历史上的操作系统

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1、历史上的操作系统历史上的操作系统随历史线索，介绍一些重要的操作系统随历史线索，介绍一些重要的操作系统n真空管时代真空管时代(1946(1946年年-1955-1955年年) )n晶体管时代晶体管时代(1955(1955年年-1965-1965年年) )n集成电路时代集成电路时代(1965(1965年年-1980-1980年年) )n大规模集成电路时代大规模集成电路时代(1980(1980年年- -至今至今) )第一台数字计算机第一台数字计算机英国数学家英国数学家Charles BabbageCharles Babbage（1792-18711792-1871）设计设计BabbageBabbag

2、e投入了毕生精力投入了毕生精力但却没能让它成功地运行起来但却没能让它成功地运行起来因为当时的技术不可能达到需要的精度因为当时的技术不可能达到需要的精度当然，这个分析机没有操作系统当然，这个分析机没有操作系统二战对武器设计的需要二战对武器设计的需要美国、英国和德国等国家美国、英国和德国等国家开始了电子数字计算机的研究工作开始了电子数字计算机的研究工作哈佛大学的哈佛大学的Howard Aiken普林斯顿高等研究院的普林斯顿高等研究院的John NeumannJohn Neumann（冯（冯 诺依曼）诺依曼）宾夕法尼亚大学的宾夕法尼亚大学的J.PresperJ.Presper Eckert Ecke

3、rt和和William William MauchleyMauchley德国电话公司的德国电话公司的KonraadKonraad ZuseZuse以及其他一些人以及其他一些人都使用真空管成功地建造了运算机器都使用真空管成功地建造了运算机器真空管计算机（真空管计算机（19451945年年-1955-1955年）时期年）时期没有程序设计语言（甚至没有汇编），没有程序设计语言（甚至没有汇编），更谈不上操作系统更谈不上操作系统程序员提前预约一段时间程序员提前预约一段时间, ,然后到机然后到机房将他的插件板插到计算机里房将他的插件板插到计算机里期盼着在接下来的时间中期盼着在接下来的时间中几万个真空管不会

4、烧断几万个真空管不会烧断从而可以计算自己的题目从而可以计算自己的题目ENIACENIAC计算机（计算机（美国宾夕法尼亚大学）美国宾夕法尼亚大学）运算速度：运算速度：50005000次次/ /每秒每秒, , 1800018000个真空管个真空管, , 占地占地182182平方米，平方米，重量重量130130吨，功耗吨，功耗140kW140kW5050年代早期年代早期出现了穿孔卡片出现了穿孔卡片程序写在卡片上然后读入计算机程序写在卡片上然后读入计算机但计算过程则依然如旧但计算过程则依然如旧晶体管计算机（晶体管计算机（19551955年年-1965-1965年）时期年）时期5050年代晶体管发明年代

5、晶体管发明计算机比较可靠，可成批地生产计算机比较可靠，可成批地生产用户可指望计算机长时间运行，完成一些工作用户可指望计算机长时间运行，完成一些工作FORTRAN 1954FORTRAN 1954年提出，年提出，19561956年设计完成年设计完成ALGOL 1958ALGOL 1958年引入年引入COBOL 1959COBOL 1959年引入年引入设计人员、生产人员、操作人员、程序人员和维护人设计人员、生产人员、操作人员、程序人员和维护人员之间第一次有了明确的分工员之间第一次有了明确的分工要运行一个作业，先将程序写在纸上（用高级语言或要运行一个作业，先将程序写在纸上（用高级语言或汇编语言）汇编

6、语言）然后穿孔成卡片，再将卡片盒交给操作员然后穿孔成卡片，再将卡片盒交给操作员计算结果从打印机上输出计算结果从打印机上输出操作员到打印机上撕下运算结果送到输出室操作员到打印机上撕下运算结果送到输出室程序员稍后可从取到结果程序员稍后可从取到结果然后，操作员从输入室的卡片盒中读入另一个任务然后，操作员从输入室的卡片盒中读入另一个任务如果需要如果需要FORTRANFORTRAN编译器，还要把它取来读入计算机编译器，还要把它取来读入计算机机时在走来走去时被浪费机时在走来走去时被浪费批处理操作系统批处理操作系统 - - 现代操作系统雏型现代操作系统雏型为了改进主存和为了改进主存和I/OI/O设备之间的吞

7、吐量设备之间的吞吐量IBM 7094IBM 7094机引入了机引入了I/O I/O 处理机概念处理机概念其思想是：在输入室收集全部的作业，用一台其思想是：在输入室收集全部的作业，用一台相对便宜的计算机相对便宜的计算机如如IBM 1401IBM 1401计算机，将它们读到磁带上计算机，将它们读到磁带上另外用较昂贵的计算机，如另外用较昂贵的计算机，如IBM7094IBM7094来完成真来完成真正的计算正的计算第二代计算机典型的操作系统第二代计算机典型的操作系统FMSFMS（FORTRAN Monitor SystemFORTRAN Monitor System，FORTRANFORTRAN监控监控

