展望计算机系统结构的新一代发展

展望计算机系统结构的新一代发展

摘要在科技发展的今天，研究与建立未来的操作系统依旧进行著。操作系统朝提供更省电、网络化、华丽的使用者界面的方向来改进。同过去的几十年一样，在未来的20年操作系统也将发生巨大的变化。谁会是未来20年的主流操作系统？是WINDOWS系列L I N U X还是WEB操作系统？这是一个需要等待时间才可以正确回答的问题。但可以确定的是，未来的操作系统一定会在更多的领域得到应用，一定是安全性更高、更加个性化和更加智能的操作系统。关键词安全性；个性化；智能性

正文

操作系统（Operating System，简称OS）是管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统的发展过程是一个从无到有、从简单到复杂的过程。在过去的几十年间操作系统在各个方面都取得了很大的进展。从早期1966年的DOS操作系统到2009年推出的最新的windows 7操作系统，操作系统的每一次升级、更新、换代，带来的都不仅仅是一次技术上的革命，还带来了用户体验的升级。在信息时代，电脑的逐渐普及已经是毫无争议的事实。随着全球计算机用户的增加和因特网技术的发展，操作系统的重要性更加凸显。日新月异的信息技术和网络技术、人们日益增长的需求，都将给操作系统带来一系列重大变化。未来20年后的操作系统会变成什么样子？恐怕只有20年后人们才会确切的知道。

下一代操作系统概念

下一代操作系统的定义肯定需要观念上的突破，然后带来技术上的突破，但不管你如何天马行空，大概都必须遵循以下两个原则：承继现有操作系统的技术成果以及让计算机的使用更加简单。承继现有操作系统的技术成果意味着现有操作系统对硬件的管理部分不会也不可能被取代，极有可能被封装成对绝大多数普通用户都透明，新操作系统的创新只能是在软件应用部分，而这肯定是围绕着让计算机的使用更加简单来进行。

那么要多简单才算真正的简单？我想只有一个人不懂硬盘分区，不懂文件名后缀，不懂使用菜单，不懂选择应用程序去完成对应的工作才能算真正的简单。太多选择等于没有选择，难以想象如果各种应用软件一直层出不穷，或者某个著名软件（如MS Office）功能变得越来越复杂，你我还能用鼠标从容点击吗？新操作系统要让上世纪的老太婆都会使用计算机，只能让自己变得更加智能，而且不是一般的智能，它应该是一个没有手脚的机器人。它把现有操作系统打回原形，只负责在后台硬件管理，而新操作系统则不再提倡直接提供逻辑被固化后的应用程序，而是记忆管理编制应用程序所需的各种逻辑（算法），当用户用自然语言和它交流，发出任务指令后，操作系统自动挑选合适的逻辑实时重组成应用程序执行。

新操作系统显然建筑在现有操作系统之上的，看起来像是原操作系统上运行的一个应用程序，尽管可能是唯一常驻的应用程序。因此，对于抱持传统操作系统概念的人来说不得不面临一个选择：要么不再有新的操作系统，要么新一代操作系统就是这样的——它已经在用户使用和程序执行模式上做出革命性的改变。第五代计算机操作系统

下一代计算机操作系统是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机系统。它不仅能进行数值计算或处理一般的信息，而且主要

面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知的领域和获取新的知识。人－机之间可以直接通过自然语言（声音、文字）或图形图像交换信息。新一代计算机系统又称第五代计算机系统。新一代计算机系统是为适应未来社会信息化的要求而提出的，与前四代计算机有着质的区别。可以认为，它是计算机发展史上的一次重大变革，将广泛应用于未来社会生活的各个方面。

随着元件、器件的不断更新，传统计算机已经经历了四代演变。它们都属于以顺序控制和按地址寻索为基础的诺伊曼机体制,都以高速数值计算为主要目标,而系统设计原理并没有多大变化。由于硬件实现的功能过于简单，软件负担越来越重，造成了所谓的“软件危机”。技术体系上固有的局限性，严重地妨碍了计算机性能的继续提高，将限制传统计算机在90年代信息社会中的广泛应用。因此，必须在崭新的理论和技术基础上创制新一代计算机。1981年10月日本首先提出的第五代计算机系统将是以词组逻辑为基础的知识信息处理系统。美国在人工智能的研究和应用方面有较坚实的基础，1983年以来，提出了多种军用和民用的智能计算机系统研制计划。英国、法国和欧洲共同体等西欧国家和组织，为发展先进的微电子技术和高级信息技术，也正在加紧研究新一代计算机系统。苏联在发展计算机的第三个五年计划（1985～1989年）中，已将第五代计算机技术列为重点发展技术。

基本结构

为适应多样化的应用要求，新一代计算机包括从小到大各种规模的机器。无论是智能个人计算机，还是智能超级巨型机，新一代计算机系统通常都由问题求解和推理、知识库管理、智能化人－机接口三个基本子系统组成（见图）。

问题求解和推理子系统相当于传统计算机中的中央处理器。日本计划的最高性能指标是每秒完成 1～10亿次逻辑推理，相当于传统机每秒执行100～10000亿条指令。与该子系统打交道的程序语言称为核心语言，国际上多以逻辑型语言或函数型语言为基础进行这方面的研究。这类核心语言在传统观念下是一种非常高级的语言，但它只是新概念下的机器语言，不是用户语言。核心语言是构造新一代计算机系统结构和各种超高级软件的基础。

知识库管理子系统相当于传统计算机主存储器、虚拟存储器和文件系统的结合。日本计划的功能要求，是几秒内能有效地检索出推理所需要的知识，相应的主关系数据库最大容量是100～10000亿字节。与该子系统打交道的程序语言称为高级查询语言，用于知识的表达、存储、获取和更新等。这个子系统的通用知识库软件，是新一代计算机系统基本软件的核心。通用知识库包括：含有日用词法、语法、语言字典和基本字库常识的一般知识库，用于描述系统本身技术规范的系统知识库，以及把某一应用领域，如超大规模集成电路设计的技术知识集中在一起的应用知识库。

智能化人－机接口子系统使人能通过说话、文字、图形和图像等与计算机对话，用人类习惯的各种可能方式交流信息。这里，自然语言是最高级的用户语言。它使非专业人员操纵计算机，并为从中获取所需的知识信息提供可能。

从宏观结构来看，新一代计算机系统是一个为某种应用而由本地通信网络和全球通信网络连接起来的大规模的分散处理系统。网络的每一个结点本身也是一个新一代计算机系统，必要时，传统计算机也可以连接到网络中。网络的所有计算机可以共享全网络所拥有的知识库和知识处理能力。

今天，随着计算机的日益普及和网络的发展，人们越来越多的依赖于计算机，