L'emergere, l'uso e lo sviluppo del sistema operativo (sistema operativo, OS in breve) è un importante progresso nel software per computer negli ultimi quarant'anni. Sebbene il sistema operativo non abbia ancora una definizione rigorosa, si ritiene generalmente che il sistema operativo venga utilizzato per gestire le risorse di sistema, controllare l'esecuzione del programma, migliorare l'interfaccia uomo-macchina, fornire vari servizi, organizzare razionalmente i flussi di lavoro del computer e fornire un buon ambiente operativo per consentire agli utenti di utilizzare efficacemente i computer. Un software di sistema
Con lo sviluppo dei computer di oggi, dai personal computer ai supercomputer, senza eccezioni, sono dotati di uno o più sistemi operativi. Il sistema operativo è diventato una parte inseparabile e importante dei moderni sistemi informatici. Stabilisce vari ambienti applicativi per le persone. Ha gettato una base importante. Gli obiettivi principali della configurazione del sistema operativo possono essere riassunti come segue: 1. Facilitare l'utilizzo da parte dell'utente. Il sistema operativo facilita l'utilizzo da parte dell'utente fornendo un'interfaccia amichevole tra l'utente e il computer. 2. Espandere le funzioni della macchina. Il sistema operativo espande le funzioni della macchina espandendo e trasformando le strutture hardware e fornendo nuovi servizi. 3. Gestire le risorse di sistema. Il sistema operativo gestisce in modo efficace tutte le risorse hardware e software nel sistema per renderle pienamente utilizzate. 4. Migliorare l'efficienza del sistema. Il sistema operativo organizza ragionevolmente il processo di lavoro del computer per migliorare le prestazioni del sistema e l'efficienza del sistema. 5. Costruisci un ambiente aperto. Il sistema operativo è progettato e costruito in conformità con gli standard internazionali pertinenti per creare un ambiente aperto. Il suo significato si riferisce principalmente a: seguenti standard internazionali pertinenti (come standard di comunicazione aperti, standard di interfaccia utente aperta, standard di libreria di thread aperti, ecc.); supportare la scalabilità e l'estensibilità dell'architettura; supportare applicazioni su diverse piattaforme Portabilità e interoperabilità.
Il sistema informatico comprende due componenti: hardware e software. L'hardware è la base materiale per tutte le operazioni software. Il software può sfruttare appieno il potenziale dell'hardware ed espandere le funzioni dell'hardware per completare varie attività di sistema e applicative. I due si promuovono a vicenda, si completano a vicenda e sono indispensabili. Ogni livello ha una serie di funzioni e fornisce le interfacce corrispondenti. L'interfaccia nasconde i dettagli di implementazione all'interno del livello e fornisce convenzioni di utilizzo al di fuori del livello. Il livello hardware fornisce risorse di elaborazione di base, inclusi processori, registri, memoria e varie strutture e apparecchiature di I/O. Queste strutture e apparecchiature costituiscono l'hardware del sistema informatico, in grado di ricevere e archiviare informazioni in base alle esigenze degli utenti. L'elaborazione dei dati e l'output dei risultati del calcolo sono la base del sistema operativo e del software. Il livello del sistema operativo è solitamente il livello software più vicino all'hardware. Si espande e trasforma per la prima volta l'hardware del computer. Completa principalmente la programmazione e l'allocazione delle risorse, l'accesso e la protezione delle informazioni, il coordinamento e il controllo delle attività concorrenti. Il sistema operativo è la base per il funzionamento di altri software di livello superiore e fornisce un forte supporto ai progettisti di programmi di sistema come compilatori e sistemi di gestione di database. La base di lavoro del livello del programma di sistema è stabilita sulla macchina modificata e ampliata dal sistema operativo. Utilizzando il set di istruzioni esteso fornito dal sistema operativo, è possibile implementare facilmente vari programmi di elaborazione del linguaggio, sistemi di gestione di database e altri programmi di sistema. Inoltre, viene fornita un'ampia varietà di programmi di utilità, come programmi di assemblaggio di collegamenti, programmi di gestione di librerie, programmi di risoluzione dei problemi diagnostici, programmi di classificazione/combinazione, ecc., che gli utenti possono utilizzare. Il livello dell'applicazione risolve esigenze applicative specifiche dell'utente o diverse. Gli sviluppatori di applicazioni utilizzano linguaggi di programmazione per esprimere problemi applicativi e sviluppare varie applicazioni, il che è veloce e conveniente. L'utente finale interagisce con il sistema informatico attraverso l'applicazione per risolvere i suoi problemi applicativi.