8、系统）系统）IBMSYSIBMSYS（IBMIBM为为70947094机配备的操作系统）机配备的操作系统）这些操作系统由监控程序，特权指令，存储保这些操作系统由监控程序，特权指令，存储保护和简单的批处理构成护和简单的批处理构成第三代集成电路计算机（第三代集成电路计算机（19651965年年-1980-1980年）时期年）时期6060年代初期，计算机开始采用集成电路年代初期，计算机开始采用集成电路多数厂商有几条完全不同的生产线，生产不同的计算多数厂商有几条完全不同的生产线，生产不同的计算机机开发和维护完全不同的产品，对厂商来说是昂贵的开发和维护完全不同的产品，对厂商来说是昂贵的另外，新用户，在开

9、始时只需要一台小计算机另外，新用户，在开始时只需要一台小计算机后来可能需要一台大的计算机后来可能需要一台大的计算机而且希望能在新计算机上执行原有的程序而且希望能在新计算机上执行原有的程序这样，厂家和用户需要软件在不同型号的计算机之间这样，厂家和用户需要软件在不同型号的计算机之间兼容兼容n1964 1964 年年IBM IBM 宣布推出宣布推出System/360System/360计算机系统计算机系统 第一个采用小规模集成电路的主流机型第一个采用小规模集成电路的主流机型n试图一次性地解决上述两个问题试图一次性地解决上述两个问题n由于所有的计算机由于所有的计算机 都有相同的体系结都有相同的体系结

10、 构和指令集构和指令集 在理论上，为一型在理论上，为一型 号编写的程序可以号编写的程序可以 在其他型号机器上在其他型号机器上 运行运行IBM System/360IBM System/360的若干问题的若干问题nIBMIBM无法写出同时满足互冲突需要的操作系统无法写出同时满足互冲突需要的操作系统 其实别人也一样不能完成这项工作任务其实别人也一样不能完成这项工作任务nIBM OS/360IBM OS/360文件系统中有类型字段，定义文件的类文件系统中有类型字段，定义文件的类型，有定长、不定长记录、块状和非块状文件型，有定长、不定长记录、块状和非块状文件 用户对于输出文件的大小，只有通过猜测用户对

11、于输出文件的大小，只有通过猜测n存储管理有基地址寄存器寻址方式，程序也可以访存储管理有基地址寄存器寻址方式，程序也可以访问和修改基地址寄存器，但是问和修改基地址寄存器，但是CPUCPU生成的却是绝对地生成的却是绝对地址，虽然不用进行动态再分配址，虽然不用进行动态再分配 但程序却被钉死在调入内存时的物理地址上但程序却被钉死在调入内存时的物理地址上IBM System/360, IBM System/360, 庞大的软件怪兽庞大的软件怪兽n数千名程序员写的数百万行汇编数千名程序员写的数百万行汇编语言代码语言代码 系统自身占据了大量存储空间和系统自身占据了大量存储空间和一半的一半的CPUCPU时间时

12、间n数百万行汇编代码中有成千上万数百万行汇编代码中有成千上万处错误处错误nIBMIBM不断发行新的版本试图更正不断发行新的版本试图更正这些错误这些错误 每个新版本在更正老错误的同时每个新版本在更正老错误的同时又引入新错误又引入新错误n所以随着时间的流逝，错误的数所以随着时间的流逝，错误的数量大致保持不变量大致保持不变多道程序设计技术多道程序设计技术（multiprogrammingmultiprogramming）n在在IBM 7094IBM 7094机上，若当前作业因等待机上，若当前作业因等待I/OI/O而暂停，而暂停， CUPCUP只能踏步直至该只能踏步直至该I/OI/O完成完成 对于对于

13、CPUCPU操作密集科学计算问题，浪费时间少操作密集科学计算问题，浪费时间少 对于商业数据处理，对于商业数据处理，I/OI/O等待时间常占等待时间常占80809090n解决办法解决办法 将内存分几个部分，每部分放不同的作业将内存分几个部分，每部分放不同的作业 当一个作业等待当一个作业等待I/OI/O时，另一个作业可以使用时，另一个作业可以使用CPUCPU 在主存中同时驻留多个作业需要硬件进行保护在主存中同时驻留多个作业需要硬件进行保护 以避免信息被窃取或攻击以避免信息被窃取或攻击Spooling Spooling 技术技术n程序卡片被拿到机房后程序卡片被拿到机房后 能够很快将一作业从卡片读入磁

