操作系统前世今生

操作系统（OS：Operating System）操作系统是计算机系统中的一个系统软件,它是这样一些程序模块的集合:他们管理和控制计算机系统中的软硬件资源，合理地组织工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。
此概念涵盖三个意思：1.操作系统是个系统软件；2.操作系统对计算机软硬件资源进行管理；3.为用户提供接口。

操作系统的目标和功能

目标

有效、扩展、方便

功能

1. 为用户提供接口
   用户有两种类型用户：程序开发人员和一般操作人员。对于程序开发人员，提供可调用的API函数；对于一般操作人员，提供用户界面：图形界面GUI 或者命令行界面CMD。
2. 管理系统资源
   CPU资源----〉合理利用CPU时间（调度问题）
   内存资源----〉充分利用内存（内存管理）
   外设资源----〉协调外设资源

3. 操作系统的易扩展性

   
   
   计算机系统层次示意图

操作系统的发展

了解操作系统的发展史其实就是了解计算机在每一个发展阶段需要解决的关键性需求。
1、无操作系统
20世纪40到50年代中期，程序员直接跟与计算机硬件打交道。用机器码编写的程序通过输入设备（打孔机或者卡片阅读器）读入计算机。程序出错用显示灯指示，正确则将结果打印到卡片或者纸带上。
这个时代的系统有两个主要问题：
（1）调度问题：程序运行前，先登记所需要时间。如果登记的时间有多地，这个多余的时间也是空闲着，不会被后面的程序用。相反，如果程序遇到问题，没在规定的时间内完成，只要到了规定的时间就会被强行中止。
（2）准备时间：程序执行过程需要做很多的准备（比如在内存中加载编译器、保存编译好的目标程序等），如果在准备过程中出错，该用户只能重新开始。
２、简单批处理
第一个简单批处理系统，也就是第一个操作系统。２０世纪５０年代中期，由IBM开发。
该方案的核心是用一个监控程序（Monitor）常驻于内存之中。用户通过计算机操作员将所需要运行的程序放在输入设备上，然后由监控程序处理。当一个程序运行完别后，监控程序自动加载下一个程序。这个时期的操作系统有了“用户态“和”系统态“两种模式。并且有了内存保护功能：即用户不能访问监控程序的地址。
3、多道批处理系统
多道批处理系统与简单批处理系统的关键技术在于中断出现。当一个用户程序在访问外部设备时，此时CPU处于空闲状态。在中断出现之前，CPU此时只能空着，当中断出现之后，这段时间就可以让别的用户程序执行。多道批处理系统的出现，大大提高了CPU的利用率。
4、分时系统
分时系统从另外一个方面解决了CPU共享的问题。它也是建立在中断技术基础之上的。

中断技术使得操作系统从单用户向多用户发展，而现代操作系统 在此基础上，虚拟技术在操作系统不同层面的充分应用，使得操作系统功能更加有效、方便、安全。