操作系統(tǒng)

　　發(fā)展歷史

　　從1946年誕生第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)以來(lái)，它的每一代進(jìn)化都以減少成本、縮小體積、降低功耗、增大容量和提高性能為目標(biāo)，隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，同時(shí)也加速了操作系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱OS)的形成和發(fā)展。

　　早期的操作系統(tǒng)

　　最初的電腦并沒(méi)有操作系統(tǒng)，人們通過(guò)各種操作按鈕來(lái)控制計(jì)算機(jī)，后來(lái)出現(xiàn)了匯編語(yǔ)言，操作人員通過(guò)有孔的紙帶將程序輸入電腦進(jìn)行編譯。這些將語(yǔ)言內(nèi)置的電腦只能由操作人員自己編寫(xiě)程序來(lái)運(yùn)行，不利于設(shè)備、程序的共用。為了解決這種問(wèn)題，就出現(xiàn)了操作系統(tǒng)，這樣就很好實(shí)現(xiàn)了程序的共用，以及對(duì)計(jì)算機(jī)硬件資源的管理。

　　隨著計(jì)算技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展起來(lái)。從20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。1976年，美國(guó)DIGITALRESEARCH軟件公司研制出8位的CP/M操作系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)允許用戶通過(guò)控制臺(tái)的鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，其主要功能是對(duì)文件信息進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)文件或其他設(shè)備文件的自動(dòng)存取。此后出現(xiàn)的一些8位操作系統(tǒng)多采用CP/M結(jié)構(gòu)。

　　DOS操作系統(tǒng)

　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段。第一個(gè)階段為單用戶、單任務(wù)的操作系統(tǒng)，繼CP/M操作系統(tǒng)之后，還出現(xiàn)了C-DOS、M-DOS、TRS-DOS、S-DOS和MS-DOS等磁盤(pán)操作系統(tǒng)。

　　其中值得一提的是MS-DOS，它是在IBM-PC及其兼容機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)，它起源于SCP86-DOS，是1980年基于8086微處理器而設(shè)計(jì)的單用戶操作系統(tǒng)。后來(lái)，微軟公司獲得了該操作系統(tǒng)的專利權(quán)，配備在IBM-PC機(jī)上，并命名為PC-DOS。1981年，微軟的MS-DOS1.0版與IBM的PC面世，這是第一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的16位操作系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入一個(gè)新的紀(jì)元。1987年，微軟發(fā)布MS-DOS3.3版本，是非常成熟可靠的DOS版本，微軟取得個(gè)人操作系統(tǒng)的霸主地位。

　　從1981年問(wèn)世至今，DOS經(jīng)歷了7次大的版本升級(jí)，從1.0版到現(xiàn)在的7.0版，不斷地改進(jìn)和完善。但是，DOS系統(tǒng)的單用戶、單任務(wù)、字符界面和16位的大格局沒(méi)有變化，因此它對(duì)于內(nèi)存的管理也局限在640KB的范圍內(nèi)。

　　操作系統(tǒng)新時(shí)代

　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)發(fā)展的第二個(gè)階段是多用戶多道作業(yè)和分時(shí)系統(tǒng)。其典型代表有UNIX、XENIX、OS/2以及Windows操作系統(tǒng)。分時(shí)的多用戶、多任務(wù)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)以及重定向和管道是UNIX的三大特點(diǎn)。

　　OS/2采用圖形界面，它本身是一個(gè)32位系統(tǒng)，不僅可以處理32位OS/2系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，也可以運(yùn)行16位DOS和Windows軟件。它將多任務(wù)管理、圖形窗口管理、通信管理和數(shù)據(jù)庫(kù)管理融為一體。

　　Windows是Microsoft公司在1985年11月發(fā)布的第一代窗口式多任務(wù)系統(tǒng)，它使PC機(jī)開(kāi)始進(jìn)入了所謂的圖形用戶界面時(shí)代。Windows1.x版是一個(gè)具有多窗口及多任務(wù)功能的版本，但由于當(dāng)時(shí)的硬件平臺(tái)為PC/XT，速度很慢，所以Windows1.x版本并未十分流行。1987年底，Microsoft公司又推出了MS-Windows2.x版，它具有窗口重疊功能，窗口大小也可以調(diào)整，并可把擴(kuò)展內(nèi)存和擴(kuò)充內(nèi)存作為磁盤(pán)高速緩存，從而提高了整臺(tái)計(jì)算機(jī)的性能，此外它還提供了眾多的應(yīng)用程序。

