当前课程知识点:计算机文化基础 > 第4课:最熟悉的陌生人APP > 操作系统拥有什么样的神力? > 操作系统的演变1
那好了
这样的一个界面
这样的一个使用环境
它到底要承担什么样的一些功能呢
我们不妨从它的
整个的一个演变过程
来进行一个梳理
早期
是在没有操作系统的
这样的一个环境当中
而计算机资源
特别是计算机的硬件非常昂贵的时候
在这样的一个阶段上
人们的工作方式
多采用手工方式来完成
效率很低下
但CPU资源又非常的昂贵
所以在这样的一个
环境当中
人们意识到
如此昂贵的这样的计算资源
却工作在一个单任务
单道系统里
这样的一种低效的一种方式上
就使得我们原本
成本就极为昂贵的计算资源
就变得更为昂贵
那如何来解决这个问题的
如何使得我们CPU的
执行效率更高呢
那好
要解决刚才提到的这个问题
就首先我们来解决的是
它的作业的提交形式
以此来提高CPU的效率问题
所以我们最终的方法是
给这个硬件引入了一个管理系统
我们把它称作单道批处理
这个系统
虽然它还是一个单道
单任务的这样一个工作模式
但正因为有这个软件的引入
在机器中就好比安排了一个
数字化的程序调度员
虽然这个调度员的调度水平还很初级
仅仅是一种批处理的方式
把作业收集起来
然后以流水线的方式
依次运行
但这样的方式确实提高了CPU的一个使用率
执行时间的一个占比
效率相比之前的
没有这样的一套管理系统
有明显的一个提升
所以这是在操作系统出现的
一个初级阶段
我们把它称之为是
批处理管理程序
接下来这个调度员
它就升级到了多道批处理系统
这有什么实质性的变化吗
在单道阶段内
在我们的内存当中
只有一个作业
所以这个作业
在执行的过程当中
有可能它需要CPU在计算
也有可能它在等待输入
或者在输出
那么在它不需要CPU的时候
它能不能把CPU的这个资源
分享给另外一个任务呢
所以这就是多道的思想
在多道中
内存当中就同时存放了多个作业
然后由CPU
以切换的方式来为它们在服务
所以我们就可以来看
这样的一个例子
在多道当中
我们可以同时执行多个作业
而刚才我们的作业1和作业2
是按顺序在执行
而这时候呢
我们会看到作业1
在完成了输入输出这个过程以后
这时候
它获得了CPU的执行时间
而这时候
它就可以把I/O资源
就是输入输出资源
交给了作业2
那等到作业1
这时候释放出CPU资源的时候
在等待输入输出这个动作的时候
那么CPU的资源又交给了作业2
来使用
所以切换的方式轮流
在获得CPU和I/O资源的
这样的一个重叠复用
所以我们也可以看到
在作业2
在获得CPU的这个执行时间的时候
如果这个时间比较长
那么虽然我们作业1
完成了I/O这样的一个动作
那么它也需要在做等待
然后再完成作业之间的
资源的一个切换和复用
所以这个动画的过程在显示了
从单道的这样的一个批处理的效率
然后到了
多道的I/O资源和CPU资源复用以后
效率得到了一个提升
所以由于多道当中
改善了一个调度方法
就使得我们的I/O访问
和CPU计算资源
就可以重叠地在进行使用
因此
CPU使用效率就明显的
得到了一个提高
不过
随之而来的就是
它的这样的一个调用的
一个复杂程度
就大大提升了
这需要解决的问题
也就更多了
所以我们可以看到
至少我们要解决一个内存的管理
和保护
因为在内存当中同时跑着多个作业
我们如何让每个作业
都得到它必须的一个内存空间
同时也不能因为
一个作业的bug
导致了整个系统的崩溃
或者破坏了其他作业的一个执行
好 我们会发现
在这个阶段里
我们解决了CPU资源和I/O资源的一个复用问题
但却没有解决好
用户的一个响应时间的一个要求
在这个阶段
我们只是解决了CPU和IO设备之间的一个
并行运行的问题
并没有解决用户响应时间的一个要求
不过也正是在这个阶段
人们充分的意识到
引入操作系统的必要性
并且引发了研究和开发的兴趣
大家想一想
在那个年代
什么样的人是最佳的
操作系统研发者呢
想一想
没错
就是那些计算机硬件制造商
我们不妨花一点时间
来做一个跑题
我们来看一下
在1963年
当时的大佬级的计算机硬件制造商
IBM
他提出了研发OS360的设想
准备让它为他制造的
这样的一系列大中小型计算机
设计一个操作系统
由于缺乏经验
所以IBM一共耗时5年
在1968年的时候才完成
而且
在发布这套操作系统的时候
操作系统本身
还带着近千个bug
所以你可以看到
这是一个多么庞大
而且复杂的一个工程
在当时看来
这引发了一个巨大的一个变革
而且影响深远
最终呢
就使操作系统成为了一门
重要的学科分支
我们还必须要在这个故事当中注意到
OS360这套系统
它有一个伟大之处
那就是它不仅仅是
开发出了这个操作系统
这个软件
更重要的是
它实现了硬件上的一个兼容性
让不同的型号的机器上
跑着不同的软件
兼容性就意味着
使用者将不再被局限在一台
特殊的计算机硬件上
同时兼容性
也为软件的开发
打开了一扇大门
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