操作系统对比和未来展望

摘 要 操作系统(Operating System)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。在计算机中，操作系统是其最基本也是最为重要的基础性系统软件。目前市面上流行的的操作系统主要有微软Windows操作系统、UNIX操作系统、Linux操作系统、DOS操作系统等，各有优缺点。首先，分析了主流操作系统的优缺点。其次，指出了他们存在的一些问题。最后，对操作系统的发展方向、构成框架、性能强度等进行了展望。

关键词 性能分析 不足 未来趋势

Performance comparison and future development of operating systems

Abstract Operating system (OS) is a computer program that manages computer hardware and software resources. In the computer, the operating system is the most basic and important basic system software. At present, the popular operating systems on the market mainly include Microsoft Windows operating system, UNIX operating system, Linux operating system, DOS operating system, etc., each has its own advantages and disadvantages. Firstly, the advantages and disadvantages of mainstream operating systems are analyzed. Secondly, it points out some problems existing in them. Finally, the development direction, framework and performance strength of operating system are prospected.

Keywords performance analysis shortage future trend

1.引言
在计算机中，操作系统是其最基本也是最为重要的基础性系统软件。从计算机用户的角度来说，计算机操作系统体现为其提供的各项服务；从程序员的角度来说，其主要是指用户登录的界面或者接口；如果从设计人员的角度来说，就是指各式各样模块和单元之间的联系。事实上，全新操作系统的设计和改良的关键工作就是对体系结构的设计，经过几十年以来的发展，计算机操作系统已经由一开始的简单控制循环体发展成为较为复杂的分布式操作系统，再加上计算机用户需求的愈发多样化，计算机操作系统已经成为既复杂而又庞大的计算机软件系统之一。[1]
计算的操作系统对于计算机可以说是十分重要的，从使用者角度来说，操作系统可以对计算机系统的各项资源板块开展调度工作，其中包括软硬件设备、数据信息等，运用计算机操作系统可以减少人工资源分配的工作强度，使用者对于计算的操作干预程度减少，计算机的智能化工作效率就可以得到很大的提升。其次在资源管理方面，如果由多个用户共同来管理一个计算机系统，那么可能就会有冲突矛盾存在于两个使用者的信息共享当中。为了更加合理的分配计算机的各个资源板块，协调计算机系统的各个组成部分，就需要充分发挥计算机操作系统的职能，对各个资源板块的使用效率和使用程度进行一个最优的调整，使得各个用户的需求都能够得到满足。最后，操作系统在计算机程序的辅助下，可以抽象处理计算系统资源提供的各项基础职能，以可视化的手段来向使用者展示操作系统功能，减低计算机的使用难度。[2]
本文将分析各个操作系统的优缺点并指出问题，最后提出展望。

2.对各操作系统的分析

2.1 DOS操作系统
磁盘操作系统（Disk Operating System），是早期个人计算机上的一类操作系统。
微软图形界面操作系统Windows NT问世以来，DOS是一个后台程序的形式出现的。名为Windows命令提示符。可以通过点击运行-CMD进入。
DOS是英文Disk Operating System的缩写，意思是“磁盘操作系统”，顾名思义，DOS主要是一种面向磁盘的系统软件。说得简单些，DOS就是人与机器的一座桥梁，是罩在机器硬件外面的一层“外壳”，有了DOS，就不必去深入了解机器的硬件结构，也不必去死记硬背那些枯燥的机器指令。只需通过一些接近于自然语言的DOS命令，就可以轻松地完成绝大多数的日常操作。此外，DOS还能有效地管理各种软硬件资源，对它们进行合理的调度，所有的软件和硬件都在DOS的监控和管理之下，有条不紊地进行着自己的工作，但是在操作不慎情况下也会死机。
完整的DOS由五部分组成：
1.引导程序（ BOOT ）：由格式化程序直接写入磁盘初始扇区。
2.基本输入/输出管理程序(PC-DOS为IBMBIO. COM、MS-DOS为IO.SYS)。
3.文件管理和系统功能调用程序(PC-DOS为IBMDOS.COM、MS-DOS。为MSDOS.SYS)。
4.命令处理程序(COMMAND. COM)。
5.各种外部命令：完成各种辅助功能的可执行文件。[3]
优点——耗资源少，系统硬件要求极低；
缺点——没有图形界面，手打命令，参数众多，入手困难

2.2Windows操作系统
Windows采用了图形化模式GUI，比起从前的Dos需要输入指令使用的方式更为人性化。随着计算机硬件和软件的不断升级，微软的 Windows也在不断升级，从架构的16位、32位再到64位,系统版本从最初的 Windows 1.0到大家熟知的 Windows 95、 Windows 98、 Windows 2000、 Windows XP、 Windows Vista、 Windows 7、Windows 8、Windows 8.1、Windows 10和Windows Server服务器企业级操作系统，微软一直在致力于Windows操作系统的开发和完善。[4]
优点：
1.Windows操作系统的人机操作性优异。
2.Windows操作系统支持的应用软件较多。
3.Windows操作系统对硬件支持良好。[5]
缺点：
1.从系统构成上来说windows不是开源系统。无法自己进行改动
2.从运行的稳定性来说。Windows的程序不是相对独立的，软件的崩溃容易造成系统的瘫痪（死机）[6]