　　1990年，Microsoft公司推出了Windows3.0，它的功能進(jìn)一步加強(qiáng)，具有強(qiáng)大的內(nèi)存管理，且提供了數(shù)量相當(dāng)多的Windows應(yīng)用軟件，因此成為386、486微機(jī)新的操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。隨后，Windows發(fā)表3.1版，而且推出了相應(yīng)的中文版。3.1版較之3.0版增加了一些新的功能，受到了用戶歡迎，是當(dāng)時(shí)最流行的Windows版本。1995年，Microsoft公司推出了Windows95。在此之前的Windows都是由DOS引導(dǎo)的，也就是說(shuō)它們還不是一個(gè)完全獨(dú)立的系統(tǒng)，而Windows95是一個(gè)完全獨(dú)立的系統(tǒng)，并在很多方面做了進(jìn)一步的改進(jìn)，還集成了網(wǎng)絡(luò)功能和即插即用功能，是一個(gè)全新的32位操作系統(tǒng)。1998年，Microsoft公司推出了Windows95的改進(jìn)版Windows98，Windows98的一個(gè)最大特點(diǎn)就是把微軟的Internet瀏覽器技術(shù)整合到了Windows95里面，使得訪問(wèn)Internet資源就像訪問(wèn)本地硬盤(pán)一樣方便，從而更好地滿足了人們?cè)絹?lái)越多的訪問(wèn)Internet資源的需要。Windows98已經(jīng)成為目前實(shí)際使用的主流操作系統(tǒng)。

　　從微軟1985年推出Windows1.0以來(lái)，Windows系統(tǒng)從最初運(yùn)行在DOS下的Windows3.x，到現(xiàn)在風(fēng)靡全球的Windows9x/Me/2000/NT/XP，幾乎成為了操作系統(tǒng)的代名詞。

　　今日情況

　　大型機(jī)與嵌入式系統(tǒng)使用很多樣化的操作系統(tǒng)。在服務(wù)器方面Linux、UNIX和WindowsServer占據(jù)了市場(chǎng)的大部分份額。在超級(jí)計(jì)算機(jī)方面，Linux取代Unix成為了第一大操作系統(tǒng)，截止2012年6月，世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排名中基于Linux的超級(jí)計(jì)算機(jī)占據(jù)了462個(gè)席位，比率高達(dá)92%。隨著智能手機(jī)的發(fā)展，Android和iOS已經(jīng)成為目前最流行的兩大手機(jī)操作系統(tǒng)。[1]

　　2012年，全球智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)份額的變化情況相對(duì)穩(wěn)定。智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)一直被幾個(gè)手機(jī)制造商巨頭所控制，而安卓的壟斷地位主要得益于三星智能手機(jī)在世界范圍內(nèi)所取得的巨大成功。2012年第三季度，安卓的市場(chǎng)份額高達(dá)74.8%，2011年則為57.4%。2013年第一季度，它的市場(chǎng)份額繼續(xù)增加，達(dá)到75%。雖然Android占據(jù)領(lǐng)先，但是蘋(píng)果iOS用戶在應(yīng)用上花費(fèi)的時(shí)間則比Android的長(zhǎng)。雖然在這方面Android的數(shù)字一度接近蘋(píng)果，但是像iPad3這樣的設(shè)備發(fā)布之后，蘋(píng)果的數(shù)字還是會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。WindowsPhone系統(tǒng)在8.1版發(fā)布后市場(chǎng)份額穩(wěn)步提高，應(yīng)用生態(tài)正在改善，眾多必需應(yīng)用不斷更新，但是速度還略嫌遲緩。微軟收購(gòu)了諾基亞，發(fā)展了許多OEM廠商，并不斷發(fā)布新機(jī)型試圖扭轉(zhuǎn)WP的不利局面，小有成效。

　　系統(tǒng)作用

　　主要體現(xiàn)在兩方面：

　　1．屏蔽硬件物理特性和操作細(xì)節(jié)，為用戶使用計(jì)算機(jī)提供了便利

　　??指令系統(tǒng)（成千上萬(wàn)條機(jī)器指令，它們的執(zhí)行由微程序的指令解釋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的）。計(jì)算機(jī)問(wèn)世初期，

　　計(jì)算機(jī)工作者就是在裸機(jī)上通過(guò)手工操作方式進(jìn)行工作。??計(jì)算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。

　　2．有效管理系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)資源使用效率

　　如何有效地管理、合理地分配系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)資源的使用效率是操作系統(tǒng)必須發(fā)揮的主要作用。資源利用率、系統(tǒng)吞吐量是兩個(gè)重要的指標(biāo)。

　　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要同時(shí)供多個(gè)程序共同使用。操作解決資源共享問(wèn)題??！如何分配、管理有限的資源是非常關(guān)鍵的問(wèn)題！

　　操作系統(tǒng)定義：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)軟件，它用于有效地管理系統(tǒng)資源，并為用戶使用計(jì)算機(jī)提供了便利的環(huán)境[2]。

