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第一章引言计算机发展极为迅速，硬件结构日趋复杂，应用范围越来越广泛。为了使用户能够方便有效地使用计算机，在用户和计算机之间必须配置操作系统作为接口。操作系统已成为任何计算机系统不可缺少的软件。它有效地管理计算机系统的软、硬件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，从而最大限度地提高计算机系统的效率，并为用户提供着强有力的使用和灵活方便的环境。1.1操作系统的形成和发展1.1.1操作系统的形成1946年第一台计算机采用手工方式使用机器。计算机操作系统的形成与发展是与硬件的发展密切相关的，我们可将操作系统的形成分成三个阶段：手工阶段、半手工操作阶段（半自动阶段)，自动阶段（操作系统阶段）。一、手工阶段在电子管时代，计算机的运行速度低，外围设备少，人们直接用机器指令编制程序。程序通过穿孔机或打卡机，记录在长长的纸带或一张张的卡片上，由一个引导程序装人主存储器。程序员通过控制台面板上的各种控制或按键开关来调试和运行程序。在此期间整个计算机被程序员一人独占，程序员身兼二职，既是操作员，又是程序员。这种工作方式的特点是：一旦某用户开始操作，计算机的全部资源（处理机、内存、外部设备及-·些简单的软件）都被该用户所独占，一直到他结束工作，并把资源转给下一个用户为止。另外，操作是联机的，输入和输出也是联机的，因此作业的运行时间拉得相当长。这种操作方式只能应用于第一代计算机。但是，随着晶体管式的第二代计算机的出现，这种方式就很不适宜了。举例说，假定在一台第一代计算机上花费小时运行时间的算题，需要手工操作3分钟的时间，此时手工操作时间仅占全部时间的5%。但是，当计算机的速度提高到10倍以后，同样这个问题只需要运行6分钟；但是，手工操作的速度不会有多大的改进，大致还是需要3分钟，于是手工操作时间在这时就占了运行时间的50。因此，为了提高计算机的使用效率，减少各种资源的浪费现象，随着第二代计算机的诞生，就出现了…种新型的管理程序一初级的操作系统。二、半手工操作阶段随着计算机硬件技术的发展，出现了第二代计算机一晶体管计算机。第二代计算机不仅速度上有很大的提高，而且存储容量也有了较大的增长，这为软件发展奠定了物质基础。在这期间，出现了管理程序和早期的批处理程序，产生了诸如标准输入输出程序、礼编程序，F()RTRAN编译程序，装配程序和库例行子程序等等大量的软件，也出现了连接装配程序以及程序覆盖等新的程序设计技术。这时，程序员可以自己不进人机房，只需将作业交给操作员，由他们完成必要的操作，用这种半手工的批处理方式来控制计算机的使用，提高了效率，也方便了用户使用。所谓管理程序，就是对计算机的操作进行管理的程序，其功能主要是控制程序的执行，管理计算机的部分资源。管理程序提供某些控制命令，如JOB、LOAD等。这些命令按一定格式和顺序被穿在卡片上，形成控制卡，控制卡体现了用户控制自己程序执行的具体安排和步骤。表1-1是一个简单的控制卡实例表1-1控制卡实例JOB启动一个程序FORTRAN调用FORTRAN编译程序ASSEMBLE湖用汇编解释程序LOAD调用装人程序EXEC执行目标程序DATA数据卡END数据结束信号管理程序还可以管理计算机部分资源。例如，启动外部设备的许多具体工作是由管理程序做的。另外，管理程序还提供了文件系统，用户可以按文件名来存取信息，做到既准确方便，又灵活可靠。到了第二代计算机的后期，特别进入第三代以后，软件取得了长足的进步，它的作用日益增强，与此同时，随着硬件技术的显著发展，特别是存储设备的提高，主存储器容量的扩大及大容量辅助存储器一磁盘的出现，为操作系统的出现准备了必要的物质条件，加上计算机应用的日益广泛，也迫切需要发展和增加管理程序的功能，于是，管理程序就迅速发展成了操作系统。1.1.2操作系统的发展一、早期操作系统的发展操作系统实现了计算机操作的自动化，最早投人使用的操作系统是批处理多道系统，它能够把多个用户程序成批地输人到计算机中并实现多个程序的同时运行。七十年代早期的各种大型机上都配备有这类操作系统，例如ICL1900系列机上的GEOGRES,IBM/360,370系列上的OS/360等都属于此列。批处理系统使硬件资源得到了充分的应用，但它的不足之处是用户不能及时和他的作业进行交互会话。为此逐渐发展出了分时操作系统。60年代初出现的CTSS(兼容分时系统)是这种系统的早期代表。70年代初，许多机器都配置了分时操作系统。例如ICL1900上的MIN】-MOP,IBM360,370上的TSS/360等。贝尔实验室设计的UNIX操作系统是这种系统的优秀范例，此后许多系统又把批处理和分时操作方式结合起来，例如MVS(IBM370),MCP(BROUGHS6700和7700等)。