14、盘能够很快将一作业从卡片读入磁盘n任何时刻当一作业运行结束任何时刻当一作业运行结束 操作系统就将一新作业从磁盘读出操作系统就将一新作业从磁盘读出 装入空出的内存区运行装入空出的内存区运行nSpoolingSpooling技术技术 (Simultaneous Peripheral Operation On Line)(Simultaneous Peripheral Operation On Line)n该技术也用于输出该技术也用于输出分时系统分时系统n第三代计算机实质是批处理系统第三代计算机实质是批处理系统n而从一作业提交到结果取回而从一作业提交到结果取回, , 往往长达数小时往往长达数小时 一

15、个逗号的误用会导致编译失败一个逗号的误用会导致编译失败 而可能浪费程序员半天时间而可能浪费程序员半天时间n问题的解决导致分时系统的出现问题的解决导致分时系统的出现 （CTSSCTSS，Compatible Time Sharing SystemCompatible Time Sharing System）n分时系统实际上是多道程序的一个变种分时系统实际上是多道程序的一个变种n分时系统的思想于分时系统的思想于19591959年在年在MITMIT提出提出n每个用户有一个联机终端每个用户有一个联机终端n在分时系统中，假设在分时系统中，假设2020个用户登录个用户登录 其中其中1717个在思考或谈论或

16、喝咖啡个在思考或谈论或喝咖啡 则则CPUCPU可给那三个需要的作业轮流分配服务可给那三个需要的作业轮流分配服务n调试程序的用户常常只发出简短的命令调试程序的用户常常只发出简短的命令 而很少有长的费时命令而很少有长的费时命令n所以计算机能够为许多用户提供交互式快速服务所以计算机能够为许多用户提供交互式快速服务 同时在同时在CPUCPU空闲时还能在后台运行大作业空闲时还能在后台运行大作业n第一个分时系统由第一个分时系统由 MITMIT的的Fernando Fernando CorbatoCorbato 等等 19611961年在一改装的年在一改装的IBM 7090/94IBM 7090/94机上开

17、发成功机上开发成功 当时有当时有3232个交互式用户个交互式用户nIBM 7090/94IBM 7090/94计算机有计算机有32K32K内存，系统用内存，系统用5K5K，用户用用户用27K27K，用户存储映象在内存和一台磁鼓之间切换用户存储映象在内存和一台磁鼓之间切换n19621962年年ManchesterManchester大学的大学的AtlasAtlas计算机投入运行计算机投入运行 运行速度运行速度200 200 kFLOPSkFLOPSn第一个有虚拟存储器第一个有虚拟存储器(virtual memory)(virtual memory)和页面调度和页面调度(paging) (pagi

18、ng) 的机器的机器n指令执行是管道式指令执行是管道式(pipelined)(pipelined)的的MULTICSMULTICS的灾难的灾难n19651965年在年在ARPAARPA的支持下的支持下MITMIT、贝尔实验室和通贝尔实验室和通用电气公司决定开发一种用电气公司决定开发一种“公用计算服务系统公用计算服务系统”， 希望能够同时支持整个波士顿所有的分时希望能够同时支持整个波士顿所有的分时用户。该系统称作用户。该系统称作MULTICS (MULTICS (MULTiplexedMULTiplexed Information and Computing Service )Informati

19、on and Computing Service )nMULTICSMULTICS设计目标是：便利的远程终端使用，设计目标是：便利的远程终端使用，大量终端通过电话线接入计算机主机大量终端通过电话线接入计算机主机 高可靠的大型文件系统；大容量的用户信息共高可靠的大型文件系统；大容量的用户信息共享；存储和构造层次化信息结构的能力享；存储和构造层次化信息结构的能力nMULTICSMULTICS研制难度超出了所有人预料研制难度超出了所有人预料 长期研制工作达不到预期目标，长期研制工作达不到预期目标，19691969年年4 4月贝尔实验月贝尔实验室退出，通用电气公司也退出了室退出，通用电气公司也退出了

20、但最终，经过多年的努力，但最终，经过多年的努力，MULTICSMULTICS成功地应用成功地应用 运行运行MULTICSMULTICS的计算机系统在九十年代中陆续被关闭的计算机系统在九十年代中陆续被关闭nMULTICSMULTICS引入了许多现代操作系统领域概念雏形，引入了许多现代操作系统领域概念雏形，对随后操作系统特别是对随后操作系统特别是UNIXUNIX的成功有着巨大的影响的成功有着巨大的影响 小型计算机，电子游戏和小型计算机，电子游戏和UNIXUNIX的成功的成功n19691969年，在贝尔退出年，在贝尔退出MULTICSMULTICS研制项目后，研制项目后，Ken ThompsonKe