Il ruolo e la funzione del sistema operativo Il ruolo del sistema operativo in un sistema informatico può essere compreso da tre aspetti: il sistema operativo è l'interfaccia tra l'utente e l'hardware del computer. Il sistema operativo mette a disposizione degli utenti una macchina virtuale (Virtual Machine). Il sistema operativo è il gestore delle risorse del sistema informatico.
Le principali caratteristiche del sistema operativo: 1. Concurrence (concurrence) 2. Sharing (sharing) 3. Asynchrony (asincronismo) 4. Virtual (virtuale)
L'evoluzione dei sistemi operativi
1. Sistema di elaborazione seriale
Nei primi computer, dalla fine degli anni '1940 alla metà degli anni '1950, i programmatori avevano un contatto diretto con l'hardware e non esisteva alcun sistema operativo. Il computer funziona su una console che integra indicatori, vari interruttori, alcuni dispositivi di input e una stampante. Il programma scritto in codice macchina viene caricato dal dispositivo di input e dal lettore di schede. Quando il programma viene sospeso a causa di un errore, la posizione dell'errore viene visualizzata dall'indicatore luminoso. Il programmatore può trovare la causa dell'errore controllando i registri e la memoria principale. Se il programma viene eseguito normalmente, il risultato verrà inviato alla stampante.
2. Semplice sistema di elaborazione batch
I primi computer erano molto costosi, quindi era importante sfruttarli al meglio. Lo sforzo di tempo causato dalla disposizione a bordo del primo computer e dal tempo di "bottom-up" è inaccettabile. Al fine di migliorare la situazione di cui sopra, è stato creato il concetto di sistema di elaborazione batch. Il primo sistema di elaborazione batch è stato prodotto a metà degli anni '1950, sviluppato da General Motors e utilizzato sul computer IBM 701. Questo concetto è stato successivamente migliorato dai clienti IBM e applicato in IBM 704. All'inizio degli anni '1960, alcuni proprietari hanno sviluppato autonomamente sistemi di elaborazione batch. IBSYS, il sistema operativo configurato da IBM per i computer 7090/7094, era particolarmente famoso per la sua ampia influenza su altri sistemi. L'idea centrale del semplice sistema di elaborazione batch è che applicando un software chiamato monitor, l'utente non ha bisogno di toccare direttamente la macchina, ma prima invia il lavoro al controller del computer attraverso la vela della carta e la macchina del nastro di carta, e il monitor verrà I lavori vengono organizzati insieme per formare un batch di lavori, quindi l'intero batch di lavori viene inserito nel dispositivo di input gestito dal monitor. Ogni volta che il lavoro viene eseguito e restituito al monitor, il monitor ha caricato automaticamente il lavoro successivo.
3. Sistema di elaborazione batch multiprogramma
4. Sistema di multiproprietà
Utilizzando la tecnologia di progettazione multiprogramma, l'elaborazione in batch dei lavori può essere eseguita in modo efficiente. Tuttavia, per molti lavori, come l'elaborazione delle transazioni, è necessario fornire una modalità di interazione diretta tra l'utente e il computer.
5. Sistema in tempo reale
Sebbene il sistema di elaborazione batch multi-pass e il sistema di condivisione del tempo siano stati in grado di ottenere un utilizzo soddisfacente delle risorse e tempi di risposta, non sono ancora in grado di soddisfare le esigenze del controllo in tempo reale e dell'elaborazione delle informazioni in tempo reale, come i sistemi di guida missilistica, i velivoli sistemi di biglietteria, sistemi di reperimento delle informazioni, ecc., che hanno dato origine a sistemi in tempo reale.
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