　　主要功能

　　操作系統(tǒng)的主要功能是資源管理，程序控制和人機(jī)交互等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源可分為設(shè)備資源和信息資源兩大類。設(shè)備資源指的是組成計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備，如中央處理器，主存儲(chǔ)器，磁盤(pán)存儲(chǔ)器，打印機(jī)，磁帶存儲(chǔ)器，顯示器，鍵盤(pán)輸入設(shè)備和鼠標(biāo)等。信息資源指的是存放于計(jì)算機(jī)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，如文件，程序庫(kù)，知識(shí)庫(kù)，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等。

　　操作系統(tǒng)位于底層硬件與用戶之間，是兩者溝通的橋梁。用戶可以通過(guò)操作系統(tǒng)的用戶界面，輸入命令。操作系統(tǒng)則對(duì)命令進(jìn)行解釋，驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)用戶要求。以現(xiàn)代觀點(diǎn)而言，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)個(gè)人電腦的OS應(yīng)該提供以下的功能：

　　進(jìn)程管理（Processingmanagement）

　　內(nèi)存管理（Memorymanagement）

　　文件系統(tǒng)（Filesystem）

　　網(wǎng)絡(luò)通訊（Networking）

　　安全機(jī)制（Security）

　　用戶界面（Userinterface）

　　驅(qū)動(dòng)程序（Devicedrivers）

　　資源管理

　　系統(tǒng)的設(shè)備資源和信息資源都是操作系統(tǒng)根據(jù)用戶需求按一定的策略來(lái)進(jìn)行分配和調(diào)度的。操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理就負(fù)責(zé)把內(nèi)存單元分配給需要內(nèi)存的程序以便讓它執(zhí)行，在程序執(zhí)行結(jié)束后將它占用的內(nèi)存單元收回以便再使用。對(duì)于提供虛擬存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，操作系統(tǒng)還要與硬件配合做好頁(yè)面調(diào)度工作，根據(jù)執(zhí)行程序的要求分配頁(yè)面，在執(zhí)行中將頁(yè)面調(diào)入和調(diào)出內(nèi)存以及回收頁(yè)面等。

　　處理器管理或稱處理器調(diào)度，是操作系統(tǒng)資源管理功能的另一個(gè)重要內(nèi)容。在一個(gè)允許多道程序同時(shí)執(zhí)行的系統(tǒng)里，操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)一定的策略將處理器交替地分配給系統(tǒng)內(nèi)等待運(yùn)行的程序。一道等待運(yùn)行的程序只有在獲得了處理器后才能運(yùn)行。一道程序在運(yùn)行中若遇到某個(gè)事件，例如啟動(dòng)外部設(shè)備而暫時(shí)不能繼續(xù)運(yùn)行下去，或一個(gè)外部事件的發(fā)生等等，操作系統(tǒng)就要來(lái)處理相應(yīng)的事件，然后將處理器重新分配。

　　操作系統(tǒng)的設(shè)備管理功能主要是分配和回收外部設(shè)備以及控制外部設(shè)備按用戶程序的要求進(jìn)行操作等。對(duì)于非存儲(chǔ)型外部設(shè)備，如打印機(jī)、顯示器等，它們可以直接作為一個(gè)設(shè)備分配給一個(gè)用戶程序，在使用完畢后回收以便給另一個(gè)需求的用戶使用。對(duì)于存儲(chǔ)型的外部設(shè)備，如磁盤(pán)、磁帶等，則是提供存儲(chǔ)空間給用戶，用來(lái)存放文件和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)性外部設(shè)備的管理與信息管理是密切結(jié)合的。

　　信息管理是操作系統(tǒng)的一個(gè)重要的功能，主要是向用戶提供一個(gè)文件系統(tǒng)。一般說(shuō)，一個(gè)文件系統(tǒng)向用戶提供創(chuàng)建文件，撤銷文件，讀寫(xiě)文件，打開(kāi)和關(guān)閉文件等功能。有了文件系統(tǒng)后，用戶可按文件名存取數(shù)據(jù)而無(wú)需知道這些數(shù)據(jù)存放在哪里。這種做法不僅便于用戶使用而且還有利于用戶共享公共數(shù)據(jù)。此外，由于文件建立時(shí)允許創(chuàng)建者規(guī)定使用權(quán)限，這就可以保證數(shù)據(jù)的安全性。

　　程序控制

　　一個(gè)用戶程序的執(zhí)行自始至終是在操作系統(tǒng)控制下進(jìn)行的。一個(gè)用戶將他要解決的問(wèn)題用某一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)了一個(gè)程序后就將該程序連同對(duì)它執(zhí)行的要求輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，操作系統(tǒng)就根據(jù)要求控制這個(gè)用戶程序的執(zhí)行直到結(jié)束。操作系統(tǒng)控制用戶的執(zhí)行主要有以下一些內(nèi)容：調(diào)入相應(yīng)的編譯程序，將用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序編譯成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)程序，分配內(nèi)存儲(chǔ)等資源將程序調(diào)入內(nèi)存并啟動(dòng)，按用戶指定的要求處理執(zhí)行中出現(xiàn)的各種事件以及與操作員聯(lián)系請(qǐng)示有關(guān)意外事件的處理等。

