2022年操作系统发展史 .pdf

操作系统的发展操作系统的发展历程和计算机硬件的发展历程密切相关。从1946 年诞生第一台电子计算机以来，计算机的每一代进化都以减少成本、缩小体积、降低功耗、增大容量和提高性能为目标，随着计算机硬件的发展，同时也加速了操作系统的形成和发展。最初的计算机并没有操作系统，人们通过各种操作按钮来控制计算机。随后为了提高效率而出现了汇编语言，操作人员通过有孔的纸带将程序输入计算机进行编译。这些将语言内置的计算机只能由操作人员自己编写程序来运行，不利于设备、程序的共用。为了解决这种问题，就出现了现代的操作系统。操作系统是人与计算机交互的界面，是各种应用程序共同的平台。有了操作系统，一方面很好地实现了程序的共用，另一方面也方便了对计算机硬件资源的管理。随着计算技术和大规模集成电路的发展，微型计算机迅速发展起来。从20 世纪 70 年代中期开始出现了计算机操作系统。1976 年，美国DIGITAL RESEARCH 软件公司研制出8 位的 CP/M操作系统。这个系统允许用户通过控制台的键盘对系统进行控制和管理，其主要功能是对文件信息进行管理，以实现硬盘文件或其他设备文件的自动存取。此后出现的一些8 位操作系统多采用CP/M结构。计算机操作系统的发展经历了两个阶段。第一个阶段为单用户、单任务的操作系统，继CP/M操作系统之后，还出现了C-DOS 、M-DOS 、TRS-DOS 、S-DOS和 MS-DOS 等磁盘操作系统。其中值得一提的是MS-DOS ，它是在 IBM-PC及其兼容机上运行的操作系统，它起源于 SCP86-DOS ，是 1980 年基于 8086 微处理器而设计的单用户操作系统。后来，微软公司获得了该操作系统的专利权，配备在IBM-PC 机上，并命名为 PC-DOS 。1981 年，微软的MS-DOS 1.0 版与 IBM 的 PC面世，这是第一个实际应用的16 位操作系统。从此，微型计算机进入了一个新纪元。1987 年，微软发布的 MS-DOS 3.3 版本是非常成熟可靠的DOS版本，微软据此取得个人操作系统的霸主地位。随着社会的发展，早期的单用户操作系统已经远远不能满足用户的要求，各种新型的现代操作系统犹如雨后春笋一样出现了。现代操作系统是计算机操作系统发展的第二个阶段，它是以多用户多道作业和分时为特征的系统。其典型代表有UNIX、Windows、Linux 、OS/2 等操作系统。Unix 由贝尔实验室的KenThompson和Dennis Ritchie在 1968 年共同开发出来，1970 年 Unix被移植到PDP-11/20 上，系统由原来的同时支持2 个用户提升到同时支持3 个用户，可见Unix 从一开始就是多用户的操作系统。这就是第一个版本。 UNIX 第二版于1972 年发行，增添了管道的功能。该版本还加上了除汇编之外的编程语言支持。1973 年， Ken和 Dennis 成功地用C重写了 UNIX核心。解释器也被重写了，这增加了系统的健壮性，也使编程和调试变得容易了很多，也为Unix 的可扩展性打下了基础。1974 年， Ken和 Dennis 在 CommunicationsoftheACM 上发表了论文介绍UNIX系统。这篇文章在学术界引起了广泛的兴趣。其第5 版正式以 “仅用于教育目的” 的方式向各大学提供。UNIX第 5 版因此在许多大学广泛地用于教学。到了 20 世纪 70 年代末，在UNIX发展到了版本6 之后， AT&T认识到了UNIX 的价值，并成立了UNIX系统实验室 (UNIX System Lab ，USL)来继续发展UNIX。因此 AT&T一方面继续发展内部使用的 UNIX 版本 7，一方面由USL开发对外正式发布的UNIX版本，同时 AT&T也宣布对UNIX 产品拥有所有权。几乎在同时，加州大学伯克利分校计算机系统研究小组(CSRG) 使用 UNIX 对操作系统进行研究，他们的研究成果就反映在他们使用的UNIX 中。他们对UNIX的改进相当多，增加了很多当时非常先进的特性，包括更好的内存管理、快速且健壮的文件系统等，大部分原有的源代码都被重新写过，以支持这些新特性。很多其他UNIX使用者，包括其他大学和商业机构，都希望能得到 CSRG 改进的 UNIX系统。因此 CSRG 中的研究人员把他们的UNIX 组成一个完整的UNIX系统(Berkeley Software Distribution，BSD)并对外发布。BSD UNIX在 UNIX 的历史发展中具有相当大的影响力，被很多商业厂家采用，成为很多商用UNIX的基础，而AT&T与其同时存在的UNIX版本的影响就小得多。