1.4 操作系统的进一步发展

进入20世纪70年代中期以后，计算机系统结构发生了重大变化，微型计算机（又叫个人计算机）、多处理机相继出现和发展，使计算机出现了大发展、大普及，之后计算机网络、分布式系统、巨型机更是快速发展，促使操作系统技术也有了进一步的发展，产生了各具特点的操作系统。

1.个人计算机操作系统

20世纪70年代的个人计算机操作系统既不是多用户系统，也不是多任务系统，它不再追求系统资源的最大利用，而是考虑极大地方便用户使用和最快的响应速度。它是一个单用户的交互式操作系统，MS-DOS等就是该时代的代表。个人计算机结构简单，规模小，它以磁盘文件管理为主，配有简单的设备管理，并向用户提供了一组功能丰富的键盘操作命令。20世纪80年代个人计算机上最流行的操作系统是MS-DOS和图形工作站上运行的UNIX系列的操作系统。20世纪80年代之后，产生了与DOS兼容的具有图形用户界面的新型单用户多任务操作系统，如Windows NT、Windows 95/98、Windows ME和Windows 2000/XP等。

UNIX具有很多版本，如AT&T公司的UNIX系统V 、Sunsoft公司的Solaris、HP的UNIX等，是与Windows抗衡的主流操作系统。最近几年迅速发展的类UNIX的Linux系统备受用户欢迎。由于Linux源代码公开，从而吸引了更多的软件开发者参与开发、改进，使得该系统具有了更大的发展前景。

20世纪90年代，多媒体技术已成为个人计算机的重要发展方向。多媒体计算机技术是计算机综合处理多种媒体信息（文本、图形、图像和声音），使多种信息建立逻辑连接，为用户提供一个具有交互性的、更为直观的集成环境，这样的系统要求处理机具有高速的信息处理能力，大容量的主存和海量的外存，高速大容量光缆传输，并为声音和图像的同步提供所需的实时多任务处理能力。总之，多媒体技术是20世纪90年代计算机的又一次革命，没有多媒体技术的计算机就不是真正的个人计算机。

2.多处理机操作系统

现在的大多数个人计算机和工作站都只包含一个通用的处理机，任何时候只能运行一个程序。多处理机（Multi-Processors）系统就是由多个处理机组成的计算机系统，各处理机采用紧耦合方式进行连接，共享主存。这样的系统又叫做并行系统。

多处理机操作系统有两种模式：

（1）非对称多处理（ASymmetric MultiProcessing，ASMP）操作系统。通常指定一个处理机运行操作系统，其他处理机运行用户作业。运行操作系统的处理机为其他处理机分配和调度任务，这是一个主从模式。ASMP操作系统特别适合在非对称硬件上运行，例如一个处理机带一个附属的协处理器或者两个并不共享所有可用主存的处理机一类的硬件。这种系统,一旦运行操作系统的处理机出现故障，整个系统就崩溃了。

（2）对称多处理（Symmetric MultiProcessing，SMP）操作系统。在对称多处理系统中，操作系统和用户程序可安排在任何一个处理机上运行，或者同时在所有处理机上运行，各处理机共享主存和各种I/O设备。对称多处理系统比单处理机具有更多的潜在的优势：

① 增加了系统的吞吐率。多个作业可以分配在任何一个处理机上执行，大大增加了系统的吞吐率。

② 增加了系统的可靠性。一个处理机的失效，只是性能的降低，不会影响整个系统。

3.网络操作系统

计算机网络是通过通信设施将地理上分散的具有自治能力的多台计算机系统连接起来的松耦合的系统。在计算机网络中的用户可以共享网络系统中的资源，彼此进行通信和信息交换，但要求通信双方必须清楚相互的位置。

网络操作系统是为计算机网络配置的操作系统，网络中的各台计算机配有各自独立的操作系统，网络操作系统把它们有机地联系起来，其主要功能是为网络中各台计算机提供通信和网络资源的共享。因此，网络操作系统除了具有常规操作系统所应具有的处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理的功能外，还具有网络管理的功能。它是在各种计算机操作系统之上按网络协议（如TCP/IP）标准开发的软件。网络管理功能主要包括：

（1）提供高效、可靠的网络通信能力。除了支持终端与计算机之间的通信外，还应支持网络中各计算机之间的通信。

（2）提供多种网络服务。在网络协议控制下，各计算机之间可以协同工作，实现用户需要的网络服务。例如：

① 文件传输服务：用于将一个计算机上的文件传输到另一个计算机上，以便共享。

② 分时系统服务：使网络上的远程用户也能像本地用户一样，使用其上的分时系统。

③ 远程作业录入服务。

④ 远程打印服务。

⑤ 电子邮件服务等。

因此，用户可以利用上述服务设施，灵活地访问网络中各计算机上的文件系统、分时系统和批处理系统等，方便地共享网络中的各种软、硬件资源。

网络操作系统的结构模式有客户/服务器模式和对等模式两种。对于客户/服务器（Client/Server）模式，系统有一个功能和资源配置完善的服务器，其他计算机都向该服务器提出服务请求，对于对等模式（Peer-to-peer），各个站点是对等的，既可作为客户请求服务，也可作为服务器，向其他计算机提供服务。

4.分布式操作系统

分布式计算机系统是由多个分散的计算机经互连网络连接而成的统一的计算机系统，其中的各计算机既高度自治又相互配合，能在整个系统范围内实现资源管理、资源共享、信息交换和协同执行任务。粗看起来，分布式系统与计算机网络系统没有多大区别，但就其实现功能来讲，仍具有明显的区别：

（1）计算机网络有国际标准化组织（ISO）制定的网络互连体系结构及一系列标准通信网络协议。而分布式系统没有制定标准协议。

（2）分布式计算机系统是多机系统的一种新形式，它强调资源、任务、功能和控制的全面分布。就资源分布而言，既包括处理机、辅助存储器、输入/输出系统、通信接口等硬设备资源，也包括程序、数据、文件等软件资源，它们分布在各个物理上分散的场地，各场地经互连网络相互通信，构成统一的计算机系统。这种系统的工作方式也是分布的。分布的原则有两种：

① 任务分布是指把一个计算任务分成多个可并行执行的子任务，分配给各场地协同完成。

② 功能分布是指把系统的总功能分划成若干子功能，由各场地分别承担其中的一部分或几部分子功能。

由此可见，分布式系统要求连网的多机有一个统一的操作系统，实现系统的统一操作性。为了把数据处理系统的多个通用部件合成一个具有整体功能的系统，必须引入分布式操作系统。为了保持各机的自治性，各处理机有自己的私有操作系统。对于系统中各物理资源的管理，分布式操作系统与各机的私有操作系统之间，不允许有明显的主从管理关系。

总之，分布式计算机系统是由若干可分离、自治的，但彼此间又相互通信、协同完成同一任务的小型或微型机，用互连网络连成的一种新型计算机系统。它既能利用原单机软硬件功能进行分布处理，又能互连成一个整体，协同配合实现并行处理。其基本特征是：① 软硬件结构上具有模块性；② 工作方式上具有自治性；③ 系统功能上具有协同并行性；④ 对用户具有透明性；⑤ 系统的容错性和坚固性。

分布式操作系统是负责分布式计算机系统中的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调工作的软件，其目的是向用户提供一个使用方便、友好的分布式用机环境。同时，尽可能提高整个系统的利用效率。