电脑系统的演变过程,电脑系统诞生时间

人工操作阶段

（无OS，1946---1955年）

管理程序阶段

（第一代OS，1955---60年代初）

多道程序设计

（第二代OS，1963---1980年）

与（现代）操作系统的形成（1980年以后）

操作系统的发展

操作系统的发展历程和计算机硬件的发展历程密切相关。从1946年诞生第一台电子计算机以来，计算机的每一代进化都以减少成本、缩小体积、降低功耗、增大容量和提高性能为目标，随着计算机硬件的发展，同时也加速了操作系统的形成和发展。

网络操作系统(Network Operation System，NOS)是相对于单机操作系统而言的，是指能使网络上每台计算机能够方便而有效地共享网络资源，为用户提供所需的各种服务的操作系统。

网络操作系统除了具备单机操作系统所需的功能外，如内存管理、CPU管理、输入输出管理、文件管理等，还有网络通信、网络服务管理等网络功能。

操作系统是用户和计算机之间进行通信的接口，网络操作系统则是作为网络用户和计算机网络之间的接口。

操作系统随着人们对需求的不同也有一个渐进的发展历程，从最早的单机操作系统到后来的网络操作系统，从单用户操作系统到多用户、多任务操作系统。

1. 早期的操作系统

最初的计算机并没有操作系统，人们通过各种操作按钮来控制计算机。随后为了提高效率而出现了汇编语言，操作人员通过有孔的纸带将程序输入计算机进行编译。这些将语言内置的计算机只能由操作人员自己编写程序来运行，不利于设备、程序的共用。为了解决这种问题，就出现了现代的操作系统。操作系统是人与计算机交互的界面，是各种应用程序共同的平台。有了操作系统，一方面很好地实现了程序的共用，另一方面也方便了对计算机硬件资源的管理。

随着计算技术和大规模集成电路的发展，微型计算机迅速发展起来。从20世纪70年代中期开始出现了计算机操作系统。1976年，美国DIGITAL RESEARCH软件公司研制出8位的CP/M操作系统。这个系统允许用户通过控制台的键盘对系统进行控制和管理，其主要功能是对文件信息进行管理，以实现硬盘文件或其他设备文件的自动存取。此后出现的一些8位操作系统多采用CP/M结构。

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。从此，微型计算机进入了一个新纪元。1987年，微软发布的MS-DOS 3.3版本是非常成熟可靠的DOS版本，微软据此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。由此带来的很多局限性限制了DOS系统进一步的应用，Windows系列操作系统则正是微软公司为了克服DOS系统的这些限制而开发出来的。

2. 现代操作系统

随着社会的发展，早期的单用户操作系统已经远远不能满足用户的要求，各种新型的现代操作系统犹如雨后春笋一样出现了。

现代操作系统是计算机操作系统发展的第二个阶段，它是以多用户多道作业和分时为特征的系统。其典型代表有UNIX、Windows、Linux、OS/2等操作系统。

(1) UNIX

1968年，KenThompson和同在贝尔实验室计算机研究小组的同事们计划创建他们自己的操作系统。Ken和Dennis找到了现在非常有名的little-usedPDP-7sittinginacorner，他们用GE系统生成了可在该机器上运行的程序代码。接下来， Ken和他的同事还完成了第一个命令解释器和一些简单的文件处理工具。他们很快写好了汇编器，系统已经开始自支持了。这时的系统已经有点像UNIX了。文件系统与现在的文件系统相对相似。它使用节点的思想，而且有特殊的文件类型来支持目录和设备。当时那台PDP-7可同时支持两个用户。

小提示：汇编器(assembler)是一种将用汇编语言编写的程序编译为计算机可以识别的机器语言的工具。

1970年UNIX被移植到PDP-11/20上。贝尔实验室专利局成了UNIX的首家商业用户。这第一个系统有几点是很值得注意的。运行UNIX的PDP-11/20没有存储保护，它仅有的存储为一个0.5MB的磁盘。系统支持同时3个用户，分别完成编辑、排版，再加上计算机研究小组进行进一步的UNIX开发。该系统的手册被标为FirstEdition，日期为1971年11月。

UNIX第二版于1972年发行，增添了管道的功能。该版本还加上了除汇编之外的编程语言支持。特别值得一提的是，Ken曾试图用NB语言来重写核心。

小提示：NB是由B语言(由Ken和Dennis设计)修改而来的。B语言的前身是BCPL。BCPL(Basic CPL)是Martin Richards于1967年在剑桥设计的。CPL(Combined Programming Language)则是1963年伦敦大学和剑桥大学的合作项目，它颇受Algol60(1960年设计)的设计思想影响。所有这些语言在控制结构上都和C语言相似，不过B和BCPL都是“无类型”的语言(尽管有点用词不当)，它们只支持按“字”来访问内存。NB演化为C，而C则很快成为新的工具和应用的首选语言。