21、n Thompson和和Dennis M. Ritchie Dennis M. Ritchie 想申请经费买计算机从事操作系统研想申请经费买计算机从事操作系统研究，但多次申请得不到批准究，但多次申请得不到批准n项目无着落，他们在一台无人用的项目无着落，他们在一台无人用的PDP-7PDP-7上，重新摆弄原先上，重新摆弄原先在在MULTICSMULTICS项目上设计的项目上设计的“空间旅行空间旅行”游戏游戏n为了使游戏能够在为了使游戏能够在PDP-7PDP-7上顺利运行，他们陆续开发了浮点上顺利运行，他们陆续开发了浮点运算软件包、显示驱动软件，设计了文件系统、实用程序运算软件包、显示驱动软件，设计

22、了文件系统、实用程序、shell shell 和汇编程序和汇编程序n到了到了19701970年，在一切完成后，给新系统起了个同年，在一切完成后，给新系统起了个同MULTICSMULTICS发发音相近的名字音相近的名字UNIXUNIXn随后，随后，UNIXUNIX用用C C语言全部重写，自此语言全部重写，自此，UNIXUNIX诞生了诞生了UNIXUNIXnUNIXUNIX是现代操作系统的代表是现代操作系统的代表。UnixUnix运行时的安全性、可靠性运行时的安全性、可靠性以及强大的计算能力赢得广大用户的信赖以及强大的计算能力赢得广大用户的信赖促使促使UNIXUNIX系统成功的因素：系统成功的因素

23、： n首先，由于首先，由于UNIXUNIX是用是用C C语言编写，因此它是可移植的语言编写，因此它是可移植的，UNIX UNIX 是世界上唯一能在笔记本计算机、是世界上唯一能在笔记本计算机、PCPC机、工作站直至巨型机机、工作站直至巨型机上运行的操作系统上运行的操作系统n第二，系统源代码非常有效，系统容易适应特殊的需求第二，系统源代码非常有效，系统容易适应特殊的需求n最后，也是最重要的一点，它是一个良好的、通用的、多用最后，也是最重要的一点，它是一个良好的、通用的、多用户、多任务、分时操作系统户、多任务、分时操作系统第四代大规模集成电路计算机（第四代大规模集成电路计算机（19801980年年-

24、 -至今）至今）CP/M CP/M 操作系统操作系统n随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了各种类型随着大规模集成电路发展，个人计算机时代到来了各种类型的个人计算机和软件层出不穷的个人计算机和软件层出不穷n19731973年年Gary Gary KildallKildall看到对个人计算机操作系统的需求看到对个人计算机操作系统的需求, ,设设计了计了CP/MCP/M操作系统操作系统(Control Program/Microprocessor or (Control Program/Microprocessor or Microcomputer)Microcomputer)nCP/MCP

25、/M操作系统有较好的层次结构。它的操作系统有较好的层次结构。它的BIOSBIOS把操作系统的其把操作系统的其他模块与硬件配置分隔开，所以它的可移植性好他模块与硬件配置分隔开，所以它的可移植性好, , 具有较好具有较好的可适应性和易学易用性的可适应性和易学易用性n到了到了19811981年，年，CP/MCP/M操作系统成为世界上流行最广的操作系统成为世界上流行最广的8 8位操作位操作系统之一系统之一微软微软MS DOSMS DOSn个人计算机的成功，逼得个人计算机的成功，逼得IBMIBM采取紧急战略行动采取紧急战略行动, ,决决定要在定要在19801980年尽快生产出微型计算机，以应付挑战年尽快

26、生产出微型计算机，以应付挑战n但没有操作系统不行。要想快就是找现成系统配套，但没有操作系统不行。要想快就是找现成系统配套，IBMIBM公司洽谈公司洽谈 CP/MCP/M操作系统不顺利，机遇落到了微操作系统不顺利，机遇落到了微软公司软公司n在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已经不在关键时刻，开发新操作系统时间和人手上已经不可能，微软找到西雅图计算机产品公司，达成由微可能，微软找到西雅图计算机产品公司，达成由微软经销西雅图计算机产品公司的软经销西雅图计算机产品公司的QDOSQDOS操作系统的协操作系统的协议议n当时西雅图公司并不知道当时西雅图公司并不知道QDOSQDOS将被转卖给将被转卖给IB

27、MIBM，否否则历史将会怎样演变，谁也无法知晓则历史将会怎样演变，谁也无法知晓nIBMIBM在在19811981年推出个人计算机，宣布了年推出个人计算机，宣布了DOSDOS操作系统操作系统n随着随着IBM PCIBM PC和和MS DOSMS DOS普及，普及，CP/MCP/M逐渐走向下坡路逐渐走向下坡路nMS DOSMS DOS有优良的文件系统有优良的文件系统 但受到但受到Intel x86Intel x86体系结构的限制体系结构的限制 缺乏以硬件为基础的存储保护机制缺乏以硬件为基础的存储保护机制n它属于单用户单任务操作系统它属于单用户单任务操作系统n从从19811981的的 1.01.0版