　　人機(jī)交互

　　操作系統(tǒng)的人機(jī)交互功能是決定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“友善性”的一個(gè)重要因素。人機(jī)交互功能主要靠可輸入輸出的外部設(shè)備和相應(yīng)的軟件來(lái)完成?？晒┤藱C(jī)交互使用的設(shè)備主要有鍵盤(pán)顯示、鼠標(biāo)、各種模式識(shí)別設(shè)備等。與這些設(shè)備相應(yīng)的軟件就是操作系統(tǒng)提供人機(jī)交互功能的部分。人機(jī)交互部分的主要作用是控制有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和理解并執(zhí)行通過(guò)人機(jī)交互設(shè)備傳來(lái)的有關(guān)的各種命令和要求。

　　虛擬內(nèi)存

　　虛擬內(nèi)存是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存管理的一種技術(shù)。它使得應(yīng)用程序認(rèn)為它擁有連續(xù)的可用的內(nèi)存（一個(gè)連續(xù)完整的地址空間），而實(shí)際上，它通常是被分隔成多個(gè)物理內(nèi)存碎片，還有部分暫時(shí)存儲(chǔ)在外部磁盤(pán)存儲(chǔ)器上，在需要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　用戶接口

　　用戶接口包括作業(yè)一級(jí)接口和程序一級(jí)接口。作業(yè)一級(jí)接口為了便于用戶直接或間接地控制自己的作業(yè)而設(shè)置。它通常包括聯(lián)機(jī)用戶接口與脫機(jī)用戶接口。程序一級(jí)接口是為用戶程序在執(zhí)行中訪問(wèn)系統(tǒng)資源而設(shè)置的，通常由一組系統(tǒng)調(diào)用組成。

　　在早期的單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)（如DOS）中，每臺(tái)計(jì)算機(jī)只有一個(gè)用戶，每次運(yùn)行一個(gè)程序，且次序不是很大，單個(gè)程序完全可以存放在實(shí)際內(nèi)存中。這時(shí)虛擬內(nèi)存并沒(méi)有太大的用處。但隨著程序占用存儲(chǔ)器容量的增長(zhǎng)和多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，在程序設(shè)計(jì)時(shí)，在程序所需要的存儲(chǔ)量與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)際配備的主存儲(chǔ)器的容量之間往往存在著矛盾。例如，在某些低檔的計(jì)算機(jī)中，物理內(nèi)存的容量較小，而某些程序卻需要很大的內(nèi)存才能運(yùn)行；而在多用戶多任務(wù)系統(tǒng)中，多個(gè)用戶或多個(gè)任務(wù)更新全部主存，要求同時(shí)執(zhí)行獨(dú)斷程序。這些同時(shí)運(yùn)行的程序到底占用實(shí)際內(nèi)存中的哪一部分，在編寫(xiě)程序時(shí)是無(wú)法確定的，必須等到程序運(yùn)行時(shí)才動(dòng)態(tài)分配。[3]

　　用戶界面

　　用戶界面（UserInterface，簡(jiǎn)稱UI，亦稱使用者界面[1]）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。

　　用戶界面是介于用戶與硬件而設(shè)計(jì)彼此之間交互溝通相關(guān)軟件，目的在使得用戶能夠方便有效率地去操作硬件以達(dá)成雙向之交互，完成所希望借助硬件完成之工作，用戶界面定義廣泛，包含了人機(jī)交互與圖形用戶接口，凡參與人類與機(jī)械的信息交流的領(lǐng)域都存在著用戶界面。用戶和系統(tǒng)之間一般用面向問(wèn)題的受限自然語(yǔ)言進(jìn)行交互。目前有系統(tǒng)開(kāi)始利用多媒體技術(shù)開(kāi)發(fā)新一代的用戶界面。

　　分類方法

　　操作系統(tǒng)的種類相當(dāng)多，各種設(shè)備安裝的操作系統(tǒng)可從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，可分為智能卡操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、傳感器節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、多處理器操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和大型機(jī)操作系統(tǒng)。[4]

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)；

　　所支持用戶數(shù)

　　可分為單用戶操作系統(tǒng)(如MSDOS、OS/2．Windows)、多用戶操作系統(tǒng)(如UNIX、Linux、MVS)；

　　源碼開(kāi)放程度

　　可分為開(kāi)源操作系統(tǒng)(如Linux、FreeBSD)和閉源操作系統(tǒng)(如MacOSX、Windows)；

　　硬件結(jié)構(gòu)

