第1章 操作系统概论

1.1 操作系统的发展历史

计算机技术发展到今天，操作系统已趋于普遍化，不管是微型计算机还是高性能计算机，无一例外都配置了多种操作系统，操作系统已经成为现代计算机系统不可分割的重要组成部分。纯硬件的、无操作系统的计算机称为“裸机”，是只能识别二进制数的机器，操作系统可以掩盖计算机纯硬件的特性，使二进制数接口的计算机成为操作系统管理下的虚拟机。操作系统是计算机硬件和用户之间的重要媒介。

操作系统是随着计算机硬件的发展，围绕着提高计算机资源的利用率和改善用户界面的友好性而形成、发展和不断成熟完善的。下面结合计算机的发展历史来回顾一下操作系统的发展历程。

1.第一代计算机（1945—1955）：真空管和插件板

20世纪40年代中期，美国哈佛大学、普林斯顿高等研究院、宾夕法尼亚大学的研究人员使用数万个真空管，构建了世界上第一台电子计算机，开启了计算机的时代。这个时期的机器需要一个小组专门设计、制造、编程、操作、维护每台机器。程序设计使用机器语言，通过插件板上的硬连线来控制其基本功能。

这个时候处于计算机发展的最初阶段，连程序设计语言都还没有出现，更不用提操作系统。

2.第二代计算机（1955—1965）：晶体管和批处理系统

这个时期的计算机越来越稳定可靠，已从研究院里走了出来，开始了商业应用。但这个时期的计算机主要完成各种科学计算，需要专门的操作人员维护，并且需要针对每次的计算任务进行编程。

第二代计算机主要用于科学与工程计算，使用FORTRAN与汇编语言编写程序。在后期出现了操作系统的雏形：FMS（FORTRAN监控系统）和IBM SYS（IBM为7094机配备的操作系统）。

3.第三代计算机（1965—1980）：集成电路芯片和多道程序

20世纪60年代初，计算机厂商根据不同的应用分成了两个计算机系列，一个针对科学计算，一个针对商业应用。随着计算机应用的深入，统一两种应用的计算机的需求出现了。这时IBM公司试图通过引入System/360来解决这个问题。与这个计划配套，IBM公司组织了OS/360操作系统的开发。然而复杂的需求，以及当时软件工程水平低下使得OS/360的开发工作陷入了历史以来最可怕的“软件开发泥潭”，并催生了最著名的失败论著作——《神秘的人月》。虽然这个开发计划失败了，但是这个愿望却成了计算机厂商们的目标。

此时，MIT、Bell Lab（贝尔实验室）和通用电气公司决定开发一种“公用计算机服务系统”——MULTICS，希望其能同时支持数百名分时用户的一种机器。结果这个计划的研制难度超出了所有人的预料，最后这个系统也以失败结束。不过，MULTICS的思想却为后来的操作系统很多提示。

20世纪60年代末，曾参加过贝尔实验室MULTICS研发工作的计算机科学家Ken Thompson，在一台无人使用的PDP-7机器上开发出了一套简化的、单用户版的MULTICS。这后来导致了UNIX操作系统的诞生。

目前，UNIX操作系统主导了小型机、工作站，以及其他市场，也是至今最有影响力的操作系统之一。而Linux也是UNIX系统的一种衍生，后面将专门介绍Linux的发展历史。

4.第四代计算机（1980至今）：个人计算机

随着计算机技术的不断更新，计算机神奇般地闯入了人们的日常生活，现在以很低廉的价格就可以获得强大计算能力的计算机。价格不再是阻拦计算机普及的门槛时，提高计算机的易用性就显得十分重要。由于UNIX系统的本身特点，使得其不太适合于运行在个人计算机上，这时就需要一种新的操作系统。在这一历史关键时候，IBM公司由于低估了PC的市场，并未使用最大的力量角逐这一市场，这时Intel公司趁机进入，逐渐发展成为微处理器界的翘楚。同时善于抓住时机的比尔·盖茨适时地进入了这一领域，用购买来的CP/M摇身一变成为MS-DOS，并凭借其使微软公司成为个人计算机操作系统领域的航空母舰。

虽然是苹果公司在GUI（图形用户界面）方面先拔头筹，但由于苹果公司的不兼容、不开放的市场策略，未能扩大战果。这时微软又适时地进入了GUI方面，凭借Windows系统再次称雄。