刍议计算机操作系统的应用与发展
作者:佚名; 更新时间:2017-10-14

  摘要:计算机操作系统是控制程序运行、管理计算机软硬件资源、改善人机界面的一种系统。随着计算机操作系统的快速发展,已经被广泛应用于生活生产的各个领域,它不仅有利于调度和控制计算活动,提供软件开发与运行环境,更有利于提高计算机性能,为用户提供良好的界面体验。基于此点,本文对计算机操作系统的应用与发展进行浅议。

  关键词:计算机;操作系统;应用;发展

  1 计算机操作系统的应用

  计算机操作系统从不同的角度出发可以分成不同的类别。就用途角度而言,可将计算机操作系统分为专用和通用,专用操作系统是指用于控制和管理专项事物的操作系统,如手机操作系统,多以嵌入硬件的形式存在,拥有特定的途径。通用操作系统的功能较为完善,支持多种途径需要;就运行环境角度而言,分为单机操作系统和网络操作系统。下文基于计算机操作系统功能的角度,对计算机操作系统的应用进行介绍。

  1.1 批处理系统的应用。批处理系统的应用具备批量性的特征,可以将要交给计算机处理的若干个作业组织成队列成批地交给计算机自动地按作业队列顺序逐个处理。批处理系统又可分为单道批处理系统和多道批处理系统,前者可以只能在计算机内一次性调入一个处理作业运行,而将其他作业存储在辅助存储器上,这种应用方式与单用户操作系统相类似。

  1.2 分时系统的应用。分时是指两个或两个以上的事件按时间划分轮流使用计算机系统的某一资源。在计算机系统中若存在多个用户在不同时段使用同一个计算机,则这种计算机操作系统即为分时系统。时间片为分时的时间单位,通常情况下,一个时间片为几十毫秒。在分时系统时存在多至上百个终端,不同用户可以在各自的终端系统上运行作业。通过操作系统的管理,可以将CPU轮流分配到不同用户使用,若某个用户作业分配给另一个时间片继续执行时,则CPU会被自动分配到用一个用户作业。

  1.3 实时系统的应用。实时系统可以实时、及时地处理各项作业,并给出处理结果。一般情况下,实时系统使用时间驱动设计方式,使系统可以对任何事件作出及时响应。实时系统又可分为实际控制系统和实时处理系统,前者被广泛应用于飞行器、工业智能化控制、导弹发射等领域,后者则常用于航班查询、预订飞机票、银行转账等系统。

  1.4 网络操作系统的应用。网络操作系统实现了不同地域各具独立处理能力的多个计算机系统共用一个工作环境,通过利用通信设施进行互联,以达到共享资源、形成整体网络的目的。网络操作系统不仅具备单机操作系统的所有功能,还具备管理网络资源能力,在同一时间段支持多个程序运行。

  1.5 分布式操作系统的应用。分布式操作系统是利用通信网络将多台计算机系统相联,消除各个计算机之间的主次之分,实现资源共享。一个完整的商用操作系统必须实现批处理系统、实时系统、分时系统、分布式系统和网络系统的同时应用。