　　可分為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Netware、WindowsNT、OS/2warp)、多媒體操作系統(tǒng)(Amiga)、和分布式操作系統(tǒng)等；

　　操作系統(tǒng)環(huán)境

　　可分為批處理操作系統(tǒng)(如MVX、DOS/VSE)、分時(shí)操作系統(tǒng)(如Linux、UNIX、XENIX、MacOSX)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(如iEMX、VRTX、RTOS，RTWINDOWS)；

　　存儲(chǔ)器尋址寬

　　可以將操作系統(tǒng)分為8位、16位、32位、64位、128位的操作系統(tǒng)。早期的操作系統(tǒng)一般只支持8位和16位存儲(chǔ)器尋指寬度，現(xiàn)代的操作系統(tǒng)如Linux和Windows7都支持32位和64位。

　　主要類型

　　批處理

　　批處理操作系統(tǒng)（BatchProcessingOperatingSystem）的工作方式是：用戶將作業(yè)交給系統(tǒng)操作員，系統(tǒng)操作員將許多用戶的作業(yè)組成一批作業(yè)，之后輸入到計(jì)算機(jī)中，在系統(tǒng)中形成一個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流，然后啟動(dòng)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)、依次執(zhí)行每個(gè)作業(yè)。最后由操作員將作業(yè)結(jié)果交給用戶。批處理操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是：多道和成批處理。

　　分時(shí)

　　分時(shí)操作系統(tǒng)(TimeSharingOperatingSystem，簡(jiǎn)稱TSOS)的工作方式是：一臺(tái)主機(jī)連接了若干個(gè)終端，每個(gè)終端有一個(gè)用戶在使用。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求，系統(tǒng)接受每個(gè)用戶的命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請(qǐng)求，并通過(guò)交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果。用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命令。分時(shí)操作系統(tǒng)將CPU的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段，稱為時(shí)間片。操作系統(tǒng)以時(shí)間片為單位，輪流為每個(gè)終端用戶服務(wù)。每個(gè)用戶輪流使用一個(gè)時(shí)間片而使每個(gè)用戶并不感到有別的用戶存在。分時(shí)系統(tǒng)具有多路性、交互性、“獨(dú)占”性和及時(shí)性的特征。多路性指，伺時(shí)有多個(gè)用戶使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，宏觀上看是多個(gè)人同時(shí)使用一個(gè)CPU，微觀上是多個(gè)人在不同時(shí)刻輪流使用CPU。交互性是指，用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步提出新請(qǐng)求(用戶直接干預(yù)每一步)。“獨(dú)占”性是指，用戶感覺(jué)不到計(jì)算機(jī)為其他人服務(wù)，就像整個(gè)系統(tǒng)為他所獨(dú)占。及時(shí)性指，系統(tǒng)對(duì)用戶提出的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)。它支持位于不同終端的多個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，彼此獨(dú)立互不干擾，用戶感到好像一臺(tái)計(jì)算機(jī)全為他所用。

　　常見(jiàn)的通用操作系統(tǒng)是分時(shí)系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時(shí)優(yōu)先，批處理在后。“前臺(tái)”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求；“后臺(tái)”處理時(shí)間性要求不強(qiáng)的作業(yè)。

　　實(shí)時(shí)

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RealTimeOperatingSystem，簡(jiǎn)稱RTOS)是指使計(jì)算機(jī)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求在規(guī)定的嚴(yán)格時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)要追求的目標(biāo)是：對(duì)外部請(qǐng)求在嚴(yán)格時(shí)間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點(diǎn)是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實(shí)時(shí)性然后才是效率。此外，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。

　　網(wǎng)絡(luò)

　　網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NetworkOperatingSystem，簡(jiǎn)稱NOS）通常運(yùn)行在服務(wù)器上的操作系統(tǒng)，是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的，是在各種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的軟件，包括網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其目標(biāo)是相互通信及資源共享。在其支持下，網(wǎng)絡(luò)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)能互相通信和共享資源。其主要特點(diǎn)是與網(wǎng)絡(luò)的硬件相結(jié)合來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中（通常是一個(gè)局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)LAN，一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)或其他網(wǎng)絡(luò)）的多臺(tái)計(jì)算機(jī)中的可以共享文件和打印機(jī)訪問(wèn)。流行的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有Linux，UNIX，BSD，WindowsServer，MacOSXServer，NovellNetWare等。

