DOS操作系统

计算机操作系统的发展经历了两个阶段。第一个阶段为单用户、单任务的操作系统，继CP/M操作系统之后，还出现了C-DOS、M-DOS、TRS-DOS、S-DOS和MS-DOS等磁盘操作系统。

其中值得一提的是MS-DOS，它是在IBM-PC及其兼容机上运行的操作系统，它起源于SCP86-DOS，是1980年基于8086微处理器而设计的单用户操作系统。后来，微软公司获得了该操作系统的专利权，配备在IBM-PC机上，并命名为PC-DOS。1981年，微软的MS-DOS 1.0版与IBM的PC面世，这是第一个实际应用的16位操作系统。微型计算机进入一个新的纪元。1987年，微软发布MS-DOS 3.3版本，是非常成熟可靠的DOS版本，微软取得个人操作系统的霸主地位。

从1981年问世至今，DOS经历了7次大的版本升级，从1.0版到现在的7.0版，不断地改进和完善。但是，DOS系统的单用户、单任务、字符界面和16位的大格局没有变化，因此它对于内存的管理也局限在640KB的范围内。

操作系统新时代

计算机操作系统发展的第二个阶段是多用户多道作业和分时系统。其典型代表有UNIX、XENIX、OS/2以及Windows操作系统。分时的多用户、多任务、树形结构的文件系统以及重定向和管道是UNIX的三大特点。

OS/2采用图形界面，它本身是一个32位系统，不仅可以处理32位OS/2系统的应用软件，也可以运行16位DOS和Windows软件。它将多任务管理、图形窗口管理、通信管理和数据库管理融为一体。

Windows是Microsoft公司在1985年11月发布的第一代窗口式多任务系统，它使PC机开始进入了所谓的图形用户界面时代。Windows 1.x版是一个具有多窗口及多任务功能的版本，但由于当时的硬件平台为PC/XT，速度很慢，所以Windows 1.x版本并未十分流行。1987年底，Microsoft公司又推出了MS-Windows 2.x版，它具有窗口重叠功能，窗口大小也可以调整，并可把扩展内存和扩充内存作为磁盘高速缓存，从而提高了整台计算机的性能，此外它还提供了众多的应用程序。

1990年，Microsoft公司推出了Windows 3.0，它的功能进一步加强，具有强大的内存管理，且提供了数量相当多的Windows应用软件，因此成为386、486微机新的操作系统标准。随后，Windows发表3.1版，而且推出了相应的中文版。3.1版较之3.0版增加了一些新的功能，受到了用户欢迎，是当时最流行的Windows版本。1995年，Microsoft公司推出了Windows 95。在此之前的Windows都是由DOS引导的，也就是说它们还不是一个完全独立的系统，而Windows 95是一个完全独立的系统，并在很多方面做了进一步的改进，还集成了网络功能和即插即用功能，是一个全新的32位操作系统。1998年，Microsoft公司推出了Windows 95的改进版Windows 98，Windows 98的一个最大特点就是把微软的Internet浏览器技术整合到了Windows 95里面，使得访问Internet资源就像访问本地硬盘一样方便，从而更好地满足了人们越来越多的访问Internet资源的需要。Windows 98已经成为目前实际使用的主流操作系统。

从微软1985年推出Windows 1.0以来，Windows系统从最初运行在DOS下的Windows 3.x，到现在风靡全球的Windows 9x/Me/2000/NT/XP，几乎成为了操作系统的代名词。

今日情况

大型机与嵌入式系统使用很多样化的操作系统。在服务器方面Linux、UNIX和WindowsServer占据了市场的大部分份额。在超级计算机方面，Linux取代Unix成为了第一大操作系统，截止2012年6月，世界超级计算机500强排名中基于Linux的超级计算机占据了462个席位，比率高达92%。随着智能手机的发展，Android和iOS已经成为目前最流行的两大手机操作系统。

2012年，全球智能手机操作系统市场份额的变化情况相对稳定。智能手机操作系统市场一直被几个手机制造商巨头所控制，而安卓的垄断地位主要得益于三星智能手机在世界范围内所取得的巨大成功。2012年第三季度，安卓的市场份额高达74.8%，2011年则为57.4%。2013年第一季度，它的市场份额继续增加，达到75%。虽然 Android 占据领先，但是苹果iOS用户在应用上花费的时间则比 Android 的长。虽然在这方面 Android 的数字一度接近苹果，但是像 iPad 3 这样的设备发布之后，苹果的数字还是会进一步增长。Windows Phone 系统在 8.1 版发布后市场份额稳步提高，应用生态正在改善，众多必需应用不断更新，但是速度还略嫌迟缓。微软收购了诺基亚，发展了许多OEM厂商，并不断发布新机型试图扭转WP的不利局面，小有成效。

