使用和有效管理资源。


可以从三个方面来理解操作系统的重要作用:

首先,从用户的角度来看,操作系统是计算机与人的接口。

其次,从计算机的角度来看,操作系统是资源的管理者,包括对cpu、内存、文件和外部设备的管理。

    -cpu管理,应用程序只有拥有cpu使用权后,才能运行。操作系统需要合理分配cpu资源。

    -内存管理:计算机需要将有限的内存分配给多道程序,满足各个程序的要求;采用隔离保护措施保护各个用户程序的数据不被破坏,当程序所需的内存超过了物理内存的空间时,能启用虚拟内存实现内存扩充等,程序运行结束时能回收内存。

    -文件管理。几乎所有数据均以文件形式存放在外存中,操作系统以文件为单位,负责文件的创建、删除、修改、命名、存储、检索、保护和共享等。

    -外部设备管理。请求将设备分配给不同的程序,如打印、显示、播放音乐等,并通过驱动程序控制各类设备适配器(各类接口卡,如网卡,声卡,显卡等),设备适配器 再控制设备;外部设备使用完毕后由操作系统回收设备使用权。

再次,操作系统同时也是计算机硬件和其他软件的接口。为其他软件提供运行平台。没有操作系统的支持,任何应用软件都无法运行。

由此,可见操作系统是最重要的系统软件,是计算机软件的核心和基础。随着技术的发展,操作系统还提供网络连接功能、多媒体处理等功能。随着计算机的发展,人们希望操作系统越来越方便。外围设备管理、网络管理功能。

  




经历了60多年的历程,计算机硬件同步发展。                                                                                                                                    

   

                             世界上第一台计算机

第一代计算机的电子器件为电子管,那时没有操作系统,没有程序设计语言。


          


                                第二代晶体管计算机

第二代晶体管计算机时代,出现了现代操作系统的雏形,出现了汇编语言。


              

                                  第三代计算机

第三代计算机时代,出现了集成电路。出现了高级程序设计语言,出现操作系统unix,ms-dos等。unix就是用主要基于c语言编写。


      

                                 超大规模集成电路


第四代超大规模集成电路时代,大型计算机和微型计算机得到了快速发展,计算机中配置多个cpu共同运行处理多个任务,称为多任务操作系统。

随着网络的发展,出现了分布式操作系统,使得多个计算机互联并实现资源的统一分配,共同完成任务的处理等。在本课程后续的章节计算机网络中将进一步介绍分布式操作系统及分布式计算。这个时期,计算机已经应用于一些对处理时间要求非常严格的情景,包括实时过程控制和实时数据处理,如导弹发射过程控制、汽车的ABS系统防锁死刹车系统,网络通话系统等,这些操作系统称为实时操作系统。

此外,微处理器的体积越来越小,其中,嵌入在智能手机、平板电脑中的称为手持式操作系统。另一些,嵌入在家用电器、汽车、游戏设备、医疗器械等中的称为嵌入式操作系统,嵌入式操作系统的界面有限,主要用于控制硬件。







对于众多的操作系统,为了明确操作系统的特征,可以根据不同的角度将操作系统分类。


根据安装操作系统的计算机硬件规模,可分为:

-大型机操作系统

-个人计算机操作系统:unix  linux  solaris

-掌上计算机操作系统:ms-dos  windows

-嵌入式操作系统:手机、pda,机顶盒,路由器等,例如嵌入linux,windowsCE,VxWorks,QNX

-传感器节点操作系统:传感器是一种电池驱动的小型计算机,通过无线互联分布在,用于气象预测,森林火灾探测等,如TinyOS

按资源共享的级别分:

-单任务

-多任务

-单用户

-多用户

-单道

-多道操作系统


按所允许的交互类型分:

-批处理

-分时处理

-个人机

-实时操作系统

根据计算机的作用,可将操作系统分为:

-客户机 

-服务器操作系统

例如windows 7 xp等属于客户机操作系统,linux unix windows server2003 属于服务器操作系统


根据处理器的个数划分为:

-单处理器操作系统

-多处理器操作系统


对输入数据的响应时间划分为:

-实时操作系统

-非实时操作系统等。


需要注意的是,根据不同的分类方法,某一个操作系统可以分为多个类别。

例如            

                             windows7 操作系统

它属于多任务、交互式、分时、多处理器、多用户的操作系统。


                                      UNIX

UNIX 属于通用、多用户、分时、多任务操作系统。


在这些众多的操作系统,有一些非常典型的操作系统,需要我们做些了解。

曾经风靡全球的   



MSDOS :

提供字符用户界面,以命令行形式操作。

1980年西雅图公司开发了86-DOS ,1981年微软公司收购该公司,并更名软件为ms-dos ,风靡10多年;1995年,中国的希望集团发布了支持汉字的UCDOS 5.0版;在windows中仍以虚拟机的方式提供ms-dos的操作环境。


常用的服务器操作系统 unix linux,最成功的操作系统之一。

    

1973年Dennis Ritichie和Ken Thompson用C语言编写了UNIX,首个用高级语言编写的OS。


         

 可以运行在多种类型的计算机上。unix的两位创造者共同获得了1983年度ACM图灵奖和软件系统奖。  unix有数十个版本。

芬兰赫尔辛基大学的学生Linux Torvalds以Unix为基础,参考Andrew tanenbaum教授编写的Minix开发了著名的linux。 

Linux采用开放源码的方式,将源代码及相关文件发布在网上,根据程序员网友修改和完善建议不断强化。Linux仅提供操作系统的核心程序及工具 ,公司等将Linux与其他软件整合形成多种版本,如 RedHat,Debian等,广泛安装于中小型企事业单位。


  


市场占有率最高的微机操作系统 windows

1985年Windows1.0面世,1990年基于ms-dos开发了windows3.0 引起轰动。1995年的windows95是完整的os


突出的用户交互体验的微机操作系统  MAC OS             

              

1984年 苹果公司开发了最早的图形化用户界面Mac OS 

Mac OS基于Unix系统开发,多媒体处理功能强大。提供apple store服务网站。

目前版本Mac OS X(11)。苹果电脑上也能安装windows操作系统,得到了用户的好评。


手持式操作系统

主要用于智能手机和平板电脑。如palm os 、Andriod、Windows embedded、Windows mobile、mac ios