　　分布式

　　分布式操作系統(tǒng)(DistributedSoftwareSystems)是為分布計(jì)算系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。大量的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被連結(jié)在一起，可以獲得極高的運(yùn)算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享。這種系統(tǒng)被稱作分布式系統(tǒng)(DistributedSystem)。它在資源管理，通信控制和操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等方面都與其他操作系統(tǒng)有較大的區(qū)別。由于分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源分布于系統(tǒng)的不同計(jì)算機(jī)上，操作系統(tǒng)對(duì)用戶的資源需求不能像一般的操作系統(tǒng)那樣等待有資源時(shí)直接分配的簡(jiǎn)單做法而是要在系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上搜索，找到所需資源后才可進(jìn)行分配。對(duì)于有些資源，如具有多個(gè)副本的文件，還必須考慮一致性。所謂一致性是指若干個(gè)用戶對(duì)同一個(gè)文件所同時(shí)讀出的數(shù)據(jù)是一致的。為了保證一致性，操作系統(tǒng)須控制文件的讀、寫(xiě)、操作，使得多個(gè)用戶可同時(shí)讀一個(gè)文件，而任一時(shí)刻最多只能有一個(gè)用戶在修改文件。分布操作系統(tǒng)的通信功能類似于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由于分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不像網(wǎng)絡(luò)分布得很廣，同時(shí)分布操作系統(tǒng)還要支持并行處理，因此它提供的通信機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的有所不同，它要求通信速度高。分布操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不同于其他操作系統(tǒng)，它分布于系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上，能并行地處理用戶的各種需求，有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。

　　分布式操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的更高形式，它保持了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的全部功能，而且還具有透明性、可靠性和高性能等。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)雖然都用于管理分布在不同地理位置的計(jì)算機(jī)，但最大的差別是：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)知道確切的網(wǎng)址，而分布式系統(tǒng)則不知道計(jì)算機(jī)的確切地址；分布式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)的資源分配，能很好地隱藏系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，如對(duì)象的物理位置等。這些都是對(duì)用戶透明的。

　　大型機(jī)

　　大型機(jī)（MainframeComputer），也稱為大型主機(jī)。大型機(jī)使用專用的處理器指令集、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。最早的操作系統(tǒng)是針對(duì)20世紀(jì)60年代的大型主結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的，由于對(duì)這些系統(tǒng)在軟件方面做了巨大投資，因此原來(lái)的計(jì)算機(jī)廠商繼續(xù)開(kāi)發(fā)與原來(lái)操作系統(tǒng)相兼容的硬件與操作系統(tǒng)。這些早期的操作系統(tǒng)是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的先驅(qū)?，F(xiàn)代的大型主機(jī)一般也可運(yùn)行Linux或Unix變種。

　　嵌入式

　　嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperatingSystem）是用在嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)使用非常廣泛的操作系統(tǒng)。嵌入式設(shè)備一般專用的嵌入式操作系統(tǒng)（經(jīng)常是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如VxWorks、eCos）或者指定程序員移植到這些新系統(tǒng)。以及某些功能縮減版本的Linux（如Android,Tizen,MeeGo,webOS）或者其他操作系統(tǒng)。某些情況下，嵌入式操作系統(tǒng)指稱的是一個(gè)自帶了固定應(yīng)用軟件的巨大泛用程序。在許多最簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)中，所謂的操作系統(tǒng)就是指其上唯一的應(yīng)用程序。

　　桌面

　　桌面操作系統(tǒng)主要用于個(gè)人計(jì)算機(jī)上。個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)從硬件架構(gòu)上來(lái)說(shuō)主要分為兩大陣營(yíng)，PC機(jī)與Mac機(jī)，從軟件上可主要分為兩大類，分別為類Unix操作系統(tǒng)和Windows操作系統(tǒng)：

　　Unix和類Unix操作系統(tǒng)：MacOSX，Linux發(fā)行版（如Debian，Ubuntu，LinuxMint，openSUSE，F(xiàn)edora，Mandrake，RedHat，Centos等）；

　　微軟公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)[5]：Windows98，Windows2000，WindowsXP，WindowsVista，Windows7，Windows8，Windows8.1，Windows10等

　　服務(wù)器

　　服務(wù)器操作系統(tǒng)一般指的是安裝在大型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)，比如Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。服務(wù)器操作系統(tǒng)主要集中在三大類：

　　Unix系列：SUNSolaris，IBM-AIX，HP-UX，F(xiàn)reeBSD，OSXServer[6]等；

　　Linux系列：RedHatLinux，CentOS，Debian，UbuntuServer等；

　　Windows系列：WindowsNTServer，WindowsServer2003，WindowsServer2008，WindowsServer2008R2，windowsserver2012，windowsservertechnical等。

　　簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)

　　簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)，指的是計(jì)算機(jī)初期所配置的操作系統(tǒng)，如IBM公司的磁盤(pán)操作系統(tǒng)DOS/360和微型計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)CP/M等。這類操作系統(tǒng)的功能主要是操作命令的執(zhí)行，文件服務(wù)，支持高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編譯程序和控制外部設(shè)備等。