主要体现在两方面：

1．屏蔽硬件物理特性和操作细节，为用户使用计算机提供了便利

󰀁指令系统（成千上万条机器指令，它们的执行由微程序的指令解释系统实现的）。计算机问世初期，

计算机工作者就是在裸机上通过手工操作方式进行工作。󰀁计算机硬件体系结构越来越复杂。

2．有效管理系统资源，提高系统资源使用效率

如何有效地管理、合理地分配系统资源，提高系统资源的使用效率是操作系统必须发挥的主要作用。资源利用率、系统吞吐量是两个重要的指标。

计算机系统要同时供多个程序共同使用。操作解决资源共享问题！！如何分配、管理有限的资源是非常关键的问题！

操作系统定义：操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，它用于有效地管理系统资源，并为用户使用计算机提供了便利的环境。

操作系统的主要功能是资源管理，程序控制和人机交互等。计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类。设备资源指的是组成计算机的硬件设备，如中央处理器，主存储器，磁盘存储器，打印机，磁带存储器，显示器，键盘输入设备和鼠标等。信息资源指的是存放于计算机内的各种数据，如文件，程序库，知识库，系统软件和应用软件等。

操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户要求。以现代观点而言，一个标准个人电脑的OS应该提供以下的功能：

系统的设备资源和信息资源都是操作系统根据用户需求按一定的策略来进行分配和调度的。操作系统的存储管理就负责把内存单元分配给需要内存的程序以便让它执行，在程序执行结束后将它占用的内存单元收回以便再使用。对于提供虚拟存储的计算机系统，操作系统还要与硬件配合做好页面调度工作，根据执行程序的要求分配页面，在执行中将页面调入和调出内存以及回收页面等。

处理器管理或称处理器调度，是操作系统资源管理功能的另一个重要内容。在一个允许多道程序同时执行的系统里，操作系统会根据一定的策略将处理器交替地分配给系统内等待运行的程序。一道等待运行的程序只有在获得了处理器后才能运行。一道程序在运行中若遇到某个事件，例如启动外部设备而暂时不能继续运行下去，或一个外部事件的发生等等，操作系统就要来处理相应的事件，然后将处理器重新分配。

操作系统的设备管理功能主要是分配和回收外部设备以及控制外部设备按用户程序的要求进行操作等。对于非存储型外部设备，如打印机、显示器等，它们可以直接作为一个设备分配给一个用户程序，在使用完毕后回收以便给另一个需求的用户使用。对于存储型的外部设备，如磁盘、磁带等，则是提供存储空间给用户，用来存放文件和数据。存储性外部设备的管理与信息管理是密切结合的。

信息管理是操作系统的一个重要的功能，主要是向用户提供一个文件系统。一般说，一个文件系统向用户提供创建文件，撤销文件，读写文件，打开和关闭文件等功能。有了文件系统后，用户可按文件名存取数据而无需知道这些数据存放在哪里。这种做法不仅便于用户使用而且还有利于用户共享公共数据。此外，由于文件建立时允许创建者规定使用权限，这就可以保证数据的安全性。

一个用户程序的执行自始至终是在操作系统控制下进行的。一个用户将他要解决的问题用某一种程序设计语言编写了一个程序后就将该程序连同对它执行的要求输入到计算机内，操作系统就根据要求控制这个用户程序的执行直到结束。操作系统控制用户的执行主要有以下一些内容：调入相应的编译程序，将用某种程序设计语言编写的源程序编译成计算机可执行的目标程序，分配内存储等资源将程序调入内存并启动，按用户指定的要求处理执行中出现的各种事件以及与操作员联系请示有关意外事件的处理等。

操作系统的人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一个重要因素。人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标、各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是操作系统提供人机交互功能的部分。人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。

虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。

用户接口包括作业一级接口和程序一级接口。作业一级接口为了便于用户直接或间接地控制自己的作业而设置。它通常包括联机用户接口与脱机用户接口。程序一级接口是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的，通常由一组系统调用组成。

在早期的单用户单任务操作系统（如DOS）中，每台计算机只有一个用户，每次运行一个程序，且次序不是很大，单个程序完全可以存放在实际内存中。这时虚拟内存并没有太大的用处。但随着程序占用存储器容量的增长和多用户多任务操作系统的出现，在程序设计时，在程序所需要的存储量与计算机系统实际配备的主存储器的容量之间往往存在着矛盾。例如，在某些低档的计算机中，物理内存的容量较小，而某些程序却需要很大的内存才能运行；而在多用户多任务系统中，多个用户或多个任务更新全部主存，要求同时执行独断程序。这些同时运行的程序到底占用实际内存中的哪一部分，在编写程序时是无法确定的，必须等到程序运行时才动态分配。