28、到版到19981998年在年在Windows 95/98Windows 95/98之下的之下的7.07.0版，版，MS DOSMS DOS历经了历经了1616个年头个年头n迄今仍有迄今仍有MS DOSMS DOS爱好者继续开发各种爱好者继续开发各种DOSDOS软件产品软件产品拯救苹果公司的拯救苹果公司的Macintosh(MAC OS)Macintosh(MAC OS)n在推出在推出IBM PCIBM PC机后，市场卷起一股龙卷风机后，市场卷起一股龙卷风nIBMIBM自己也没有料到产品会有如此巨大的成功自己也没有料到产品会有如此巨大的成功nIBMIBM的成功说明必有其他公司失败。甚至连苹果公的

29、成功说明必有其他公司失败。甚至连苹果公司也遇到了问题，销售数量落到了兰色巨人的后面司也遇到了问题，销售数量落到了兰色巨人的后面n苹果公司推出苹果公司推出LisaLisa机遭到失败，机遭到失败，Apple IIIApple III型也遭型也遭到失败到失败n分析家们认为，在微机市场上的战斗似乎兰色巨人分析家们认为，在微机市场上的战斗似乎兰色巨人要嬴了要嬴了施乐施乐Palo AltoPalo Alto研究中心研究中心-70-70年代的计算机研究思想库年代的计算机研究思想库n世界上第一台个人计算机世界上第一台个人计算机AltoAlto，19721972年在这里年在这里出现出现n图形界面，手持鼠标，面向

30、对象程序设计图形界面，手持鼠标，面向对象程序设计 微机网络，桌面出版和激光打印等等微机网络，桌面出版和激光打印等等 具有先进概念和技术的原型都首次出现在这里具有先进概念和技术的原型都首次出现在这里n19791979年苹果公司允许施乐公司购买一百万股的苹果年苹果公司允许施乐公司购买一百万股的苹果公司股票公司股票 作为回报，施乐公司允许苹果公司的少数人员，包作为回报，施乐公司允许苹果公司的少数人员，包括乔布斯，在有限的时间内考察施乐公司括乔布斯，在有限的时间内考察施乐公司Palo AltoPalo Alto研究中心内部，并同该思想库的研究人员交谈研究中心内部，并同该思想库的研究人员交谈n苹果公司对

31、苹果公司对Palo AltoPalo Alto研究中心内的技术大感吃惊研究中心内的技术大感吃惊n他们更吃惊的是，施乐公司在拥有这些宝贵技术的他们更吃惊的是，施乐公司在拥有这些宝贵技术的同时竟然什么也没有做！同时竟然什么也没有做！n对对Palo AltoPalo Alto研究中心这些科学家们而言，苹果公研究中心这些科学家们而言，苹果公司的人是他们第一次遇到真正理解他们技术的人司的人是他们第一次遇到真正理解他们技术的人n这些科学家们后来有的去了苹果公司，微软公司，这些科学家们后来有的去了苹果公司，微软公司，有的最终创办了自己的公司有的最终创办了自己的公司n在访问的基础上，苹果决定立即开发采用这些新

32、在访问的基础上，苹果决定立即开发采用这些新技术的个人计算机技术的个人计算机n苹果公司已看到苹果公司已看到 IBM PCIBM PC机的技术有多么糟糕，但他们卖得又是特别机的技术有多么糟糕，但他们卖得又是特别的好的好MAC OSMAC OS、鼠标的新型个人计算机鼠标的新型个人计算机n19841984年，人们看到一则广告：年，人们看到一则广告：“What was that?”What was that?”和和对对MacintoshMacintosh的介绍的介绍, , 这是配有图形界面操作系统这是配有图形界面操作系统 MAC OSMAC OS和鼠标的新型个人计算机和鼠标的新型个人计算机nMACMAC

33、机一上市立即在市场上获得极大的成功机一上市立即在市场上获得极大的成功n当年比尔当年比尔. .盖茨都说，这是一台他的妈妈也能使用的盖茨都说，这是一台他的妈妈也能使用的计算机计算机nMacintoshMacintosh把苹果公司从连续的失败中拯救出来把苹果公司从连续的失败中拯救出来 苹果公司又开始向前发展苹果公司又开始向前发展n正是正是MacMac先进图形界面操作系统技术，超前先进图形界面操作系统技术，超前PCPC机若干机若干年，造就了一批苹果的忠实追随者年，造就了一批苹果的忠实追随者一波三折的微软一波三折的微软WindowsWindows操作系统操作系统n19831983年年1010月，月，PC

34、PC机竞争厂家的图形界面相关产品机竞争厂家的图形界面相关产品上市上市n面对市场压力，比尔面对市场压力，比尔. .盖茨在盖茨在19831983年年1111月月1010日宣布日宣布推出推出WindowsWindows操作系统操作系统n然而宣布容易，交货就不简单了，然而宣布容易，交货就不简单了，WindowsWindows交货期交货期的灾难，成了当年计算机界的笑柄的灾难，成了当年计算机界的笑柄n直到直到19851985年年1111月月2020日，日，Windows 1.0Windows 1.0才正式上市才正式上市WindowsWindows的历史记录的历史记录nWindowsWindows在当时微软

