電腦網路基礎-作業系統

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一、為什麼要有作業系統？ 

   現代電腦系統是由一個或者多個處理器，主存，磁碟，印表機，鍵盤，滑鼠顯示器，網路介面以及各種其他輸入   輸出裝置組成的複雜系統，每位程式員不可能掌握所有系統實現的細節，並且管理最佳化這些組件是一件挑戰性極強   的工作。所以，我們需要為電腦安裝一層軟體，成為作業系統，任務就是使用者程式提供一個簡單清晰的電腦模   型，並管理以上所有裝置。   定義也就有了：作業系統是一個用來協調、管理和控制電腦硬體和軟體資源的系統程式，它位於硬體和應用程式之間。              （程式是運行在系統上的具有某種功能的軟體，比如說瀏覽器，音樂播放器等。）    作業系統的核心的定義：作業系統的核心是一個管理和控製程序，負責管理電腦的所有實體資源，其中包括：檔案系    統、記憶體管理、裝置管理和進程管理。

  二、作業系統曆史2.1 真空管與穿孔卡片（無作業系統） 

過程：    萬能程式員們將對應於程式和資料的已穿孔的紙帶（或卡片）裝入輸入機，然後啟動輸入機把程式和資料輸入電腦    記憶體，接著通過控制台開關啟動程式針對資料運行；計算完畢，印表機輸出計算結果；使用者取走結果並卸下紙帶（或    卡片）後，才讓下一個使用者上機。    注意點：        1 程式員需要在牆上的計時錶上預約時間         2 同一時刻只有一個程式在記憶體中被CPU調用運行（串列的）    優缺點：    優點：程式員在申請的時間段內獨享整個資源，即時的調試自己的程式，如果有bug可以當場處理，    缺點：這對於電腦供應商來說是一種浪費（你買一台電腦4000塊，那 一年中你用365比只用1天，肯定是省成本的，    物盡其用）

 

             

2.2 晶體管和批處理系統 

一代電腦的問題：    人機互動太多了（輸入--->計算--->輸出  輸入--->計算--->輸出 輸入--->計算--->輸出 ）    解決辦法：        把一堆人的輸入攢成一大波輸入，然後順序計算（這是有問題的，但是第二代計算沒有解決）再把計算結果攢成        一大波輸出，這就是批處理系統    作業系統前身：    在收集了大約一個小時的批量作業之後，這些卡片被讀入磁帶，然後磁帶被送到機房裡並裝到磁帶上。然後磁帶被送到    機房裡並裝到磁帶機上。隨後，操作員裝入一個特殊的程式（此乃現代作業系統的前身），它負責從磁帶上讀入第一個    作業（job，一個或一組程式）並運行，其輸出寫到第二個磁帶上，而且不列印。每個作業結束後，作業系統自動的從    磁帶上讀入下一個作業並且運行。當一整批的作業全部結束後，操作員去下輸入和輸出磁帶，講輸入磁帶換成下一批作    業，並且把輸出磁帶拿到一台1041機器上進行離線（不與主要電腦聯機）列印    優點：批處理    缺點： 1 圖的中間還有倆小人  2 仍然是順序計算

 

 

2.3 整合電路晶片和多道程式設計 

針對二代電腦的兩個主要問題    開發出SPOOLING技術：    卡片被拿到機房後能夠很快的將作業從卡片讀入磁碟，於是任何時刻當一個作業結束時，作業系統就能將一個作業從磁    帶讀出，裝進空出啦的記憶體地區運行，這種技術叫做同時的外部裝置聯機操作：SPOOLING該技術同時用於輸出。當采    用了這種技術後，就不在需要IBM1401機了，也不必將磁帶搬來搬去了（中間倆小人失業了），強化了作業系統的功能    開發出多道程式設計，用於解決順序執行的問題：    在7094機上（程式啟動並執行機器），若當前作業因等待磁帶或等待其他IO操作而暫停，CPU就處於休閑狀態直至IO操作    完成，對於CPU密集的科學計算，IO操作少，浪費時間不明顯，對於商業資料處理，IO等待能到達80%～90%，所以必    須解決CPU浪費的現象。    解決方案：將記憶體分為幾個部分，每一部分存放不同的作業，1-5所示。當一個作業等待IO完成時，另一個作業可以    使用CPU，記憶體中放足夠的作業，則CPU的利用率能接近100%    此時的第三代電腦適合大型科學計算和繁忙的商務資料處理，但，本質上其仍是一個批處理系統。    雖然解決了諸如以上問題，但多個作業必須在全部運行結束後，才能得到結果，從一個作業的提交到運算結果取回往往    長達數小時。    想象一個情境：A君 B君 C君 三個程式員同時在偵錯工具，一旦A君寫錯一個逗號，那麼可能需要半天的時間才能看到結
    果，因為B君C君的結果也同時運算出來了。時間必然要長。一言以蔽之：大家一起存作業，大家一起去資料（磁帶）    許多程式員懷念第一代獨享的電腦，可以即時調試自己的程式。為了滿足程式員們很快可以得到響應，出現了分時作業系統        分時作業系統：多個聯機終端+多道技術    20個用戶端同時載入到記憶體，有17在思考，3個在運行，cpu就採用多道的方式處理記憶體中的這3個程式，由於客戶提交的一般
    都是簡短的指令而且很少有耗時間長度的，索引電腦能夠為許多使用者提供快速的互動式服務，所有的使用者都以為自己獨享了計
    算機資源

 2.4 個人電腦

      隨著大規模整合電路的發展，每平方厘米的矽片晶片上可以整合數千個晶體管，個人電腦的時代就此到來。

 

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