同时很多研究项目也是以BSD UNIX为研究系统，例如美国国防部的项目 ARPAnet，ARPAnet今天发展成了Internet，而 BSD UNIX名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 中最先实现了TCP/IP，使 Internet和 UNIX 紧密结合在一起。而 AT&T的 UNIX 系统实验室，同时也在不断改进他们的商用UNIX版本，直到他们吸收了BSD UNIX中已有的各种先进特性，并结合其本身的特点，推出了UNIX System V 版本之后，情况才有了改变。从此以后，BSD UNIX和 UNIX System V 形成了当今UNIX的两大主流，现代的UNIX版本大部分都是这两个版本的衍生产品。虽然 AT&T的 UNIX System V 也是非常优秀的UNIX版本，但是BSD UNIX在 Unix 领域内的影响更大。 AT&T的 UNIX 系统实验室一直关注着BSD的发展，在1992 年， UNIX系统实验室指控BSDI(一家发行商业BSD UNIX的公司 ) 违反了 AT&T的许可权，发布自己的UNIX版本，并进一步指控伯克利计算机系统研究组泄漏了UNIX的商业机密 ( 此时的 4.3BSD 中来自 AT&T Unix 的代码已经不足10%)。这个官司影响了很多UNIX厂商，使他们不得不从BSD UNIX转向 UNIX System V ，以避免法律问题。这使得当今大多数商业UNIX 版本都是基于UNIX System V 的。从 UNIX 的发展历程，可以注意到UNIX与其他商业操作系统的不同之处主要在于其开放性。在系统开始设计时就考虑了各种不同使用者的需要，因而UNIX 被设计为具备很大可扩展性的系统。由于它的源代码被分发给大学，从而在教育界和学术界影响很大，进而影响到商业领域中。大学生和研究者为了科研目的或个人兴趣在UNIX上进行各种开发，并且不计较金钱利益，将这些源代码公开，互相共享，这些行为极大丰富了UNIX 本身。很多计算机领域的科学家和技术人员遵循这些方式，开发了数以千计的自由软件，包括FreeBSD在内。正因为如此，当今的 Internet才如此丰富多彩，与其他商业网络不同，才能成为真正的全球网络。开放是UNIX 的灵魂，也是Internet的灵魂。由于 UNIX的开放性，使得存在多个不同的UNIX版本。由于不同的UNIX 使用稍有差别的文件、目录结构，提供略有不同的系统调用，因此对系统管理以及为UNIX 开发可移植的应用程序带来了一定的困难。例如System V 和 BSD的很多系统调用就存在不同。在UNIX历史发展中也存在将UNIX完全统一的努力，例如POSIX 规范就是各个UNIX厂商经过协商，达成的UNIX操作系统应该遵循的一套基本系统调用的规定。然而由于存在多个UNIX 系统，各个厂商的意见很不统一，因此 POSIX规范制定得很宽松，甚至Windows Nt 中也存在一个POSIX子系统。提到 Windows操作系统，则不得不提到图形界面GUI，而最早的初的图形用户界面是由Xerx Pal Alt研究中心 70 年代初期研发出来的，而Mac OS 是第一个商用的GUI 界面系统。虽然现在的 Unix 和 Linux 系统也有窗口，但那是后来的事了。Windows 是 Microsoft公司在 1985 年 11 月发布的第一代窗口式多任务系统，它使个人计算机开始进入了所谓的图形用户界面时代。Windows 1.x 版是一个具有多窗口及多任务功能的版本，但由于当时的硬件平台为PC/XT，速度很慢，所以Windows 1.x 版本并未十分流行。后来，经过微软的不断发展， windows 操作系统不断完善，到windows xp 时达到顶峰，而后来的vista则是一大败笔，幸亏win7 的及时出现才不算太难堪。对于 windows 操作系统，我不想太多地叙述，因为大部分人都在使用它。到现在，windows 几乎成为了操作系统的代名词。 Unix虽然优秀，但因为它的昂贵和后期的操作系统不再提供源代码，让人对它多有不满；而windows 虽然大众化，操作简单，但它的低安全性和闭源性及微软的霸道，让许多专业计算机人员对之愤愤不平。这就导致了Minix的诞生，尽管它并不算是优秀的操作系统，但它提供源代码，它是 Unix 的克隆。因为Minix 坚持不扩展，后来大二学生Linus Torvalds开发了 linux系统。Linux 操作系统是目前全球最大的一个自由软件，它是一个可与商业UNIX 和微软 Windows 系列相媲美的操作系统，具有包括完备的网络应用在内的各种功能。