一 为什么要有 *** 作系统?
现代计算机系统是由一个或者多个处理器，主存，磁盘，打印机，键盘，鼠标显示器，网络接口以及各种其他输入输出设备组成的复杂系统，每位程序员不可能掌握所有系统实现的细节，并且管理优化这些部件是一件挑战性极强的工作。所以，我们需要为计算机安装一层软件，成为 *** 作系统，任务就是用户程序提供一个简单清晰的计算机模型，并管理以上所有设备。
*** 作系统定义: *** 作系统是一个用来协调、管理和控制计算机硬件和软件资源的系统程序，它位于硬件和应用程序之间。
(程序是运行在系统上的具有某种功能的软件，比如说浏览器，音乐播放器等。)
*** 作系统内核的定义:
*** 作系统的内核是一个管理和控制程序，负责管理计算机的所有物理资源，其中包括:文件系统、内存管理、设备管理和进程管理。
一 *** 作系统历史?
2.1 真空管与穿孔卡片(无 *** 作系统)
1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期，还未出现 *** 作系统，计算机工作采用手工 *** 作方式。
过程:
程序员们将对应于程序和数据的已穿孔的纸带(或卡片)装入输入机，然后启动输入机把程序和数据输入计算机内存，接着通过控制台开关启动程序针对数据运行;计算完毕，打印机输出计算结果;用户取走结果并卸下纸带(或卡片)后，才让下一个用户上机。
注意点:
1 程序员需要在墙上的计时表上预约时间
2 同一时刻只有一个程序在内存中被cpu调用运行(串行的)
优缺点:
优点:程序员在申请的时间段内独享整个资源，即时的调试自己的程序，如果有BUG可以当场处理，
缺点:这对于计算机提供商来说是一种浪费(你买一台电脑4000块，那 一年中你用365比只用1天，肯定是省成本的，物尽其用)
20世纪50年代后期，出现人机矛盾:手工 *** 作的慢速度和计算机的高速度之间形成了尖锐矛盾，手工 *** 作方式已严重损害了系统资源的利用率(使资源利用率降为百分之几，甚至更低)，不能容忍。唯一的解决办法:只有摆脱人的手工 *** 作，实现作业的自动过渡。这样就出现了成批处理。
2.2 晶体管和批处理系统
一代计算机的问题:
人机交互太多了(输入--->计算--->输出 输入--->计算--->输出 输入--->计算--->输出 )
批处理系统
加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业(这作业包括程序、数据和命令)。
联机批处理系统
首先出现的是联机批处理系统，即作业的输入/输出由cpu来处理。
机与输入机之间增加一个存储设备--磁带，在运行于主机上的监督程序的自动控制下，计算机可自动完成:成批地把输入机上的用户作业读入磁带，依次把磁带上的用户作业读入主机内存并执行并把计算结果向输出机输出。完成了上一批作业后，监督程序又从输入机上输入另一批作业，保存在磁带上，并按上述步骤重复处理。
监督程序不停地处理各个作业，从而实现了作业到作业的自动转接，减少了作业建立时间和手工 *** 作时间，有效克服了人机矛盾，提高了计算机的利用率。
但是，在作业输入和结果输出时，主机的高速cpu仍处于空闲状态，等待慢速的输入/输出设备完成工作: 主机处于“忙等”状态。
脱机批处理系统
为克服与缓解高速主机与慢速外设的矛盾，提高cpu的利用率，又引入了脱机批处理系统，即输入/输出脱离主机控制。
这种方式的显著特征是:增加一台不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道的卫星机。
其功能是:
(1)从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上。
(2)从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。
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脱机批处理系统:20世纪60年代应用十分广泛，它极大缓解了人机矛盾及主机与外设的矛盾。IBM-7090/7094:配备的监督程序就是脱机批处理系统，是现代 *** 作系统的原型。
不足:每次主机内存中仅存放一道作业，每当它运行期间发出输入/输出(I/O)请求后，高速的cpu便处于等待低速的I/O完成状态，致使cpu空闲。
为改善cpu的利用率，又引入了多道程序系统。
2.3 多道批处理系统
20世纪60年代中期，在前述的批处理系统中，引入多道程序设计技术后形成多道批处理系统(简称:批处理系统)。
它有两个特点:
(1)多道:系统内可同时容纳多个作业。这些作业放在外存中，组成一个后备队列，系统按一定的调度原则每次从后备作业队列中选取一个或多个作业进入内存运行，运行作业结束、退出运行和后备作业进入运行均由系统自动实现，从而在系统中形成一个自动转接的、连续的作业流。