用户界面（User Interface，简称 UI，亦称使用者界面[1]）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。

用户界面是介于用户与硬件而设计彼此之间交互沟通相关软件，目的在使得用户能够方便有效率地去操作硬件以达成双向之交互，完成所希望借助硬件完成之工作，用户界面定义广泛，包含了人机交互与图形用户接口，凡参与人类与机械的信息交流的领域都存在着用户界面。用户和系统之间一般用面向问题的受限自然语言进行交互。目前有系统开始利用多媒体技术开发新一代的用户界面。

操作系统的种类相当多，各种设备安装的操作系统可从简单到复杂，可分为智能卡操作系统、实时操作系统、传感器节点操作系统、嵌入式操作系统、个人计算机操作系统、多处理器操作系统、网络操作系统和大型机操作系统。

可分为桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入式操作系统；

可分为单用户操作系统(如MSDOS、OS/2．Windows)、多用户操作系统(如UNIX、Linux、MVS)；

可分为开源操作系统(如Linux、FreeBSD)和闭源操作系统(如Mac OS X、Windows)；

可分为网络操作系统(Netware、Windows NT、OS/2 warp)、多媒体操作系统(Amiga)、和分布式操作系统等；

可分为批处理操作系统(如MVX、DOS/VSE)、分时操作系统( 如Linux、UNIX、XENIX、Mac OS X)、实时操作系统(如iEMX、VRTX、RTOS，RT WINDOWS)；

可以将操作系统分为8位、16位、32位、64位、128位的操作系统。早期的操作系统一般只支持8位和16位存储器寻指宽度，现代的操作系统如Linux和Windows 7都支持32位和64位。

批处理操作系统（Batch Processing Operating System）的工作方式是：用户将作业交给系统操作员，系统操作员将许多用户的作业组成一批作业，之后输入到计算机中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业流，然后启动操作系统，系统自动、依次执行每个作业。最后由操作员将作业结果交给用户。批处理操作系统的特点是：多道和成批处理。

分时操作系统(Time Sharing Operating System，简称 TSOS)的工作方式是：一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用。用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。用户根据上步结果发出下道命令。分时操作系统将CPU的时间划分成若干个片段，称为时间片。操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务。每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。多路性指，伺时有多个用户使用一台计算机，宏观上看是多个人同时使用一个CPU，微观上是多个人在不同时刻轮流使用CPU。交互性是指，用户根据系统响应结果进一步提出新请求(用户直接干预每一步)。“独占”性是指，用户感觉不到计算机为其他人服务，就像整个系统为他所独占。及时性指，系统对用户提出的请求及时响应。它支持位于不同终端的多个用户同时使用一台计算机，彼此独立互不干扰，用户感到好像一台计算机全为他所用。

常见的通用操作系统是分时系统与批处理系统的结合。其原则是：分时优先，批处理在后。“前台”响应需频繁交互的作业，如终端的要求； “后台”处理时间性要求不强的作业。

实时操作系统(Real Time Operating System，简称 RTOS)是指使计算机能及时响应外部事件的请求在规定的严格时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。实时操作系统要追求的目标是：对外部请求在严格时间范围内做出反应，有高可靠性和完整性。其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。此外，实时操作系统应有较强的容错能力。

网络操作系统（Network Operating System，简称 NOS）通常运行在服务器上的操作系统，是基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用。其目标是相互通信及资源共享。在其支持下，网络中的各台计算机能互相通信和共享资源。其主要特点是与网络的硬件相结合来完成网络的通信任务。网络操作系统被设计成在同一个网络中（通常是一个局部区域网络LAN，一个专用网络或其他网络）的多台计算机中的可以共享文件和打印机访问 。 流行的网络操作系统有Linux，UNIX，BSD，Windows Server， Mac OS X Server，Novell NetWare等。