Linux 最初由芬兰人Linus Torvalds开发，其源程序在Internet上公布以后，引起了全球计算机爱好者的开发热情，许多人下载该源程序并按自己的意愿完善某一方面的功能，再发回到网上，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - Linux 也因此被雕琢成为一个全球最稳定的、最有发展前景的操作系统。经过十余年的发展，Linux 已经发展得相当完善，并且在科研、教育、政府、商业以及个人方面拥有了相当多的用户。Linux 的风靡全球是因为它具有许多优点，它继承了Unix 的众多优点，更重要的是它是开源的，遵循 GPL协议。 Linux是一款免费的操作系统，人们可以通过网络或其他途径免费获得，并可以任意修改其源代码，这是其他的商用操作系统所无法比拟的。正是由于这一特点，吸引了来自全世界的无数程序员参与 Linux 的修改、编写工作，Linux 因此吸收了无数程序员的精华，迅速发展完善。完全兼容POSIX 标准，这使得可以在Linux下通过相应的模拟器运行常见的DOS 、Windows 程序。这为用户从Windows转到 Linux 奠定了基础。许多用户在考虑使用Linux 时，就想到以前在Windows 下常见的程序是否能正常运行，这一点就消除了他们的疑虑。从发展前景上看，Linux 取代 UNIX和 Windows还为时过早，但一个稳定性、灵活性和易用性都非常好的软件，肯定会得到越来越广泛的应用。通常人们认为Linux 是一个操作系统，这实际上是一个概念上的错误。Linux 仅仅是一个操作系统内核，仅仅提供一些基本的系统调用。我们使用的诸如 Red Hat Linux、Turbo Linux等实际上是 Linux 内核各种应用软件，是GNU/Linux 的某一种发布版本。 FreeBSD 也是一个免费的类UNIX 操作系统，它由BSDUNIX 发展而来，由加州伯克利学校(Berkeley)编写，第一个版本于1993 年正式推出。FreeBSD是真正的32 位操作系统，系统核心中不包含任何16 位代码，这使得它成为个人计算机操作系统中最稳定、可靠的系统。FreeBSD工作站可以正常稳定地持续工作好几年，而不会有问题。FreeBSD不仅被用来作为个人使用的工作站，还被一些ISP 用来作为网络服务器，为广大用户提供网络服务。比如Yahoo主要的服务器都是使用FreeBSD ，国内的网易也大范围使用FreeBSD。一方面是由于FreeBSD的廉价，更重要的是因为它具有强大的网络功能和网络工作所必须的良好稳定性。互联网的前身ARPA网就是利用BSDUNIX 实现的，所以，FreeBSD在网络方面显得十分成熟。对于操作系统的认识完全不止这些，还有如AIX、OS/2、BeOS和 netware 等网络操作系统及包括手机操作系统在内的众多嵌入式操作系统。对于嵌入式操作系统，我认为是Linux 和 Java 的天下。 Linux 的高效率和java 的跨平台使得缺乏它们的手机最终没有市场。对于国内操作系统，我实在不敢恭维，最早的提到ccdos，而近来则只有破redflag（名字倒与redflag有几分相像）。在 08 年微软黑屏事件的影响下，国内涌现出生产国产操作系统的热潮。据说收购红旗后的中标准备推出“银河麒麟 ”，名字倒是很大，不知质量如何，据网上说它只是基于 bsd 改造后的。不管怎样，我觉得我们国家若想光靠自己力量生产操作系统并想在世界范围内有影响力那是不可能的。结果可能比红旗更惨。我觉得若能基于现成的系统，如debian 、suse 等，再加上自己的元素，如对中文更友好的支持等，那我相信能取得成功，有一个相当好的例子是2004 年开始推出的Ubuntu 是基于 debian 的，但它现在成为了一款非常有竞争力的linux系统。雨林木风就是基于ubuntu 的，现也变得对国内用户有点影响，不过听说它要在下一款里靠自己架构，勇气是蛮好的，不知效果如何。对我国内操作系统的发展去向，我认为一是可以开发linux系统；二是转入开发嵌入式系统，手机操作系统是一个广阔的前景，因为手机功能越来越强大，而且价位更便宜，使用手机的人远远超过电脑用户，它的便携是包括笔记本在内的电脑无法替代的。最近又涌出新名词“云计算 ” ，据预测以后可能没有操作系统，只有一个浏览器。这确实有相当大的可能性，因为那样就可以大大减低电脑成本。我认为它在手机上实现的可能性会相当大，因为那样的话，一来降低了成本，同时又增加了应用，而且便携，人们交流将更方便。名师资料总结 - 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