　　典型系統(tǒng)

　　UNIX

　　UNIX是一個(gè)強(qiáng)大的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持多種處理器架構(gòu)，按照操作系統(tǒng)的分類，屬于分時(shí)操作系統(tǒng)。UNIX最早由KenThompson和DennisRitchie于1969年在美國(guó)AT&T的貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)。

　　類Unix（Unix-like）操作系統(tǒng)指各種傳統(tǒng)的Unix以及各種與傳統(tǒng)Unix類似的系統(tǒng)。它們雖然有的是自由軟件，有的是商業(yè)軟件，但都相當(dāng)程度地繼承了原始UNIX的特性，有許多相似處，并且都在一定程度上遵守POSIX規(guī)范。類Unix系統(tǒng)可在非常多的處理器架構(gòu)下運(yùn)行，在服務(wù)器系統(tǒng)上有很高的使用率，例如大專院校或工程應(yīng)用的工作站。

　　Linux

　　基于Linux的操作系統(tǒng)是20世紀(jì)1991年推出的一個(gè)多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。它與UNIX完全兼容。Linux最初是由芬蘭赫爾辛基大學(xué)計(jì)算機(jī)系學(xué)生LinusTorvalds在基于UNIX的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一個(gè)操作系統(tǒng)的內(nèi)核程序,Linux的設(shè)計(jì)是為了在Intel微處理器上更有效的運(yùn)用。其后在理查德·斯托曼的建議下以GNU通用公共許可證發(fā)布，成為自由軟件Unix變種。它的最大的特點(diǎn)在于他是一個(gè)源代碼公開(kāi)的自由及開(kāi)放源碼的操作系統(tǒng)，其內(nèi)核源代碼可以自由傳播。[7]

　　經(jīng)歷數(shù)年的披荊斬棘，自由開(kāi)源的Linux系統(tǒng)逐漸蠶食以往專利軟件的專業(yè)領(lǐng)域，例如以往計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)運(yùn)算巨擘──SGI的IRIX系統(tǒng)已被Linux家族及貝爾實(shí)驗(yàn)室研發(fā)小組設(shè)計(jì)的九號(hào)計(jì)劃與Inferno系統(tǒng)取代，皆用于分散表達(dá)式環(huán)境。它們并不像其他Unix系統(tǒng)，而是選擇自帶圖形用戶界面。九號(hào)計(jì)劃原先并不普及，因?yàn)樗鼊偼瞥鰰r(shí)并非自由軟件。Linux有各類發(fā)行版，通常為GNU/Linux，如Debian（及其衍生系統(tǒng)Ubuntu、LinuxMint）、Fedora、openSUSE等。Linux發(fā)行版作為個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)或服務(wù)器操作系統(tǒng)，在服務(wù)器上已成為主流的操作系統(tǒng)。

　　MacOSX

　　MacOS是一套運(yùn)行于蘋(píng)果Macintosh系列電腦上的操作系統(tǒng)。MacOS是首個(gè)在商用領(lǐng)域成功的圖形用戶界面。Macintosh組包括比爾·阿特金森（BillAtkinson）、杰夫·拉斯金（JefRaskin）和安迪·赫茨菲爾德（AndyHertzfeld）。MacOSX于2001年首次在商場(chǎng)上推出。它包含兩個(gè)主要的部分：Darwin，是以BSD原始代碼和Mach微核心為基礎(chǔ)，類似Unix的開(kāi)放原始碼環(huán)境。

　　Windows

　　Windows是由微軟公司成功開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng).Windows是一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，他采用圖形窗口界面，用戶對(duì)計(jì)算機(jī)的各種復(fù)雜操作只需通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以實(shí)現(xiàn)。[7]

　　MicrosoftWindows系列操作系統(tǒng)是在微軟給IBM機(jī)器設(shè)計(jì)的MS-DOS的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的圖形操作系統(tǒng)。Windows系統(tǒng)，如Windows2000、WindowsXP皆是創(chuàng)建于現(xiàn)代的WindowsNT內(nèi)核。NT內(nèi)核是由OS/2和OpenVMS等系統(tǒng)上借用來(lái)的。Windows可以在32位和64位的Intel和AMD的處理器上運(yùn)行，但是早期的版

　　本也可以在DECAlpha、MIPS與PowerPC架構(gòu)上運(yùn)行。雖然由于人們對(duì)于開(kāi)放源代碼作業(yè)系統(tǒng)興趣的提升，Windows的市場(chǎng)占有率有所下降，但是到2004年據(jù)庫(kù)服務(wù)等一些功能。

