浅谈计算机操作系统的论文

浅谈计算机操作系统的论文

《浅谈计算机操作系统及其发展》

摘要：本文浅谈了有关计算机的操作系统及其发展。

关键字：计算机操作系统;功能

一、引言

随着我国经济社会的快速发展，计算机已经逐渐渗透到人们生活的各个领域，计算机操作系统也得到了长足的发展，操作系统是管

理计算机软硬件资源、控制程序运行、改善人机界面和为应用软件

提供支持的一种系统，操作系统功能强大，能够为用户带来良好的

界面体验，当然操作系统也在不断的完善和发展，操作系统从最简

单的批处理系统、分时操作系统，到今天的各种面向PC的操作系统

和面向大型机的多任务、多用户系统，它们在调度和控制计算活动，提供软件开发、运行和应用环境，挖掘计算机潜力，提高计算机的

性能方面发挥着越来越重要的作用。对计算机操作系统的研究，学

者一般集中在对计算机系统开发的研究上，而从计算机系统及其发

展的角度进行研究的文章较少，本文从计算机系统基本情况着手，

探讨了现代计算机操作系统的功能，并对计算机操作系统的发展情

况进行了简单的总结。希望能够对计算机操作系统理论研究有所启发。

二、计算机操作系统概述

(一)操作系统发展的目标

操作系统一方面直接管理和控制着所有的硬件和软件，使计算机系统的各部件相互协调一致的开展工作，另一方面它想用户提供正

确的利用软硬件资源的方法和环境，使用户能够通过操作系统充分

而有效的使用计算机。计算机操作系统有四个方面的目标：

(1)方便。进行操作系统配置能够是用户计算机系统更容易运用，方便用户利用计算机处理任务。

(2)有效。操作系统要能够使计算机系统的CPU和I/O设备得到

更有效的利用。

(3)可扩展能力。计算机操作系统要适应计算机硬件和体系结构

的方面，要具有良好的扩展性，可扩展性是计算机系统性能是否优

越的重要指标。

(4)开放性。计算机操作系统要适应各种不同类型的计算机硬件

系统，实现应用程序的可移植和互操作性，互联网是一个开放性平台，这也决定了计算机操作系统必须是一个开放性平台。能够帮助

用户实现资源共享。

(二)用户角度下的操作系统层次结构

三、计算机操作系统功能

(一)处理器管理

计算机操作系统一个重要的功能就是实现对中央处理器的管理，总所周知，中央处理器是计算机的核心部件，它是决定计算机性能

的关键指标，计算机在执行单道作业或者单用户作业命令时，对处

理器的管理任务相对简单，但是在计算机执行多道程序或者命令时，如何将中央处理器的时间合理的分配给各个程序这一任务就相对复杂，计算机操作系统能够有效解决这一问题，计算机操作系统对处

理器的管理就是要解决CPU分配策略、实施方法等问题。

(二)存储管理

计算机操作系统存储管理主要工作任务是对存储器进行分配、保护、扩充和管理，主要围绕以下三个方面开展工作：

(1)内存分配。在内存中有操作系统、其他系统软件及一个或多

个用户程序。如何分配内存、以保障系统及各用户程序存储区不冲突，是内存分配解决的主要问题。

(2)存储保护。系统中存在着多个任务程序运行，通过存储管理

可以保证程序在执行过程中不会相互占用，并且确保用户执行程序

无法破坏系统程序。

(3)内存扩充。内存扩充很有必要，在用户执行程序已经超过计

算机系统所能提供的存储容量时，内存扩充能够将内部存储器和外

部存储器结合起来进行管理。

(三)设备管理

现代计算机系统配置设备类型众多，设备操作性能各部相同，设备管理是计算机系统必须面对和处理的问题，计算机设备管理是能

够用于对设备进行控制和管理的一组程序。设备管理的主要任务是：

(1)设备分配。用户提出使用外部设备请求后，重装系统根据一

定的分配策略进行统一分配，并为用户使用外部设备提供简单方便

的命令。

(2)输入输出操作控制。设备管理程序根据用户提出的请求控制

外部设备进行实际的输入输出操作，并完成输入输出的善后处理。

(四)文件管理

文件管理称为文件系统，是对系统的软件资源的管理。计算机系统中运行的各种程序和数据均为计算机的软件资源，均以文件的形

式存放在外存中，操作系统的对文件的管理主要包括：文件目录管理、文件存储空间的分配以及为用户提供灵活方便的操作命令。

(五)作业管理

计算机技术中作业的概念是指用户请求计算机系统完成的一个独立任务，它必须包括若干个加工步骤才能完成，加工步骤的每一步

成为作业步，作业管理包括作业的调度与控制管理两个方面，作业

调度是指在多道程序设计中，系统要在多个程序作业中按照一定的

策略选取如果作业，为他们分配必要的共享资源使之执行，常用的

作业调度策略包括先来先服务策略、最短作业优先策略、响应比最

高者优先策略、优先数策略以及分类调度策略等。

四、计算机操作系统发展

操作系统发展的概况

计算机操作系统的发展是伴随着计算机技术发展进行的，计算机操作系统是由于客观需要而产生的，它伴随着几十斤技术及其应用

的发展而不断的在提高，其功能也在不断的完善和发展，操作系统

功能的发展从弱到强，在计算机系统中的地位不断的上升，已经发

展成为计算机系统的核心。计算机操作系统的发展经历了几个比较

重要的阶段。

(1)手工处理阶段。没有操作系统，也没有相应的操作软件，计

算机技术的发展还处在电子管时代，计算机运算速度慢。用户直接

使用机器语言编制程序，计算机运行时独占整个计算机资源，上机

处理任务全靠手工完成。

(2)批处理阶段。批处理系统阶段克服了手工操作的缺点，实现

了计算机作业的自动过度，改善了主机CPU和输入输出设备的使用

情况，提高了计算机系统的处理能力。

(3)多道程序系统。多道程序系统是在单道批处理系统基础上发

展而来，多道程序设计通过组织作业以使CPU总有一个作业可以执行，从而提高CPU的整体利用率。多道程序系统内存分布示意图如

下所示：

(4)分时系统。分时系统是在批处理系统、多道程序系统没有实

现为用户提供与计算机系统直接交互的能力这一目标基础上发展起

来的。分时操作系统能够把处理器的运行时间分成很短的时间片，

按时间片轮流把处理器分配给各联机使用。每个用户能够通过自己

的终端向系统发出各种操作控制指令，完成作业的运作。

(5)实时系统。多道程序系统和分时系统能获得较为令人满意的

结果，但是仍然不能实现把计算机用于生产过程的实时控制，在这

一任务需求背景下，实时系统应运而生，实时系统能够实现对生产

过程的实时控制，并且能够实现现场采集数据，还可以对采集的数

据进行及时处理。

(6)多处理系统。多处理系统试图从计算机体系结构上来改善系

统的性能，所处理系统的出现是为了增加系统的吞吐量、节省投资、提高系统的可靠性等。