(2)成批:在系统运行过程中，不允许用户与其作业发生交互作用，即:作业一旦进入系统，用户就不能直接干预其作业的运行。
批处理系统的追求目标:提高系统资源利用率和系统吞吐量，以及作业流程的自动化。
批处理系统的一个重要缺点:不提供人机交互能力，给用户使用计算机带来不便。
虽然用户独占全机资源，并且直接控制程序的运行，可以随时了解程序运行情况。但这种工作方式因独占全机造成资源效率极低。
一种新的追求目标:既能保证计算机效率，又能方便用户使用计算机。 20世纪60年代中期，计算机技术和软件技术的发展使这种追求成为可能。
2.4 分时系统
由于cpu速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时连接多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好象自己独占机器一样。
分时技术:把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。
若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时中断，把处理机让给另一作业使用，等待下一轮时再继续其运行。由于计算机速度很快，作业运行轮转得很快，给每个用户的印象是，好象他独占了一台计算机。而每个用户可以通过自己的终端向系统发出各种 *** 作控制命令，在充分的人机交互情况下，完成作业的运行。
具有上述特征的计算机系统称为分时系统，它允许多个用户同时联机使用计算机。
特点:
(1)多路性。若干个用户同时使用一台计算机。微观上看是各用户轮流使用计算机;宏观上看是各用户并行工作。
(2)交互性。用户可根据系统对请求的响应结果，进一步向系统提出新的请求。这种能使用户与系统进行人机对话的工作方式，明显地有别于批处理系统，因而，分时系统又被称为交互式系统。
(3)独立性。用户之间可以相互独立 *** 作，互不干扰。系统保证各用户程序运行的完整性，不会发生相互混淆或破坏现象。
(4)及时性。系统可对用户的输入及时作出响应。分时系统性能的主要指标之一是响应时间，它是指:从终端发出命令到系统予以应答所需的时间。
分时系统的主要目标:对用户响应的及时性，即不至于用户等待每一个命令的处理时间过长。
分时系统可以同时接纳数十个甚至上百个用户，由于内存空间有限，往往采用对换(又称交换)方式的存储方法。即将未“轮到”的作业放入磁盘，一旦“轮到”，再将其调入内存;而时间片用完后，又将作业存回磁盘(俗称“滚进”、“滚出“法)，使同一存储区域轮流为多个用户服务。
多用户分时系统是当今计算机 *** 作系统中最普遍使用的一类 *** 作系统。
2.5实时系统
虽然多道批处理系统和分时系统能获得较令人满意的资源利用率和系统响应时间，但却不能满足实时控制与实时信息处理两个应用领域的需求。于是就产生了实时系统，即系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。
实时系统在一个特定的应用中常作为一种控制设备来使用。
实时系统可分成两类:
(1)实时控制系统。当用于飞机飞行、导d发射等的自动控制时，要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导d进行控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据，然后控制相应的执行机构。
(2)实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的要求稍弱于第一类。
实时 *** 作系统的主要特点:
(1)及时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成。
(2)高可靠性。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必要的保密措施等。
*** 作系统发展图谱
2.6个人计算机
随着大规模集成电路的发展，每平方厘米的硅片芯片上可以集成数千个晶体管，个人计算机的时代就此到来。
总结:
第一代 *** 作系统→第二代 *** 作系统→第三代 *** 作系统→个人计算机
真空管和穿孔卡片→批处理系统→多道程序设计，分时 *** 作系统→个人计算机
以上是内存溢出为你收集整理的并发编程-- *** 作系统篇全部内容，希望文章能够帮你解决并发编程-- *** 作系统篇所遇到的程序开发问题。
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