操作系统的主要功能及其在计算机专业中的作用姜奇奇苏州大学计算机科学与技术学院 2011级摘要：操作系统(Operating System,简称OS)是计算机系统的重要组成部分,是一个重要的系统软件,它负责管理计算机系统的硬、软件资源和整个计算机的工作流程,协调系统部件之间,系统与用户之间、用户与用户之间的关系随看操作系统的新技术的不断出现功能不断增加、操作系统作为一个标准的套装软件必须满足尽可能多用户的需要,于是系统不断膨胀,功能不断增加,并逐渐形成从开发工具到系统工具再到应用软件的一个平台环境更能满足用户的需求.本文主要对算机操作系统的功能,发展和分类做了简单的分析和阐述.关键词：os 系统软件 发展 流行的操作系统 趋势1引言1）计算机系统由硬件和软件两大部分组成，软件分为系统软件(使用和管理计算机的软件)和应用软件(专为某一应用编制的软件)，操作系统便是一种常见的系统软件。2)操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统的型态非常多样，不同机器安装的OS可从简单到复杂，可从手机的嵌入式系统到超级电脑的大型操作系统。目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等.3）为用户提供使用计算机系统的环境,方便使用计算机系统的各部件或功能。操作系统通过自己的程序,将计算机系统的各种资源所提供的功能抽象,形成与之等价的操作系统的功能,并形象地表现出来,提供给用户方便地使用计算机。2 操作系统的历史2.1 手工操作阶段在这个阶段的计算机,主要元器件是电子管,运算速度慢,没有任何软件,更没有操作系统。用户直接使用机器语言编写程序,上机时完全手工操作,首先将预先准备好的程序纸带装入输入机,然后启动输入机把程序和数据送入计算机,接着通过开关启动程序运行,计算完成后,打印机输出结果。用户必须是非常专业的技术人员才能实现对计算机的控制。2.2 批处理阶段由于20世纪50年代中期,计算机的主要元器件由晶体管取代,运行速度有了很大的提高,这时软件也开始迅速发展,出现了早期的操作系统,这就是早期的对用户提交的程序进行管理的监控程序和批处理软件。2.3 多道程序系统阶段随着中、小规模的集成电路在计算机系统中的广泛应用,CPU的运动速度大大提高,为了提高CPU的利用率,引入了多道程序设计技术,并出现了专门支持多道程序的硬件机构,这一时期,为了进一步提高CPU的利用效率,出现了多道批处理系统、分时系统等等,从而产生了更加强大的监管程序,并迅速发展成为计算机科学中的一个重要分支,就是操作系统。统称为传统操作系统。3. 操作系统的现状3.1现代操作系统阶段大规模、超大规模集成电路急速的迅速发展,出现了微处理器,使得计算机的体系结构更加优化,计算机的运行速度进一步提高,而体积却大大减少,面向个人的计算机和便携式计算机出现并普及。它的最大优点是结构清晰、功能全面、可以适应多种用途的需要并且操作使用方面。32流行的的操作系统自20世纪中期电子计算机诞生以来, 计算机操作系统的研究取得了长足进展。现在, 操作系统进入了社会生活的各个方面, 涉及大型计算机、个人计算机、移动便携设备、其他自动化设备等各个层次的应用领域。在几十年的发展历程中, 各种操作系统应运而生, 现在最具代表性的是Windows、Unix和L inux三种操作系统。它们发展的最成熟, 对计算机科学技术的贡献最大。1） WindowsMicrosoft开发的Windows是目前世界上用户最多、且兼容性最强的操作系统。最早的Windows操作系统从1985年就推出了。改进了微软以往的命令、代码系统Microsoft DOS（简称MS-DOS）。Microsoft Windows是彩色界面的操作系统。支持键鼠功能。默认的平台是由任务栏和桌面图标组成的。任务栏是显示正在运行的程序、“开始”菜单、时间、快速启动栏、输入法以及右下角托盘图标组成。而桌面图标是进入程序的途径。默认系统图标有“我的电脑”、“我的文档”、“回收站”，另外，还会显示出系统自带的“IE浏览器”图标。运行的三公开核心部分。随着电脑硬件和软件系统的不断升级，微软的windows操作系统也在不断升级，从16位、32位到64位操作系统。从最初的windows1.0到大家熟知的windows95、NT、97、98、2000、Me、XP、Server、Vista，Windows 7各种版本的持续更新，微软一直在尽力于Windows操作的开发和完善。2） UnixUNIX ，是一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，按照操作系统的分类，属于分时操作系统，最早由KenThompson、DennisRitchie和DouglasMcIlroy于1969年在AT&T的贝尔实验室开发。3） LinuxLinux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统。目前存在着许多不同的Linux,但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，从手机、平板电脑、路由器和视频游戏控制台，到台式计算机、大型机和超级计算机。Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。Linux得名于计算机业余爱好者Linus Torvalds。4 操作系统的分类从用途的角度可以分为专用和通用两类。专用操作系统是指用于控制和管理专项事物的操作系统,如现代手机中使用的操作系统,这类系统一般以嵌入硬件的方式出现,用于特定的途径。通用操作系统具有完善的功能,能够适应多种用途的需要。