35、历史上创了几个记录：延迟交货次数在当时微软历史上创了几个记录：延迟交货次数最多，投入开发人员最多，开发时间最长，更换主管人最多，投入开发人员最多，开发时间最长，更换主管人员最多员最多n不过几年之后，不过几年之后，WindowsWindows终于创造了销售成绩最佳的历史终于创造了销售成绩最佳的历史记录记录n19921992年年4 4月，推出月，推出Windows 3.1, 1993Windows 3.1, 1993年年5 5月，发表月，发表Windows NTWindows NTnWindows 95Windows 95，Windows CEWindows CE，Windows 98Window

36、s 98，Windows 2000Windows 2000，Windows XP,.netWindows XP,.netn个人计算机采用个人计算机采用WindowsWindows占占9090以上，微软公司成了垄断以上，微软公司成了垄断PCPC行业的同义词行业的同义词基于微内核的基于微内核的MachMach操作系统操作系统n19751975年年RochesterRochester大学开发了大学开发了RIG RIG 操作系统操作系统n系统设计者之一系统设计者之一Richard Rashid Richard Rashid 移居到移居到CMUCMU后，在后，在DARPADARPA支持下，支持下，198

37、41984年开始了年开始了MachMach的开发的开发n希望希望MachMach能与能与UNIXUNIX兼容，运行线程，更好的进程通信机兼容，运行线程，更好的进程通信机制，支持多处理机及好的虚拟存储系统制，支持多处理机及好的虚拟存储系统nMachMach第一个版本是第一个版本是19861986年为年为VAX 11/784VAX 11/784四四CPUCPU多处理机发多处理机发布布n19881988年的年的Mach 2.5Mach 2.5版包含了大量的版包含了大量的BSD UNIXBSD UNIX的代码的代码n19891989年，年，Mach Mach 内核中去掉了所有的内核中去掉了所有的BSD

38、 UNIXBSD UNIX的代码，剩的代码，剩下了一个纯的下了一个纯的MachMach微内核，这就是微内核，这就是Mach 3.0Mach 3.0版本，它是版本，它是OSFOSF发布的基础发布的基础nMachMach中采用了许多当代操作系统使用的技术中采用了许多当代操作系统使用的技术, , 微内核、线程、进程间消息传递和面向对象的微内核、线程、进程间消息传递和面向对象的设计方法等等设计方法等等n在在MachMach的基础上，有不少用于微处理器、多处的基础上，有不少用于微处理器、多处理器以及超级计算机的操作系统和实时嵌入式理器以及超级计算机的操作系统和实时嵌入式操作系统陆续设计和开发出来，如操作

39、系统陆续设计和开发出来，如OSF/1OSF/1，DCE DCE Unix, NeXTUnix, NeXT等等等等IBMIBM大型计算机操作系统大型计算机操作系统OS/390OS/390n9090年代末期，电子商务发展刺激对计算能力的要求，导致大年代末期，电子商务发展刺激对计算能力的要求，导致大型机市场的再度升温型机市场的再度升温n三十年的改进三十年的改进,IBM S/390,IBM S/390已成为有高可靠性、可扩展性、及已成为有高可靠性、可扩展性、及安全可用性的现代大型计算机系统安全可用性的现代大型计算机系统n支持即支持即UNIX 95UNIX 95标准，标准，UNIXUNIX应用程序可在应

40、用程序可在IBM OS/390IBM OS/390上运行上运行n同时还可继续运行同时还可继续运行S/390S/390应用程序，包括应用程序，包括S/370S/370上开发的应用上开发的应用程序程序n包括包括TCP/IPTCP/IP的多种通信协议，具有高网络安全性的多种通信协议，具有高网络安全性n采用面向对象程序设计、并行处理、分布式处理以及客户机采用面向对象程序设计、并行处理、分布式处理以及客户机/ /服务器技术，具有较强的互操作性、可移植性与可扩展性服务器技术，具有较强的互操作性、可移植性与可扩展性n由于历史渊源，由于历史渊源，OS/390OS/390有不同的系统运行方式有不同的系统运行方式

41、: S/370: S/370本机模本机模式，支持原先在式，支持原先在S/370S/370运行的程序运行的程序 ESA/390ESA/390模式，支持到模式，支持到1010个个240M240M处理器内存和处理器内存和256256个通道个通道 ESA/390 LPARESA/390 LPAR模式，系统可分成最多十个部分，每个部分有模式，系统可分成最多十个部分，每个部分有自己的自己的CPUCPU，存储器和通道，且分别运行不同的操作系统，存储器和通道，且分别运行不同的操作系统，如如S/370, ESA/370 S/370, ESA/370 和和ESA/390ESA/390等等n在在PCPC机时代，人们