  2 计算操作系统的发展阶段

  (1)手工处理阶段。在这个阶段中,没有与计算机相适应的操作系统及相关软件,并且计算机技术在该阶段仍旧处在电子管时代,其运算速度相关之缓慢。当用户借助计算机语言编制程序时,计算机运行会占据相当大的资源,几乎所有的上机处理任务都需要通过手工处理来完成。(2)批处理阶段。该阶段克服了以往手工处理的缺陷,进一步实现了计算机作业的自动化,大幅度提高了CPU和输出输入设备的使用情况,显著提高了计算机系统的应用处理能力。(3)多道程序系统。这是在单道批处理的基础之上发展起来的,它通过组织作业使CPU总有一个作业可以执行,进而大幅度提升了CPU的利用效率。(4)分时系统。这是在前两个系统没有完全实现人机交互目标的基础上发展而来的。分时操作能够将计算机处理器的运行时间划分为多个较短的时间片,并按照时间片轮流将处理器分配给各个联机使用,这样用户便可以利用本身的总段向系统发送相应的操作及控制指令,完成所需的运作。(5)实时系统。虽然分时系统已经能够使用户获得比较满意的效果,但却仍旧无法实现将计算机用于生产过程的实时控制当中,在这一需求的推动下,实时操作系统随之诞生,它能够实现对整个生产过程的实时控制,同时还可以实现对生产现场各种重要数据信息的采集,并对采集回来的数据进行分析处理,真正实现了实时控制。(6)多处理系统。该系统试图从计算机的结构体系上对系统各个方面的性能进行完善,它的出现有效地增加了计算机的吞吐量,从而为用户节省了大量成本,系统可靠性也随之显著提高。(7)网络操作系统。该系统是建立在网络和通信这两技术的基础之上,它属于两者有机结合的产物,目前常用的网络操作系统主要有两种模式,及客户模/服务器模式和对等模式。(8)分布式系统。该系统是在集中性系统的基础上发展而来的,其具有以下特点:并行性、分布性、共享性和透明性。

  3 计算机操作系统的发展方向

  为了适应当前计算机网络的发展,计算机操作系统应当朝着以下方向发展,具体内容如下:

  3.1 微内核操作系统

  在当前的操作系统设计中较为突出的一个设计理念是将系统中更多功能及成分提升到更高的层次中运行,同时留下一个相对较小的内核,以此来实现系统最基本的核心功能,我们将这种技术称之为微内核。

  (1)微内核的结构形式。将最基本的系统功能保留在内核当中;将大部分功能转移到内核之外,并保证每个系统功能都可以独立的形式存在并提供相应的服务;在内核以外的用户控件中既包括服务进程又包括应用进程。(2)主要成分。中断及异常处理机制;处理机调度机制;各个进程之间的通信机制;与服务功能相关的基本机制。(3)实现过程。从微内核的字面涵义上理解,其实现过程中最为关键的问题之一是微小。想要真正做到这一点离不开策略分离以及实现机制这两个关键性概念。由于微内核中比较重要的是进程之间的通信以及中断处理机制,为此,下面对实现过程进行简述:首先,需要完成各个主要进程之间的通信机制;然后完成中断处理机制。这样便可以实现微内核。其具有以下特点:安全可靠、接口一致、可扩充性、灵活性、兼容性、支持分布式系统等等。

  3.2 面向对象的操作系统

  这是一种基于对象模型的计算机操作系统。现阶段,已有不少系统采用了面向对象技术,其现已成为新一代操作系统的重要性标志之一。所谓的面向对象实质上就是将系统当做是一系列对象的集合,这里对象是由数据形成的实体,具体包括以下几个方面的内容:封装、继承、多态性、消息等待呢过。而在面向对象的操作系统当中,对象属于一个并发单位,如文件、进程、内存等系统资源都被认为是一种对象,对其的操作则是借助对象服务来实现的。该系统具有以下优点:

  (1)能够进一步减少系统在其整个生命周期内所有修改任务对系统自身的影响。(2)操作系统对其资源的访问以及操作完全是一致的。具体来讲系统生成、删除或是引用一个对象是与一个进程对象采用同样的方法,全部都是借助使用对象句柄来实现的。(3)有效地简化了系统的安全措施。因全部对象采用的保护模式完成一致,当试图对其中任何一个对象进行访问时,安全系统都会自动对其进行核准。(4)对象为进程间的资源分享提供了一致、便捷的手段。由于所有类型的对象都是通过对象句柄进行处理的,系统仅需进行跟踪便可以决定该对象是否仍在使用,若是不需要继续使用,便可对其进行删除处理。

  参考文献:

  [1]郝伟.计算机操作系统的发展—浅谈操作系统的新技术[J].计算机光盘软件与应用,2010,20.

  [2]严静茹.浅谈计算机操作系统及其发展[J].计算机光盘软件与应用.2012,10.

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