淺談?dòng)?jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

李光才

摘要：操作系統(tǒng)（Operating?System，簡(jiǎn)稱?OS）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，是一個(gè)重要的系統(tǒng)軟件，它負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬、軟件資源和整個(gè)計(jì)算機(jī)的工作流程，協(xié)調(diào)系統(tǒng)部件之間，系統(tǒng)與用戶之間、用戶與用戶之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng);發(fā)展歷程;新技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)所處的地位及效用：

操作系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源;控制程序運(yùn)行;改善人機(jī)界面;為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。操作系統(tǒng)是一個(gè)管理電腦硬件與軟件資源的程序，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核?與基石。操作系統(tǒng)身負(fù)諸如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控?制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等基本事務(wù)。

操作系統(tǒng)的分類：

目前微機(jī)上常見的操作系統(tǒng)有?DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware?等。移動(dòng)端常見的操作系統(tǒng)有BlackBerry、Windows?Mobile、IOS以及大多數(shù)基于Linux系統(tǒng)的移動(dòng)平臺(tái)，如android、Mameo、Symbian、Palm等。

但所有的操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性四個(gè)基本特征。目前的操作系統(tǒng)種類繁多，很難用單一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一分類。根據(jù)?應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)劃分，可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、主機(jī)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)。

一、操作系統(tǒng)的基本介紹

（一）操作系統(tǒng)的功能

1、管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件、數(shù)據(jù)等各種資源，盡可能減少人工分配資源?的工作以及人對(duì)機(jī)器的干預(yù)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)的自動(dòng)工作效率。2、協(xié)調(diào)各種資源使用過程中的關(guān)系，使得計(jì)算機(jī)的各種資源使用調(diào)度合理，高速設(shè)備與低速設(shè)備運(yùn)行相互配。

（二）操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程

操作系統(tǒng)之本意原為提供簡(jiǎn)單的工作排序能力，后為輔助更新更復(fù)雜的硬件?設(shè)施而漸漸演化。從最早的批次模式開始，分時(shí)機(jī)制也隨之出現(xiàn)，在多處理器時(shí)代來(lái)臨時(shí)，操作系統(tǒng)也隨之添加多處理器協(xié)調(diào)功能，甚至是分布式系統(tǒng)的協(xié)調(diào)功能。其他方面?的演變也類似于此。另一方面，在個(gè)人電腦上，個(gè)人電腦之操作系統(tǒng)因襲大型電腦的成長(zhǎng)之路，在硬件越來(lái)越復(fù)雜、強(qiáng)大時(shí)，也逐步實(shí)踐以往只有大型電腦才有的功能。1、手工操作階段。特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)主要元器件是電子管，速度慢，無(wú)任何軟件，更無(wú)操作系統(tǒng)，編譯語(yǔ)言是機(jī)器語(yǔ)言。2、批處理階段。特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)主要元器件晶體管，運(yùn)行速度提高，出現(xiàn)早期的操作系統(tǒng)，即早期的對(duì)用戶提交的程序進(jìn)行管理的監(jiān)控程序和批處理軟件。3、多道程序系統(tǒng)階段。特點(diǎn)：中、小規(guī)模的集成電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，CPU的運(yùn)行速度大幅提高隨著中、小規(guī)模的集成電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)?用，CPU?的運(yùn)動(dòng)速度大大提高，為了提高CPU的利用效率，出現(xiàn)了多道批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)等等CPU?的利用率，引入了多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，并出現(xiàn)，從而產(chǎn)生了更加強(qiáng)大的監(jiān)管程序，并迅速發(fā)展成為計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支，即操作系統(tǒng)。

二、操作系統(tǒng)新技術(shù)

（一）微內(nèi)核操作系統(tǒng)技術(shù)

現(xiàn)代操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)突出思想是把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放?到更高的層次（即用戶模式）中去運(yùn)行，而留下一個(gè)盡量小的內(nèi)核，用它來(lái)完成?操作系統(tǒng)最基本的核心功能，稱這種技術(shù)為微內(nèi)核（Microkernel）技術(shù)。1、微內(nèi)核結(jié)構(gòu)（1）把那些最基本、最本質(zhì)的操作系統(tǒng)功能保留在內(nèi)核中;（2）把大部分操作系統(tǒng)的功能移到內(nèi)核之外，并且每一個(gè)操作系統(tǒng)功能均以單獨(dú)的服務(wù)器進(jìn)程形式存在，并提供服務(wù)。（3）在內(nèi)核之外的用戶空間中包括所有操作系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)程，也包括用戶的應(yīng)用進(jìn)程。這些進(jìn)程之間是客戶/服務(wù)器模式。3、微內(nèi)核包含的主要成分（1）中斷和異常處理機(jī)制;（2）進(jìn)程間通信機(jī)制;（3）處理機(jī)調(diào)度機(jī)制;（4）有關(guān)服務(wù)功能的基本機(jī)制。4、微內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)?微內(nèi)核實(shí)現(xiàn)中的一個(gè)主要問題是?“微”?和性能要求的綜合考慮。要做到?“微”?的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)機(jī)制和策略分離的概念。5、進(jìn)程間通信機(jī)制?為客戶和服務(wù)器提供通信服務(wù)是微內(nèi)核的主要功能之一，也是內(nèi)核實(shí)現(xiàn)其他?服務(wù)的基礎(chǔ)。無(wú)論是發(fā)送請(qǐng)求消息和服務(wù)器的回答消息都是要經(jīng)過內(nèi)核的。6、中斷處理機(jī)制?微內(nèi)核結(jié)構(gòu)中將中斷機(jī)制與中斷處理分離，即把中斷機(jī)制放在微內(nèi)核中，而把中斷處理放到用戶空間相應(yīng)的服務(wù)進(jìn)程中。