分布式操作系统(Distributed Software Systems)是为分布计算系统配置的操作系统。大量的计算机通过网络被连结在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享。这种系统被称作分布式系统(DistributedSystem) 。它在资源管理，通信控制和操作系统的结构等方面都与其他操作系统有较大的区别。由于分布计算机系统的资源分布于系统的不同计算机上，操作系统对用户的资源需求不能像一般的操作系统那样等待有资源时直接分配的简单做法而是要在系统的各台计算机上搜索，找到所需资源后才可进行分配。对于有些资源，如具有多个副本的文件，还必须考虑一致性。所谓一致性是指若干个用户对同一个文件所同时读出的数据是一致的。为了保证一致性，操作系统须控制文件的读、写、操作，使得多个用户可同时读一个文件，而任一时刻最多只能有一个用户在修改文件。分布操作系统的通信功能类似于网络操作系统。由于分布计算机系统不像网络分布得很广，同时分布操作系统还要支持并行处理，因此它提供的通信机制和网络操作系统提供的有所不同，它要求通信速度高。分布操作系统的结构也不同于其他操作系统，它分布于系统的各台计算机上，能并行地处理用户的各种需求，有较强的容错能力。

分布式操作系统是网络操作系统的更高形式，它保持了网络操作系统的全部功能，而且还具有透明性、可靠性和高性能等。网络操作系统和分布式操作系统虽然都用于管理分布在不同地理位置的计算机，但最大的差别是：网络操作系统知道确切的网址，而分布式系统则不知道计算机的确切地址；分布式操作系统负责整个的资源分配，能很好地隐藏系统内部的实现细节，如对象的物理位置等。这些都是对用户透明的。

大型机（Mainframe Computer），也称为大型主机。大型机使用专用的处理器指令集、操作系统和应用软件。最早的操作系统是针对20世纪60年代的大型主结构开发的，由于对这些系统在软件方面做了巨大投资，因此原来的计算机厂商继续开发与原来操作系统相兼容的硬件与操作系统。这些早期的操作系统是现代操作系统的先驱。现代的大型主机一般也可运行Linux或Unix变种。

嵌入式操作系统（Embedded Operating System）是用在嵌入式系统的操作系统。嵌入式系统使用非常广泛的操作系统。嵌入式设备一般专用的嵌入式操作系统（经常是实时操作系统，如VxWorks、eCos）或者指定程序员移植到这些新系统。以及某些功能缩减版本的Linux（如Android,Tizen,MeeGo,webOS）或者其他操作系统。某些情况下，嵌入式操作系统指称的是一个自带了固定应用软件的巨大泛用程序。在许多最简单的嵌入式系统中，所谓的操作系统就是指其上唯一的应用程序。

桌面操作系统主要用于个人计算机上。个人计算机市场从硬件架构上来说主要分为两大阵营，PC机与Mac机，从软件上可主要分为两大类，分别为类Unix操作系统和Windows操作系统：

服务器操作系统一般指的是安装在大型计算机上的操作系统，比如Web服务器、应用服务器和数据库服务器等。服务器操作系统主要集中在三大类：

简单操作系统，指的是计算机初期所配置的操作系统，如IBM公司的磁盘操作系统DOS/360和微型计算机的操作系统CP/M等。这类操作系统的功能主要是操作命令的执行，文件服务，支持高级程序设计语言编译程序和控制外部设备等。

UNIX 是一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，按照操作系统的分类，属于分时操作系统。UNIX 最早由Ken Thompson和Dennis Ritchie于1969年在美国AT&T的贝尔实验室开发。

类Unix（Unix-like）操作系统指各种传统的Unix以及各种与传统Unix类似的系统。它们虽然有的是自由软件，有的是商业软件，但都相当程度地继承了原始UNIX的特性，有许多相似处，并且都在一定程度上遵守POSIX规范。类Unix系统可在非常多的处理器架构下运行，在服务器系统上有很高的使用率，例如大专院校或工程应用的工作站。

基于Linux的操作系统是20世纪1991年推出的一个多用户、多任务的操作系统。它与UNIX完全兼容。Linux最初是由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生Linus Torvalds在基于UNIX的基础上开发的一个操作系统的内核程序,Linux的设计是为了在Intel微处理器上更有效的运用。其后在理查德·斯托曼的建议下以GNU通用公共许可证发布，成为自由软件Unix变种。它的最大的特点在于他是一个源代码公开的自由及开放源码的操作系统，其内核源代码可以自由传播。

经历数年的披荆斩棘，自由开源的Linux系统逐渐蚕食以往专利软件的专业领域，例如以往计算机动画运算巨擘──SGI的IRIX系统已被Linux家族及贝尔实验室研发小组设计的九号计划与Inferno系统取代，皆用于分散表达式环境。它们并不像其他Unix系统，而是选择自带图形用户界面。九号计划原先并不普及，因为它刚推出时并非自由软件。Linux有各类发行版，通常为GNU/Linux，如Debian（及其衍生系统Ubuntu、Linux Mint）、Fedora、openSUSE等。Linux发行版作为个人计算机操作系统或服务器操作系统，在服务器上已成为主流的操作系统。

