操作系统引论

操作系统是计算机系统中至关重要的软件部分，它负责管理计算机硬件资源和提供程序运行的环境。本文将详细介绍操作系统的几个主要目标和作用，以及其发展过程和基本特性。 操作系统的目标可以概括为有效性、方便性、可扩充性和开放性。 1. 有效性：这是操作系统最早也是最重要的目标之一。有效性指的是操作系统要能够最大化地利用计算机系统资源，提高计算机的使用效率。有效性又分为两个方面：提高系统资源利用率和提高系统的吞吐量。早期计算机硬件昂贵，因此通过操作系统的管理，能够使CPU、I/O设备等硬件资源得到充分利用，避免闲置。内存和外存的数据存储也通过有序组织，节省了空间。另外，操作系统的有效管理还能提高程序运行效率，缩短程序运行周期，从而提升系统的吞吐量。 2. 方便性：操作系统使得计算机系统更加易于使用。在没有操作系统的情况下，用户需要直接面对机器语言编写程序，且需要自行编写输入输出程序，使得计算机的使用门槛极高。引入操作系统后，用户可以通过操作系统提供的命令和界面进行操作，如使用编译器将高级语言程序转换为机器代码，大大减少了用户的操作复杂性。 3. 可扩充性：随着超大规模集成电路（VLSI）技术、计算机技术的发展，以及多处理机系统和计算机网络，特别是互联网的兴起，操作系统需要具备良好的可扩充性，以适应硬件技术的进步和应用的发展。这要求现代操作系统能够支持新的功能和模块的加入，以及原有功能和模块的修改。为此，现代操作系统采用了如微内核结构和客户服务器模式等新技术。 4. 开放性：自20世纪80年代以来，计算机网络技术的飞速发展，尤其是互联网的普及，操作系统的工作环境已从单机封闭环境转向开放的网络环境。开放性要求操作系统能够支持不同厂商的计算机和设备通过网络进行集成，并且能够保证这些设备之间能够正确、有效地协同工作。为此，操作系统必须提供统一的开放环境，并遵循如开放系统互连(OSI)等国际标准规范，确保不同系统和软件能够兼容，并实现互连。 操作系统的这些目标和作用，推动了它的发展。操作系统的发展经历了从无到有，从小型到大型，从单一功能到多任务处理，以及从封闭系统到开放系统的变迁。早期的操作系统较为简单，主要用于解决计算机资源的有效分配和管理问题。随着时间的推移，操作系统逐渐发展成为包含文件系统、用户接口、设备管理、安全机制等复杂结构的软件系统。 总结来说，操作系统的目标和作用涉及了提高资源效率、方便用户使用、扩展新功能和适应开放环境等几个重要方面。它们不仅决定着操作系统的设计和实现，也是操作系统能够不断演进和适应新环境的根本动力。随着技术的不断进步和用户需求的日益多样化，操作系统的这些目标和作用也将不断拓展和深化，以更好地服务于计算机技术的发展和用户的实际需求。