　　WindowsXP在2001年10月25日發(fā)布，2004年8月24日發(fā)布服務(wù)包2，2008年4月21日發(fā)布最新的服務(wù)包3。微軟上一款操作系統(tǒng)WindowsVista（開(kāi)發(fā)代碼為L(zhǎng)onghorn）于2007年1月30日發(fā)售[4]。WindowsVista增加了許多功能，尤其是系統(tǒng)的安全性和網(wǎng)絡(luò)管理功能，并且其擁有界面華麗的AeroGlass。但是整體而言，其在全球市場(chǎng)上的口碑卻并不是很好。Windows8微軟在2012年10月正式推出，系統(tǒng)有著獨(dú)特的metro開(kāi)始界面和觸控式交互系統(tǒng)，2013年10月17日晚上7點(diǎn)，Windows8.1在全球范圍內(nèi)，通過(guò)Windows上的應(yīng)用商店進(jìn)行更新推送。2014年1月22日，微軟在美國(guó)舊金山舉行發(fā)布會(huì)，正式發(fā)布了Windows10消費(fèi)者預(yù)覽版。

　　iOS

　　iOS操作系統(tǒng)是由蘋(píng)果公司開(kāi)發(fā)的手持設(shè)備操作系統(tǒng)。iOS與蘋(píng)果的MacOSX操作系統(tǒng)一樣，它也是以Darwin為基礎(chǔ)的，因此同樣屬于類Unix的商業(yè)操作系統(tǒng)。原本這個(gè)系統(tǒng)名為iPhoneOS，直到2010年6月7日WWDC大會(huì)上宣布改名為iOS。截止至2011年11月，根據(jù)Canalys的數(shù)據(jù)顯示，iOS已經(jīng)占據(jù)了全球智能手機(jī)系統(tǒng)市場(chǎng)份額的30%，在美國(guó)的市場(chǎng)占有率為43%。

　　Android

　　Android是一種以Linux為基礎(chǔ)的開(kāi)放源代碼操作系統(tǒng)，主要使用于便攜設(shè)備。[8]Android操作系統(tǒng)最初由AndyRubin開(kāi)發(fā)，最初主要支持手機(jī)。2005年由Google收購(gòu)注資，并組建開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟開(kāi)發(fā)改良，逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上。2011年第一季度，Android在全球的市場(chǎng)份額首次超過(guò)塞班系統(tǒng)，躍居全球第一。2012年11月數(shù)據(jù)顯示，Android占據(jù)全球智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)76%的份額，中國(guó)市場(chǎng)占有率為90%。[9]

　　WP

　　WindowsPhone（簡(jiǎn)稱：WP）是微軟發(fā)布的一款手機(jī)操作系統(tǒng)，它將微軟旗下的XboxLive游戲、XboxMusic音樂(lè)與獨(dú)特的視頻體驗(yàn)集成至手機(jī)中。微軟公司于2010年10月11日晚上9點(diǎn)30分正式發(fā)布了智能手機(jī)操作

　　系統(tǒng)WindowsPhone，并將其使用接口稱為“Modern”接口。2011年2月，“諾基亞”與微軟達(dá)成全球戰(zhàn)略同盟并深度合作共同研發(fā)。2011年9月27日，微軟發(fā)布WindowsPhone7.5。2012年6月21日，微軟正式發(fā)布WindowsPhone8，采用和Windows8相同的WindowsNT內(nèi)核，同時(shí)也針對(duì)市場(chǎng)的WindowsPhone7.5發(fā)布WindowsPhone7.8。2014年4月2日，微軟在舊金山召開(kāi)Build2014開(kāi)發(fā)者大會(huì)。大會(huì)上微軟推出WindowsPhone8.1更新，2014年8月4日晚，微軟正式向WP開(kāi)發(fā)者推送了WP8.1GDR1預(yù)覽版，即WP8.1Update。

　　ChromeOS

　　ChromeOS是由谷歌開(kāi)發(fā)的一款基于Linux的操作系統(tǒng)，發(fā)展出與互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合的云操作系統(tǒng)，工作時(shí)運(yùn)行Web應(yīng)用程序。谷歌在2009年7月7日發(fā)布該操作系統(tǒng)，并在2009年11月19日以ChromiumOS之名推出相應(yīng)的開(kāi)源項(xiàng)目，并將ChromiumOS代碼開(kāi)源。[10]

　　ChromeOS同時(shí)支持Intelx86以及ARM處理器，軟件結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，可以理解為在Linux的內(nèi)核上運(yùn)行一個(gè)使用新的窗口系統(tǒng)的Chrome瀏覽器。對(duì)于開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，web就是平臺(tái)，所有現(xiàn)有的web應(yīng)用可以完美的在ChromeOS中運(yùn)行，開(kāi)發(fā)者也可以用不同的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為其開(kāi)發(fā)新的web應(yīng)用。