Mac OS是一套运行于苹果Macintosh系列电脑上的操作系统。Mac OS是首个在商用领域成功的图形用户界面。Macintosh组包括比尔·阿特金森（Bill Atkinson）、杰夫·拉斯金（Jef Raskin）和安迪·赫茨菲尔德（Andy Hertzfeld）。Mac OS X 于 2001年 首次在商场上推出。它包含两个主要的部分：Darwin，是以 BSD 原始代码和 Mach 微核心 为基础，类似 Unix 的开放原始码环境。

Windows是由微软公司成功开发的操作系统.Windows是一个多任务的操作系统，他采用图形窗口界面，用户对计算机的各种复杂操作只需通过点击鼠标就可以实现。

Microsoft Windows系列操作系统是在微软给IBM机器设计的MS-DOS的基础上设计的图形操作系统。Windows系统，如Windows 2000、Windows XP皆是创建于现代的Windows NT内核。NT内核是由OS/2和OpenVMS等系统上借用来的。Windows可以在32位和64位的Intel和AMD的处理器上运行，但是早期的版

本也可以在DEC Alpha、MIPS与PowerPC架构上运行。 虽然由于人们对于开放源代码作业系统兴趣的提升，Windows的市场占有率有所下降，但是到2004年据库服务等一些功能。

Windows XP在2001年10月25日发布，2004年8月24日发布服务包2，2008年4月21日发布最新的服务包3。 微软上一款操作系统Windows Vista（开发代码为Longhorn）于2007年1月30日发售[4]。Windows Vista增加了许多功能，尤其是系统的安全性和网络管理功能，并且其拥有界面华丽的Aero Glass。但是整体而言，其在全球市场上的口碑却并不是很好。Windows 8微软在2012年10月正式推出，系统有着独特的metro开始界面和触控式交互系统，2013年10月17日晚上7点，Windows 8.1在全球范围内，通过Windows上的应用商店进行更新推送。2014年1月22日，微软在美国旧金山举行发布会，正式发布了Windows 10消费者预览版。

iOS操作系统是由苹果公司开发的手持设备操作系统。iOS与苹果的Mac OS X操作系统一样，它也是以Darwin为基础的，因此同样属于类Unix的商业操作系统。原本这个系统名为iPhone OS，直到2010年6月7日WWDC大会上宣布改名为iOS。截止至2011年11月，根据Canalys的数据显示，iOS已经占据了全球智能手机系统市场份额的30%，在美国的市场占有率为43%。

Android是一种以Linux为基础的开放源代码操作系统，主要使用于便携设备。Android操作系统最初由Andy Rubin开发，最初主要支持手机。2005年由Google收购注资，并组建开放手机联盟开发改良，逐渐扩展到平板电脑及其他领域上。2011年第一季度，Android在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。 2012年11月数据显示，Android占据全球智能手机操作系统市场76%的份额，中国市场占有率为90%。

Windows Phone（简称：WP）是微软发布的一款手机操作系统，它将微软旗下的Xbox Live游戏、Xbox Music音乐与独特的视频体验集成至手机中。微软公司于2010年10月11日晚上9点30分正式发布了智能手机操作

系统Windows Phone，并将其使用接口称为“Modern”接口。2011年2月，“诺基亚”与微软达成全球战略同盟并深度合作共同研发。2011年9月27日，微软发布Windows Phone 7.5。2012年6月21日，微软正式发布Windows Phone 8，采用和Windows 8相同的Windows NT内核，同时也针对市场的Windows Phone 7.5发布Windows Phone 7.8。2014年4月2日，微软在旧金山召开Build2014开发者大会。大会上微软推出Windows Phone 8.1更新，2014年8月4日晚，微软正式向WP开发者推送了WP8.1 GDR1预览版，即WP8.1 Update。

Chrome OS是由谷歌开发的一款基于Linux的操作系统，发展出与互联网紧密结合的云操作系统，工作时运行Web应用程序。谷歌在2009年7月7日发布该操作系统，并在2009年11月19日以Chromium OS之名推出相应的开源项目，并将Chromium OS代码开源。

Chrome OS同时支持Intel x86以及ARM处理器，软件结构极其简单，可以理解为在Linux的内核上运行一个使用新的窗口系统的Chrome浏览器。对于开发人员来说，web就是平台，所有现有的web应用可以完美的在Chrome OS中运行，开发者也可以用不同的开发语言为其开发新的web应用。