42、曾经估计大型计算机会衰亡机时代，人们曾经估计大型计算机会衰亡nIBM S/390IBM S/390是大型计算机复活的一个典型是大型计算机复活的一个典型 那么，在那么，在2121世纪的世纪的InternetInternet和后和后PCPC的时代，大型机还会有什的时代，大型机还会有什么演化，只有让时间来说明么演化，只有让时间来说明嵌入式操作系统的代表嵌入式操作系统的代表VxWorksVxWorksnVxWorksVxWorks支持各种工业标准，包括支持各种工业标准，包括POSIX, ANSI CPOSIX, ANSI C和和TCP/IPTCP/IP网络协议网络协议nVxWorksVxWorks运行

43、系统的核心是一高效率的微内核运行系统的核心是一高效率的微内核n微内核支持各种实时功能，包括快速多任务处理，微内核支持各种实时功能，包括快速多任务处理，中断支持，抢占式和轮转式调度中断支持，抢占式和轮转式调度n微内核设计减轻了系统负载并可快速响应外部事件微内核设计减轻了系统负载并可快速响应外部事件n从只需几千字节存储器的深嵌式产品设计到复杂高从只需几千字节存储器的深嵌式产品设计到复杂高端实时系统设计，开发人员有八十多个选件并可构端实时系统设计，开发人员有八十多个选件并可构成上百个不同的配置成上百个不同的配置nVxWorksVxWorks开发主机开发主机：Windows 9x,Windows NT

44、, Sun Solaris, Windows 9x,Windows NT, Sun Solaris, SunOS, HP-UXSunOS, HP-UX等等n支持目标微处理器：支持目标微处理器：86, 68k, PPC, CPU 32, i960, SPARC, 86, 68k, PPC, CPU 32, i960, SPARC, SPARCLiteSPARCLite, SH, , SH, ColdFireColdFire, R3000, R4000, C16X, ARM, , R3000, R4000, C16X, ARM, MIPSMIPS等等n在在“极地登陆者极地登陆者”号，号，“深空二号

45、深空二号”和火星气候轨道器等登和火星气候轨道器等登陆火星探测器上，就采用了陆火星探测器上，就采用了VxWorksVxWorksnVxWorksVxWorks负责火星探测器全部飞行控制，包括飞行纠正、载体负责火星探测器全部飞行控制，包括飞行纠正、载体自旋和降落时的高度控制等，而且还负责数据收集和与地球自旋和降落时的高度控制等，而且还负责数据收集和与地球的通信工作的通信工作n目前在国内也占据嵌入式开发系统市场主要份额目前在国内也占据嵌入式开发系统市场主要份额 InternetInternet时代与时代与LinuxLinuxn19901990年秋天，年秋天，LinusLinus在芬兰首都赫尔辛基大学

46、学习操作在芬兰首都赫尔辛基大学学习操作系统课程，因为上机需要排队等待系统课程，因为上机需要排队等待，LinusLinus买了台买了台PCPC机，机，开发了第一个程序，程序包括两个进程，向屏幕上写字开发了第一个程序，程序包括两个进程，向屏幕上写字母，然后用定时器来切换进程母，然后用定时器来切换进程nLinusLinus需要终端仿真程序来存取需要终端仿真程序来存取UsenetUsenet新闻组的内容，新闻组的内容，于是他写了从调制解调器上接发信息的程序以及显示器、于是他写了从调制解调器上接发信息的程序以及显示器、键盘和调制解调器的驱动程序键盘和调制解调器的驱动程序n然后写了磁盘驱动程序，文件系统，

47、一旦有了进程切换、然后写了磁盘驱动程序，文件系统，一旦有了进程切换、文件系统和设备驱动程序，当然就拥有了一个操作系统文件系统和设备驱动程序，当然就拥有了一个操作系统原型，或者至少是它的一个内核原型，或者至少是它的一个内核nLinuxLinux就以这样极其古怪但也极其自然式问世就以这样极其古怪但也极其自然式问世操作系统领域中新的操作系统操作系统领域中新的操作系统n有线电视机顶盒领域，有线电视机顶盒领域， PowerTVPowerTVn移动通信领域，移动通信领域，EPOCEPOCn掌上计算机领域，掌上计算机领域，Palm OSPalm OSn数字影像领域，数字影像领域， DigitaDigita研

48、究中的新的操作系统研究中的新的操作系统n哈佛大学的哈佛大学的VINOVINO，使应用得以重用内核构件使应用得以重用内核构件n犹他州大学的犹他州大学的OSKitOSKit，提供构造操作系统所需的基础构件，提供构造操作系统所需的基础构件，也提供高层次构件也提供高层次构件。OSKitOSKit可用来构造新的可用来构造新的OSOSnMIT MIT ExokernelExokernel, ,该系统只有一个极小的核。系统抽象通该系统只有一个极小的核。系统抽象通过过Library Operating SystemLibrary Operating System完成完成n加州大学伯克利分校加州大学伯克利分校N

