操作系统概述

操作系统（OS），管理计算机资源的程序，尤其是在其他程序中分配这些资源的程序。典型的资源包括中央处理单元（CPU），计算机内存，文件存储，输入/输出（I / O）设备和网络连接。管理任务包括调度资源使用以避免冲突和程序之间的干扰。与完成任务并终止的大多数程序不同，操作系统无限期运行，仅在计算机关闭时终止。

现代多处理操作系统允许许多进程处于活动状态，其中每个进程是用于执行程序的计算“线程”。调用一种形式的多处理分时，允许许多用户通过快速切换来共享计算机访问权限。分时必须防止用户程序之间的干扰，并且大多数系统都使用虚拟内存，其中程序使用的内存或“地址空间”可能驻留在辅助内存中（例如磁盘上的硬盘）驱动器）当没有立即使用时，被交换回来占用更快的主计算机内存按需。这个虚拟内存既增加了程序可用的地址空间，又有助于防止程序相互干扰，但需要操作系统和一组分配表进行仔细控制，以跟踪内存使用情况。也许现代操作系统最精细和最关键的任务是分配CPU; 允许每个进程在有限的时间内使用CPU，这可能只有几分之一秒，然后必须放弃控制并暂停直到下一轮。进程之间的切换必须自己使用CPU，同时保护进程的所有数据。

第一台数字计算机没有操作系统。他们一次运行一个程序，该程序控制所有系统资源，人工操作员将提供所需的任何特殊资源。第一批操作系统是在20世纪50年代中期开发的。这些是小型的“主管程序”，它们提供基本的I / O操作（例如控制穿孔卡读卡器和打印机），并保留帐户的CPU使用情况以进行计费。Supervisor程序还提供了多程序功能，可以使多个程序同时运行。这一点尤其重要，因为这些早期价值数百万美元的机器在慢速I / O操作期间不会闲置。

随着时间共享的出现，计算机在20世纪60年代获得了更强大的操作系统，这需要一个系统来管理共享CPU时间和终端的多个用户。两个早期分时系统CTSS被（相容分时系统），在开发的麻省理工学院，以及达特茅斯学院的基本系统，在开发达特茅斯学院。其他多道程序系统包括阿特拉斯，在英国曼彻斯特大学，英国和IBM的OS / 360，可能是最复杂的软件包装上世纪60年代。1972年以后通用电气公司的GE 645计算机（后来用于霍尼韦尔公司的计算机）的Multics系统成为最复杂的系统，其中大部分的多道程序设计和分时功能后来成为标准配置。

20世纪70年代的小型计算机内存有限，需要较小的操作系统。那个时期最重要的操作系统是UNIX，由AT＆T为大型小型计算机开发，作为Multics 的简单替代品。它在20世纪80年代被广泛使用，部分原因是它对大学免费，部分原因是它设计了一套在熟练程序员手中强大的工具。最近，Linux是由芬兰计算机科学专业学生Linus Torvalds领导的小组开发的一个开源 UNIX版本，部分由美国计算机程序员Richard Stallman领导的小组开发，在个人计算机和大型计算机上都很流行。

除了这种通用系统之外，专用操作系统还可以在控制装配线，飞机甚至家用电器的小型计算机上运行。它们是实时系统，旨在为传感器提供快速响应并使用其输入来控制机器。还开发了用于诸如智能手机和平板电脑的移动设备的操作系统。苹果公司的iOS在iPhone和iPad 上运行，而谷歌公司的Android则是两个着名的移动操作系统。

从用户或应用程序的角度来看，操作系统提供服务。其中一些是简单的用户命令，如“dir” - 显示磁盘上的文件 - 而其他命令是图形程序可能用于显示图像的低级“系统调用”。在任何一种情况下，操作系统都提供对其对象的适当访问，一种情况下的磁盘位置表以及另一种情况下将数据传输到屏幕的例程。它的一些例程，即管理CPU和内存的例程，通常只能访问操作系统的其他部分。

用于个人计算机的现代操作系统通常提供 图形用户界面（GUI）。GUI可能是系统的固有部分，如旧版本的Apple Mac OS和Microsoft Corporation的Windows操作系统 ; 在其他情况下，它是一组依赖于底层系统的程序，如UNIX和Apple的Mac OS X的X Window系统。

操作系统也提供 网络服务和文件共享功能 - 甚至是在不同类型的系统（如Windows和UNIX）之间共享资源的能力。通过引入诸如因特网的TCP / IP之类的网络协议（通信规则），这种共享已经变得可行。