OS 学习笔记(3) 操作系统的发展与分类

这篇笔记对应的王道考研 1.2 操作系统的发展与分类，同时参考了 《Operating System Concepts, Ninth Edition》和 《 Operating Systems: Three Easy Pieces》（俗称ostep）

知识总览

OS的发展与分类

手工操作阶段

• 主要缺点：用户独占全 机、人机速度矛盾导致资源利用率极低

批处理阶段–单道批处理系统

操作系统的雏形

• 引入脱机输入/输出技术（用外围机+磁带完成），并由监督程序负责控制作业的输入、输出

• 通过外围机把程序提前存到磁带里

• 主要优点：缓解了一定程度的人机速度矛盾，资源利用率有所提升。
• 主要缺点：内存中仅能有一道程序运行，只有 该程序运行结束之后才 能调入下一道程序。 CPU有大量的时间是在空闲等待I/O完成。资源利用率依然很低

串行

批处理阶段–多道批处理系统

• 主要优点：多道程序并发执行，共享计算机资源。资源利用率大幅提升，CPU和其他资 源更能保持“忙碌”状态，系统吞吐量增大。
• 主要缺点：用户响应时间长，没有人机交互功能（用户提交自己的作业之后就只能等待计算机处理完成，中间不能控制自己的作业执行。eg：无法调试程序/无法在程序运行过程中输入一些参数）

分时操作系统

• 分时操作系统

  • 计算机以时间片为单位轮流为各个用户/作业服务，各个用户可通过终端与计算机进行交互。 主要优点：用户请求可以被即时响应，解决了人机交互问题。允许多个用户同时使用一台计算机，并且用户对计算机的操作相互独立，感受不到别人的存在。

    感觉似乎是自己的

  • 主要缺点

    • 不能优先处理一些紧急任务。
    • 操作系统对各个用户/作业都是完全公平的，循环地为每个用户/ 作业服务一个时间片，不区分任务的紧急性。

实时操作系统

• 实时操作系统

  • 主要优点：能够优先响应一些紧急任务，某些紧急任务不需时间片排队。
  • 在实时操作系统的控制下，计算机系统接收到外部信号后及时进行处理，并且要在严格的时限内处理完事件。实时操作系统的主要特点是及时性和可靠性

• 实时操作系统的分类

  • 硬实时系统：必须在绝对严格的规定时间内完成处理
    • 例：导弹控制系统、自动驾驶系统
  • 软实时系统：能接受偶尔违反时间规定
    • 例：12306火车订票系统

其他几种OS

• 网络操作系统：是伴随着计算机网络的发展而诞生的，能把网络中各个计算机有机地结合起来，实现数据传送等功能，实现网络中各种资源的共享（如文件共享）和各台计算机之间的通信。（如：Windows NT 就是 一种典型的网络操作系统，网站服务器就可以使用）
• 分布式操作系统：主要特点是分布性和并行性。系统中的各台计算机地位相同，任何工作都可以分布在这些 计算机上，由它们并行、协同完成这个任务。
• 个人计算机操作系统：如 Windows XP、MacOS，方便个人使用。

知识回顾与重要考点

	特点	优点	缺点
手工操作阶段			人机速度矛盾
单道批处理系统	自动性 顺序性 单道性	缓解人机速度矛盾	资源利用率低，吞吐量小
多道批处理系统	多道 宏观上并行 微观上串行	多道程序并行，资源利用率高 系统吞吐量大	用户响应时间长 不提供人机交互能力
分时操作系统	同时性 交互性 独立性 及时性	提供人机交互能力	不能在规定的时间内做出处理
实时操作系统	硬实时系统：必须在绝对严格的时间内完成处理。如导弹控制系统，自动驾驶系统 软实时系统： 能偶尔接受违反时间规定， 如12306火车订票系统	能优先处理紧急任务

英文表达、术语积累（《操作系统概念》第九版、ostep 《OPERATING SYSTEMS THREE EASY PIECES》）jjjjjjjjjjjjjjjjjjb

• mainframe systems 大型主机系统；大型电脑系统；大型机操作系统

• batch processing 批处理任务

• pioneer

  • 先驱，先锋，创始人

  • 拓荒者，开拓者，开发者

  • 做先锋，当开拓者，倡导

    • Thus, the idea of a system call was invented, pioneered by the Atlas computing system [K+61,L78].

• procedure call 过程调用

• take off 突然开始成功；开始走红

• Where operating systems really took off was in the era（时代，新纪元） of computing beyond the mainframe, that of the minicomputer.

• commonplace

• **n.**老生常谈；常见的事；平常的事；平淡无奇的言语等

• **adj.**平凡的；普通的；普遍的

• **v.**把…记入备忘录；由备忘录中摘出

In particular, multiprogramming became commonplace due to the desire to make better use of machine resources. Instead of just running one job at a time, the OS would load a number of jobs into memory and switch rapidly between them, thus improving CPU utilization.

• breed

  • **v.**交配繁殖；饲养；孕育；导致
  • **n.**品种（尤指人工培育的狗、猫或牲畜）；种类

  Beyond the minicomputer came a new type of machine, cheaper, faster, and for the masses: the personal computer, or PC as we call it today. Led by Apple’s early machines (e.g., the Apple II) and the IBM PC, this new breed of machine would soon become the dominant force(主导力量) in computing, as their low-cost enabled one machine per desktop instead of a shared minicomputer per workgroup.

• a great leap 一个巨大飞跃

• DOS 磁盘操作系统 （disk operating system）

  • For example, early operating systems such as DOS (the Disk Operating System, from Microsoft) didn’t think memory protection was important; thus, a malicious（恶意的） (or perhaps just a poorly-programmed) application could scribble all over memory.

  • scribble

    • **v.**草草记下；胡写；乱画
    • **n.**潦草的文字；胡写乱画的东西

    “Scribble all over memory” 是指在内存中随意写入数据，它不保证数据的正确性，可能导致内存损坏或系统崩溃。应该可以翻译为 “随意写入内存” 或 “在内存中乱写数据”。

• heyday 全盛期

• it is good to see that the good ideas developed in the heyday of OS development have found their way into( 应该可以翻译为这些好的想法被采用/被引入到了现代世界中) the modern world.

• aside

  • **adv.**留；存；到旁边；在旁边
  • n.旁白；低声说的话；离题话

• underlie

  • **v.**构成…的基础；作为…的原因

  Underlying the original “Bell Labs” UNIX was the unifying principle of building small powerful programs that could be connected together to form larger workflows.

• legal wrangling 法律纠纷

  • wrangle
    • **v.**争吵；通过争辩使某人… (into； out of)
      of building small powerful programs that could be connected together to form larger workflows.

• legal wrangling 法律纠纷

  • wrangle
    • **v.**争吵；通过争辩使某人… (into； out of)
    • **n.**争吵；争论