49、OWNOW集群操作系统，集群操作系统，100100台台Ultra Ultra SPARC-ISPARC-I处理机集群，排名于世界最快的处理机集群，排名于世界最快的200200台超级计算台超级计算机之内机之内nNASANASA空间飞行中心空间飞行中心(GSFC)(GSFC)研制研制BeowulfBeowulf项目开始于项目开始于19941994年，年，用商业化的微型计算机，用商业化的微型计算机，LinuxLinux和以太网等构造集群。已和以太网等构造集群。已有世界各地的约六十个大学和研究机构在使用有世界各地的约六十个大学和研究机构在使用国内操作系统的研制状况国内操作系统的研制状况n6060年代末

50、至年代末至7070年代初年代初 杨芙清院士主持杨芙清院士主持 我国第一台百万次集成电路计算机（我国第一台百万次集成电路计算机（150150）操作系统）操作系统 支持多道程序运行，在石油勘探领域成功应用支持多道程序运行，在石油勘探领域成功应用n7070年代中后期年代中后期 杨芙清院士主持杨芙清院士主持 我国第一个全部用高级语言书写的我国第一个全部用高级语言书写的DJS240DJS240机操作系统机操作系统DJS200/XT2DJS200/XT2 层次管程结构模型，层次管程结构模型，PCMPCM设计方法，活跃管程结构模式设计方法，活跃管程结构模式国内操作系统的研制状况（续）国内操作系统的研制状况（

51、续）nGX73GX73多机实时操作系统（多机实时操作系统（19781978年）年） 国防科技大学，国防科技大学，19801980年装在年装在“远望远望”-I -I 号航天测量船上，号航天测量船上，完成了向太平洋发射运载火箭、潜水艇水下发射的测控任完成了向太平洋发射运载火箭、潜水艇水下发射的测控任务；完成了我国第一颗同步地球卫星的测控、定轨、控制务；完成了我国第一颗同步地球卫星的测控、定轨、控制任务任务n“银河银河”-1 YHOS-1 YHOS巨型操作系统（巨型操作系统（19831983年）年）国防科技大学，用于国防科技大学，用于YH-1YH-1、YH-2YH-2超级计算机，用于我国的石油勘探、

52、天气预报和核物理研究超级计算机，用于我国的石油勘探、天气预报和核物理研究n COSIX v 1.X/2.0 COSIX v 1.X/2.0 国产国产UNIXUNIX类操作系统（类操作系统（国家八五、九五重点科国家八五、九五重点科技攻关成果，以中软为首，联合国内技攻关成果，以中软为首，联合国内1818个单位共同完成个单位共同完成） 微内核结构，安全级别超过微内核结构，安全级别超过B1B1，中文界面中文界面n嵌入式操作系统嵌入式操作系统HopenHopen（女娲计划）女娲计划）nLinuxLinux类操作系统类操作系统 思考和回顾思考和回顾n个人计算机的兴起，结束了个人计算机的兴起，结束了IBMI

53、BM的霸主地位的霸主地位nInternetInternet普及，普及，LinuxLinux的成功，极大地推动了当的成功，极大地推动了当代操作系统的研究发展活动代操作系统的研究发展活动n据不完全统计，当前在据不完全统计，当前在InternetInternet上，有超过上，有超过100100个操作系统的项目在个操作系统的项目在1414个国家中进行着个国家中进行着n一批批的程序设计员们自愿通过互联网组织成一批批的程序设计员们自愿通过互联网组织成为研究小组，从事着各类操作系统的研究开发为研究小组，从事着各类操作系统的研究开发工作工作n在一些影响全球的操作系统的诞生和发展过程中，在一些影响全球的操作系统

54、的诞生和发展过程中，大师们设计那些知名操作系统的初始动机真是各不大师们设计那些知名操作系统的初始动机真是各不相同的相同的n一个操作系统成功的缘由，似乎也在于某种机遇，一个操作系统成功的缘由，似乎也在于某种机遇，往往是有心裁花花不开，无心插柳柳成行往往是有心裁花花不开，无心插柳柳成行n未来操作系统的发展是否还会是这个模式未来操作系统的发展是否还会是这个模式? ?n在在InternetInternet时代，新概念、新思想、新原理和新技时代，新概念、新思想、新原理和新技术层出不穷术层出不穷n谁又能预测，未来会有什么样的新型操作系统在国谁又能预测，未来会有什么样的新型操作系统在国际互联网上问世呢！际互联网上问世呢！思考和回顾（续思考和回顾（续1 1）