Die Entstehung, Verwendung und Entwicklung des Betriebssystems (kurz: Betriebssystem) ist ein großer Fortschritt in der Computersoftware in den letzten vierzig Jahren. Obwohl es noch keine strenge Definition für das Betriebssystem gibt, wird allgemein angenommen, dass das Betriebssystem zur Verwaltung von Systemressourcen, zur Steuerung der Programmausführung, zur Verbesserung der Mensch-Maschine-Schnittstelle, zur Bereitstellung verschiedener Dienste, zur rationalen Organisation von Computer-Workflows und zur Bereitstellung von a verwendet wird Gute Betriebsumgebung für Benutzer zur effektiven Nutzung von Computern. Eine Systemsoftware.
Mit der heutigen Entwicklung von Computern, vom Personalcomputer bis zum Supercomputer, sind diese ausnahmslos mit einem oder mehreren Betriebssystemen ausgestattet. Das Betriebssystem ist zu einem untrennbaren und wichtigen Bestandteil moderner Computersysteme geworden. Es schafft verschiedene Anwendungsumgebungen für Menschen. Einen wichtigen Grundstein gelegt. Die Hauptziele der Konfiguration des Betriebssystems lassen sich wie folgt zusammenfassen: 1. Erleichterung der Benutzernutzung. Das Betriebssystem erleichtert dem Benutzer die Nutzung, indem es eine benutzerfreundliche Schnittstelle zwischen dem Benutzer und dem Computer bereitstellt. 2. Maschinenfunktionen erweitern. Das Betriebssystem erweitert Maschinenfunktionen durch die Erweiterung und Umgestaltung der Hardware-Einrichtungen und die Bereitstellung neuer Dienste. 3. Systemressourcen verwalten. Das Betriebssystem verwaltet effektiv alle Hardware- und Softwareressourcen im System, um sie vollständig auszunutzen. 4. Verbessern Sie die Systemeffizienz. Das Betriebssystem organisiert den Arbeitsprozess des Computers angemessen, um die Systemleistung und Systemeffizienz zu verbessern. 5. Bauen Sie eine offene Umgebung auf. Das Betriebssystem wurde gemäß relevanten internationalen Standards entworfen und konstruiert, um eine offene Umgebung zu schaffen. Seine Bedeutung bezieht sich hauptsächlich auf: Befolgen relevanter internationaler Standards (wie offene Kommunikationsstandards, offene Benutzeroberflächenstandards, offene Thread-Bibliotheksstandards usw.); Unterstützung der Skalierbarkeit und Erweiterbarkeit der Architektur; Unterstützung von Anwendungen auf verschiedenen Plattformen, Portabilität und Interoperabilität.
Das Computersystem besteht aus zwei Komponenten: Hardware und Software. Hardware ist die materielle Basis für alle Softwareoperationen. Software kann das Potenzial der Hardware voll ausschöpfen und Hardwarefunktionen erweitern, um verschiedene System- und Anwendungsaufgaben zu erledigen. Beides fördert einander, ergänzt sich und ist unverzichtbar. Jede Schicht verfügt über eine Reihe von Funktionen und stellt entsprechende Schnittstellen bereit. Die Schnittstelle verbirgt die Implementierungsdetails innerhalb der Schicht und stellt Nutzungskonventionen außerhalb der Schicht bereit. Die Hardwareschicht stellt grundlegende Rechenressourcen bereit, darunter Prozessoren, Register, Speicher sowie verschiedene E/A-Einrichtungen und Geräte. Diese Einrichtungen und Geräte bilden die Hardware des Computersystems, das Informationen entsprechend den Bedürfnissen der Benutzer empfangen und speichern kann. Datenverarbeitung und Ausgabeberechnungsergebnisse bilden die Grundlage des Betriebssystems und der Software. Die Betriebssystemschicht ist normalerweise die Softwareschicht, die der Hardware am nächsten liegt. Es erweitert und transformiert erstmals Computerhardware. Es umfasst hauptsächlich die Planung und Zuweisung von Ressourcen, den Zugriff auf und den Schutz von Informationen sowie die Koordination und Kontrolle gleichzeitiger Aktivitäten. Das Betriebssystem ist die Grundlage für den Betrieb anderer Software auf der oberen Ebene und bietet eine starke Unterstützung für die Entwickler von Systemprogrammen wie Compilern und Datenbankverwaltungssystemen. Die Arbeitsgrundlage der Systemprogrammschicht wird auf der Maschine aufgebaut und durch das Betriebssystem verändert und erweitert. Mithilfe des vom Betriebssystem bereitgestellten erweiterten Befehlssatzes können verschiedene Sprachverarbeitungsprogramme, Datenbankverwaltungssysteme und andere Systemprogramme einfach implementiert werden. Darüber hinaus steht den Benutzern eine Vielzahl von Hilfsprogrammen zur Verfügung, beispielsweise Link-Assembler-Programme, Bibliotheksverwaltungsprogramme, Diagnose-Fehlerbehebungsprogramme, Klassifizierungs-/Kombinationsprogramme usw. Die Anwendungsschicht löst benutzerspezifische oder unterschiedliche Anwendungsanforderungen. Anwendungsentwickler verwenden Programmiersprachen, um Anwendungsprobleme auszudrücken und verschiedene Anwendungen zu entwickeln, was schnell und bequem ist. Der Endbenutzer interagiert über die Anwendung mit dem Computersystem, um seine Anwendungsprobleme zu lösen.