2.3 Unix系统
Unix是20世纪70年代初出现的一个操作系统，除了作为网络操作系统之外，还可以作为单机操作系统使用。Unix作为一种开发平台和台式操作系统获得了广泛使用，目前主要用于工程应用和科学计算等领域。
UNIX系统在计算机操作系统的发展史上占有重要的地位。它确实对已有技术不断作了精细、谨慎而有选择的继承和改造，并且，在操作系统的总体设计构想等方面有所发展，才使它获得如此大的成功。
优点：
1.UNIX系统在结构上分为核心程序(kernel)和外围程序(shell)两部分，而且两者有机结合成为一个整体。核心部分承担系统内部的各个模块的功能，即处理机和进程管理、存储管理、设备管理和文件系统。核心程序的特点是精心设计、简洁精干，只需占用很小的空间而常驻内存，以保证系统的高效率运行。外围部分包括系统的用户界面、系统实用程序以及应用程序，用户通过外围程序使用计算机。
2.UNIX系统提供了良好的用户界面，具有使用方便、功能齐全、清晰而灵活、易于扩充和修改等特点。UNIX系统的使用有两种形式：一种是操作命令，即shell语言，是用户可以通过终端与系统发生交互作用的界面；另一种是面向用户程序的界面，它不仅在汇编语言，而且在C语言中向用户提供服务。
3.UNIX系统的文件系统是树形结构。它由基本文件系统和若干个可装卸的子文件系统组成，既能扩大文件存储空间，又有利于安全和保密。
4.UNIX系统把文件、文件目录和设备统一处理。它把文件作为不分任何记录的字符流进行顺序或随机存取，并使得文件、文件目录和设备具有相同的语法语义和相同的保护机制，这样既简化了系统设计，又便于用户使用。
5.UNIX系统包含有非常丰富的语言处理程序、实用程序和开发软件用的工具性软件，向用户提供了相当完备的软件开发环境。[7]
缺点：
需掌握晦涩难懂的计算机语言,操作复杂,不适合普通用户使用.没有智能修正,同步系统调用,只能等待直到内核程序完成了操作后再继续下一步骤.内核不够灵活，虽有良好的可移植性,但不具备很好的可扩充性，也很少代码复用的设施。硬件驱动支持方面也落后于其它平台。[8]
系统存在操作复杂、普适性低以及缺乏有效监测与维护手段等问题，并存在重要数据丢失和系统崩溃的风险，大幅缩短了硬件设备使用寿命。[9]
2.4 Linux系统
Linux，全称GNU/Linux，是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和Unix的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。伴随着互联网的发展，Linux得到了来自全世界软件爱好者、组织、公司的支持。它除了在服务器方面保持着强劲的发展势头以外，在个人电脑、嵌入式系统上都有着长足的进步。使用者不仅可以直观地获取该操作系统的实现机制，而且可以根据自身的需要来修改完善Linux，使其最大化地适应用户的需要。[10]
优点：
Linux不仅系统性能稳定，而且是开源软件。其核心防火墙组件性能高效、配置简单，保证了系统的安全。在很多企业网络中，为了追求速度和安全，Linux不仅仅是被网络运维人员当作服务器使用，它还被当作服务器，甚至当作网络防火墙，这是Linux的一大亮点。[11]
缺点：主要来自于硬件方面的支持，还有就是对于普通用户来说，它的操作性没有windows那么方便，实用，一般用户使用起来不容易操作。[12]

3.存在的问题
随着网络的发展，操作系统的安全问题越来越凸显出来，一个小漏洞就可能导致巨额的损失，这是在很长一段时间内都会存在且一直存在的问题。[13]
目前的操作系统有大多数功能是普通人不需要的，消费者是否应该为这些从未使用过的功能付出代价需要深思。
4.未来展望
就目前操作系统的发展情况来看，以后的操作系统可能会往几个方向发展：
1.小型化，专业化，抛去多余的功能，只提供最需要的。[14]
2.与网络互联结合，随时下载更新，第一时间解决需求。[15]
3.安全化，机器状态与操作系统分离，计算过程与应用程序分离，双分离保护用户在设备的生命周期内不遭到恶意攻击。[16]

参考文献
[1]赵良、叶俊民，操作系统体系结构的风格比较[J]，2005
[2]汪杭军，操作系统内核的比较与研究[J]，2005
[3]Ray.Ducan, DOS磁盘操作系统高级程序员指南
[4]王晓英等主编,计算机系统平台,中国铁道出版社，2016.08
[5]浅谈Windows操作系统 ．知网
[6]王化文，胡岚，李燕,WINDOWS SERVER 2008网络构建与系统管理：武汉大学出版社，2011
[7]赵文庆,UNIX和计算机软件技术基础，2011
[8]张春晓,UNIX从入门到精通，2013
[9]类Unix操作系统服务器离线硬件检测软件的设计与实现
[10]刘振洪、吴敏凤,Linux操作系统实用教程,2016
[11]Linux Tools Quick Tutorial
[12]刘忆智,Linux从入门到精通
[13]刘迪，智能操作系统中存在的若干问题探讨
[14]William Stallings ，操作系统–内核与设计原理
[15]AnderwS Tanenbaum,现代操作系统
[16]操作系统发展现状及趋势,知网