从单机和网络的角度看可以分为单机操作系统和网络操作系统。单机操作系统是针对单机计算机系统的环境设计的,它只有管理本机系统那个资源的功能。单用户操作系统是一种更为特殊的单机操作系统,它是针对一台机器,一个用户设计的操作系统,它的基本特征是一次只能支持一个用户作业的运行,系统的所有资源有该用户独占,该用户对整个计算机系统有绝对的控制权。从功能的角度看可分为批处理系统、分时系统、实时系统、网络系统、分布式系统。批处理系统、分时系统和实时系统的运行环境大多是计算机系统,而后两种操作系统的运行环境是多计算机系统。4.1 批处理系统批处理的系统的基本特征是“批量”。即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。它可分为单道批处理系统和多道批处理系统。单道批处理系统一次只能调入一个处理作业在在计算机在内运行,其他作业放在辅助存储器上,它类似于单用户操作系统。计算机在运行处理作业时,时间主要消耗有两个方面,一方面是消耗在CPU执行程序上,另一方面是消耗在输入输出上。由于输入输出设备的速度相对CPU的执行程序的速度慢很多,导致计算机在输入输出时CPU处于空闲。为了提高COU的使用效率,出现了多道批处理系统。它与单道批处理系统不同的是在计算机内存中可以有多个作业存在,调度程序根据事先确定的策略,选择一个作业将CPU资源分配给它运行处理,当处理的作业要进入输入输出操作时,就释放对CPU的占有,调度程序则从其他的内存中的待处理作业中选择一交给CPU执行,这样,就提高了CPU的使用效率。4.2 分时系统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。在一个系统中如果多个用户分时使用一个计算机, 那么这样的系统成为分时系统。分时的时间单位称为时间片,一个时间片一般是几十豪秒。在一个分时系统中,往往要连接几十个甚至上百个终端,每个用户在自己的终端上控制其作业的运行。通过操作系统的管理,将CPU轮流分配给各个用户使用,如果某个用户作业在分配给他另一个时间片在继续执行。此时的CPU被分配给另一个用户作业。4.3 实时系统实时即时处理并快速给出处理结果。实时系统一般是采用时间驱动的设计方法,系统能够及时对随时发生的事件做出响应并及时处理。实时系统分为实时控制系统和实时处理系统。实时控制系统常用于工业控制以及飞行器、导弹发射等军事方面的自动控制。实时处理系统常用于预定飞机票、航班查询以及银行之间账务往来等系统。4.4 网络操作系统随着计算机技术的迅速发展和网络技术的日益完善,不同地域的具有独立处理能力的多个计算机系统通过通信设施互联,实现资源共享,组成计算机网络,成为一种更开放的工作环境。而网络操作系统也应运而生。网络操作系统除具有单机操作系统的所有功能以外,还具有网络资源的管理功能,支持网络应用程序运行。4.5 分布式操作系统分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的操作系统。分布式计算机系统与计算机网络一样,多台计算机系统通过通信网络互联,实现资源共享,但不同的是系统中的各个计算机没有主次之分,各计算机系统具有相对的自治性,用户子啊访问共享资源时,不需要知道该共享资源位于哪台计算机上,如需要的话,系统中的多台计算机可以相互协作共同完成的一个任务,即可以将一个任务分割成若干个子任务分散到多台计算机上同时并行执行。一种商用操作系统往往包括了批处理系统个、分时系统、实时系统、网络系统、分布式系统等多方面的功能。不同的操作系统根据自身用途的定位和面向的用户,在各种功能的强弱上会有所区别。5操作系统的未来趋势操作系统功能的不断增加有两个方面原因：一个原因是不断满足用户的需求，另一个原因是新技术的不断出现。不断增加的功能并不是每个用户所能用得到的，然而操作系统作为一个标准的套装软件必须满足尽可能多用户的需要，于是系统不断膨胀，功能不断增加，并逐渐形成从开发工具到系统工具再到应用软件的一个平台环境。操作系统内核将呈现出多平台统一的趋势，传统的操作系统内核主要采用模块化设计技术，只能应用于固定的平台。嵌入式系统是以应用为中心的系统，不会像PC一样只有一种平台，但它会吸取PC的成功经验，形成不同行业的标准。5.1何为嵌入式系统 Internet和网络的迅速普及应用，并向家庭领域不断扩展，使消费电子、计算机、通信一体化趋势日趋明显，嵌入式系统再度成为研究和应用的热点。 嵌入式系统被描述为：以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格需求的专用计算机系统。5.2何为嵌入式操作系统 嵌入式操作是一种实时的、支持嵌入式系统应用的操作系统软件，他是嵌入式系统极为重要的组成部分，通常包括和硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图像界面。目前，嵌入式操作系统的品种较多，据统计，仅用于信息电器的嵌入式操作系统就有40种左右，其中较为流行的主要有： 视窗系统 CE、Palm OS、Real-Time Linux、VxWorks、pSOS、PowerTV及Microware 公司的OS-9。和通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 6.结论1）操作系统理论是在计算机科学中为历史悠久而又活跃的分支，而操作系统的设计与实现则是软件工业的基础与内核。2）操作系统的历史就是一部解决电脑系统需求与问题的历史。参考文献：1) 郝伟，COMPUTER CD SOFTWARE AND APPLICATIONS,2010(20)2) 王育勤等，计算机操作系统【M】，北京交通大学出版社，2004