Die Rolle und Funktion des Betriebssystems Die Rolle des Betriebssystems in einem Computersystem kann unter drei Gesichtspunkten verstanden werden: Das Betriebssystem ist die Schnittstelle zwischen dem Benutzer und der Computerhardware. Das Betriebssystem stellt Benutzern eine virtuelle Maschine (Virtual Machine) zur Verfügung. Das Betriebssystem ist der Ressourcenmanager des Computersystems.
Die Hauptmerkmale des Betriebssystems: 1. Parallelität (Parallelität) 2. Teilen (Teilen) 3. Asynchronität (Asynchronismus) 4. Virtuell (virtuell)
Die Evolution der Betriebssysteme
1. Serielles Verarbeitungssystem
In den frühen Computern, von Ende der 1940er bis Mitte der 1950er Jahre, hatten Programmierer direkten Kontakt mit der Hardware, und es gab überhaupt kein Betriebssystem. Der Computer läuft auf einer Konsole, die Anzeigen, verschiedene Schalter, einige Eingabegeräte und einen Drucker integriert. Das im Maschinencode geschriebene Programm wird vom Eingabegerät und dem Kartenleser geladen. Wenn das Programm aufgrund eines Fehlers angehalten wird, wird die Fehlerposition durch die Kontrollleuchte angezeigt. Der Programmierer kann die Fehlerursache herausfinden, indem er die Register und den Hauptspeicher überprüft. Bei normaler Programmausführung wird das Ergebnis auf dem Drucker ausgegeben.
2. Einfaches Stapelverarbeitungssystem
Frühe Computer waren sehr teuer, daher war es wichtig, sie optimal zu nutzen. Der Zeitaufwand, der durch die On-Board-Anordnung und die Bottom-up-Zeit des frühen Computers verursacht wird, ist inakzeptabel. Um die oben genannte Situation zu verbessern, wurde das Konzept eines Stapelverarbeitungssystems entwickelt. Das erste Stapelverarbeitungssystem wurde Mitte der 1950er Jahre hergestellt, von General Motors entwickelt und auf dem IBM 701-Computer verwendet. Dieses Konzept wurde später von IBM-Kunden verbessert und in IBM 704 angewendet. In den frühen 1960er Jahren entwickelten einige Eigentümer selbst Stapelverarbeitungssysteme. IBSYS, das von IBM für 7090/7094-Computer konfigurierte Betriebssystem, war besonders für seinen weitreichenden Einfluss auf andere Systeme bekannt. Die zentrale Idee des einfachen Stapelverarbeitungssystems besteht darin, dass der Benutzer durch die Anwendung einer Software namens Monitor die Maschine nicht direkt berühren muss, sondern den Auftrag zunächst über die Kartensegel- und Papierbandmaschine an die Computersteuerung übermittelt. und der Monitor organisiert die Jobs zu einem Stapel von Jobs, und dann wird der gesamte Stapel von Jobs auf das vom Monitor verwaltete Eingabegerät gelegt. Immer wenn der Job ausgeführt und an den Monitor zurückgegeben wird, hat der Monitor automatisch den nächsten Job geladen.
3. Multiprogramm-Stapelverarbeitungssystem
4. Time-Sharing-System
Mithilfe der Multiprogramm-Designtechnologie kann die Stapelverarbeitung von Aufträgen effizient durchgeführt werden. Für viele Aufgaben, beispielsweise die Transaktionsverarbeitung, ist es jedoch erforderlich, einen direkten Interaktionsmodus zwischen dem Benutzer und dem Computer bereitzustellen.
5. Echtzeitsystem
Obwohl das Multi-Pass-Batch-Verarbeitungssystem und das Time-Sharing-System eine zufriedenstellende Ressourcenauslastung und Reaktionszeit erzielen konnten, können sie die Anforderungen der Echtzeitsteuerung und Echtzeit-Informationsverarbeitung wie Raketenleitsysteme und Flugzeuge immer noch nicht erfüllen Ticketingsysteme, Informationsabrufsysteme usw., aus denen Echtzeitsysteme hervorgingen.