（二）面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)技術(shù)

面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)是指基于對(duì)象模型的操作系統(tǒng)。目前，已有許多操作系統(tǒng)?采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)，如?Windows?NT?等。面向?qū)ο笠殉蔀樾乱淮僮飨到y(tǒng)的一個(gè)重要標(biāo)志。1、面向?qū)ο蟮暮诵母拍?面向?qū)ο蟮幕舅枷胧前岩獦?gòu)造的系統(tǒng)表示成一系列對(duì)象的集合。其中的對(duì)象是指把一組數(shù)據(jù)和該數(shù)據(jù)的一些基本操作封裝在一起所形成的一個(gè)實(shí)體。

（三）嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積和功耗等綜合性要求嚴(yán)格的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它具有軟件代碼小、自動(dòng)化程度高和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的體系。

三、未來(lái)操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，在通用主流操作系統(tǒng)仍然占據(jù)比較大的市場(chǎng)份額的基礎(chǔ)上，未來(lái)一些操作系統(tǒng)將逐步向?qū)Ｓ没托⌒突确矫姘l(fā)展，并具備如下新特點(diǎn)：

1、開源化

開源改變了未來(lái)操作系統(tǒng)的開發(fā)模式，使得聚集大家的力量打破組織邊界、持續(xù)創(chuàng)造出更高質(zhì)量、更安全和更易用的操作系統(tǒng)成為可能。另外，更重要的是它改變了操作系統(tǒng)的使用方式——從“使用許可”為主的商業(yè)模式變成以支持和咨詢等面向服務(wù)為主的商業(yè)模式，在全球向服務(wù)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的過程中扮演著日益重要的角色。

2、專用化

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展以及普適計(jì)算、移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的領(lǐng)域需要滿足特殊需求的專用操作系統(tǒng)，比如嵌入式操作系統(tǒng)、多媒體操作系統(tǒng)、企業(yè)應(yīng)用操作系統(tǒng)等。這類系統(tǒng)未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來(lái)越廣。

3、小型化或微型化

通用操作系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性過大。為了適應(yīng)特定的應(yīng)用領(lǐng)域，比如手機(jī)、手持游戲機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理（PDA^26），甚至在特定的家用設(shè)備，如智能遙控器等，未來(lái)操作系統(tǒng)必然逐漸向規(guī)模和功能小型化發(fā)展。

4、網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活中的一部份，操作系統(tǒng)也越來(lái)越依賴網(wǎng)絡(luò)資源的共享與通信。

5、安全化或可信化

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)互通的不斷增強(qiáng)和計(jì)算需求的不斷增長(zhǎng)，操作系統(tǒng)在滿足功能和性能需求方面也開始與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)發(fā)展的需要。盡管如此，在安全可信技術(shù)方面依然面臨許多挑戰(zhàn)。未來(lái)操作系統(tǒng)的安全性研究包括安全體系結(jié)構(gòu)、安全模型和安全機(jī)制等幾個(gè)方面。開展這些方面的研究需要適應(yīng)不同用戶和應(yīng)用的需求，以及建立可信的安全保障機(jī)制和強(qiáng)調(diào)身份證實(shí)、完整性和私密性保護(hù)等。我們期待著未來(lái)的操作系統(tǒng)具有突破性的發(fā)展。

四、結(jié)束語(yǔ)

我們現(xiàn)在使用的操作系統(tǒng)已經(jīng)很完善。相信以后的操作系統(tǒng)的技術(shù)還會(huì)不斷提高，會(huì)讓大家用著更加方便。相信在未來(lái)操作系統(tǒng)會(huì)使得我們生活和工作更加豐富多彩。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李彥.淺談企業(yè)局域網(wǎng)信息安全[J].中國(guó)井礦鹽，2010，01.

[2] 劉壯旭.層次化的企業(yè)局域網(wǎng)安全體系淺析[J].煤炭技

（作者單位：江蘇省鹽城師范學(xué)院）