从硬件角度看操作系统发展轨迹——From a hardware perspective operating system trajectory

 

 

操作系统理论是在计算机的应用中诞生并成长的，它的发展与计算机硬件的发展是密不可分的。下表是从硬件角度看操作系统的发展轨迹。

 

年  代	硬 件 特 点	操作系统特点	背  景
机械计算机时代（17世纪～20世纪初）	① 纯机械结构，低速 ② 只能进行简单的数学运算	纯手工操作	从计算尺到差分机再到分析机发展了数百年
第一代计算机（1946年～20世纪50年代末） 电子管计算机	① 体积大，能耗高，故障多，价格贵 ② 难以普及应用	无操作系统 （程序以机器码编写，载体从插件板到卡片与纸带）	1906年发明电子管； 1946年第一台电子管计算机ENIAC研制成功
第二代计算机（20世纪50年代末～60年代中期） 晶体管计算机	① 采用印刷电路 ② 稳定性与可靠性大大提高 ③ 批量生产成为可能 ④ 进入实际应用领域但数量有限	① 单道批处理系统 ② 操作系统以监督软件形式出现 ③ 任务按顺序方式处理	1947年发明晶体管
第三代计算机（20世纪60年代中期~70年 代初） 集成电路计算机	① 体积减小，性价比迅速提高 ② 小型计算机发展迅速 ③ 进入商业应用领域 ④ 尚不适合家庭应用的需求	① 涌现大批操作系统，包括多道批处理系统、分时系统和实时系统 ② 奠定了现代操作系统的基本框架	1958年发明集成电路；1971年Intel公司发明微处理器
第四代计算机（20世纪70年代中期至今） 大规模集成电路计算机	① 性能大幅度提高，价格不断下降 ② 个人计算机成为市场的主流 ③ 计算机迅速普及 ④ 计算机应用进入高速发展的轨道	① 操作系统的理论基本完善 ② 系统与网络通讯一体化（分布式操作系统和网络操作系统） ③ 人机交互成为设计重点 ④ 操作系统性能日渐稳定	1981年IBM-PC机诞生；1993年Internet开始商业化运作

 

从上表可以看出：

·    在硬件的性价比较低的时候，操作系统设计追求硬件的使用率，从批处理系统发展到分时系统。

·    随着硬件性价比越来越高，操作系统的设计开始追求系统的可靠性和稳定性，出现了多处理器系统和分布式系统。

·    计算机普及后，操作系统的设计开始追求用户界面的友好。

·    第一代和第二代计算机系统应用范围很小，操作系统的发展非常缓慢，直到第三代计算机系统出现后，才得以高速发展。

·    从第三代到第四代计算机，操作系统的功能模块划分没有变化，说明计算机硬件结构已经稳定，操作系统的发展逐渐摆脱随硬件一起发展的状况，形成自己的理论体系。

·    进入第四代计算机系统后，分布式系统和多处理器系统虽然极大地扩充了操作系统理论，但其系统结构并没有变化，只是各功能模块得以进一步完善。

总的来讲，随着操作系统理论的不断发展，操作系统设计中与硬件相关的部分所占比重越来越小，渐渐走出软件依附于硬件的局面，至今操作系统设计已经支撑起一个庞大的软件产业。