1973年，Ken和Dennis成功地用C重写了UNIX核心。解释器也被重写了，这增加了系统的健壮性，也使编程和调试变得容易了很多。

1974年，Ken和Dennis在CommunicationsoftheACM上发表了论文介绍UNIX系统。这篇文章在学术界引起了广泛的兴趣。其第5版正式以“仅用于教育目的”的方式向各大学提供。UNIX第5版因此在许多大学广泛地用于教学。

1975年，第6版UNIX系统发行了。这是第一个在贝尔实验室外广为流传的UNIX系统。AT&T(通过WestElectricCo.)开始向商业和政府用户提供许可证。

1977年，InteractiveSystems公司成为首家向最终用户出售UNIX的公司。UNIX终于成了产品。在同一时期有3个小组将UNIX移植到不同的机器上。SteveJohnson和DennisRitchie将UNIX移植到一台Interdata8/32机器上；澳大利亚的Wollongong大学的RichardMiller和同事们将UNIX移植到一台Interdata7/31上；TomLyon和其在普林斯顿(Princeton)的助手们完成了到VM/370的移植。

1977年，加利福尼亚伯克利分校(theUniversityofCalifornia，Berkeley)的计算机科学系开始发布他们的Pascal解释器。其中还包括了一些新的设备驱动程序，对核心的修改、ex编辑器和一个比V6的Shell更好用的解释器(PascalShell)。这就是所谓的1BSD(1stBerkeleySoftwareDistribution)。

到了20世纪70年代末，在UNIX发展到了版本6之后，AT&T认识到了UNIX的价值，并成立了UNIX系统实验室(UNIX System Lab，USL)来继续发展UNIX。因此AT&T一方面继续发展内部使用的UNIX版本7，一方面由USL开发对外正式发布的UNIX版本，同时AT&T也宣布对UNIX产品拥有所有权。(几乎在同时，加州大学伯克利分校计算机系统研究小组(CSRG)使用UNIX对操作系统进行研究，他们的研究成果就反映在他们使用的UNIX中)。他们对UNIX的改进相当多，增加了很多当时非常先进的特性，包括更好的内存管理、快速且健壮的文件系统等，大部分原有的源代码都被重新写过，以支持这些新特性。很多其他UNIX使用者，包括其他大学和商业机构，都希望能得到CSRG改进的UNIX系统。因此CSRG中的研究人员把他们的UNIX组成一个完整的UNIX系统(Berkeley Software Distribution，BSD)并对外发布。

BSD UNIX在UNIX的历史发展中具有相当大的影响力，被很多商业厂家采用，成为很多商用UNIX的基础，而AT&T与其同时存在的UNIX版本的影响就小得多。同时很多研究项目也是以BSD UNIX为研究系统，例如美国国防部的项目—— ARPAnet，ARPAnet今天发展成了Internet，而BSD UNIX中最先实现了TCP/IP，使Internet和UNIX紧密结合在一起。

而AT&T的UNIX系统实验室，同时也在不断改进他们的商用UNIX版本，直到他们吸收了BSD UNIX中已有的各种先进特性，并结合其本身的特点，推出了UNIX System V版本之后，情况才有了改变。从此以后，BSD UNIX和UNIX System V形成了当今UNIX的两大主流，现代的UNIX版本大部分都是这两个版本的衍生产品。

虽然AT&T的UNIX System V也是非常优秀的UNIX版本，但是BSD UNIX在Unix领域内的影响更大。AT&T的UNIX系统实验室一直关注着BSD的发展，在1992年，UNIX系统实验室指控BSDI(一家发行商业BSD UNIX的公司)违反了AT&T的许可权，发布自己的UNIX版本，并进一步指控伯克利计算机系统研究组泄漏了UNIX的商业机密(此时的4.3BSD中来自AT&T Unix的代码已经不足10%)。这个官司影响了很多UNIX厂商，使他们不得不从BSD UNIX转向UNIX System V，以避免法律问题。这使得当今大多数商业UNIX版本都是基于UNIX System V的。

Novell获得UNIX的版权后把自己的UNIX改名为UNIXware，而将UNIX商标赠送给X/Open(一个由多家UNIX厂家组成的联盟)，这样这个联盟内的所有成员均可使用UNIX商标。从此之后，UNIX不再是专有产品了。后来Novell由于自身的经营问题，又将UNIXware卖给SCO公司。同时，由于BSD系统已经十分成熟，作为对操作系统进行研究的目标已经达到，伯克利计算机系统研究组(CSRG)在发布了4.4BSD-lite2之后就解散了，小组的科研人员有些进入了UNIX商业公司，有些继续进行其他计算机领域的研究。此时，严格意义上的UNIX System V和BSD UNIX都不复存在了，存在的只是它们的各种后续版本。

从UNIX的发展历程，可以注意到UNIX与其他商业操作系统的不同之处主要在于其开放性。在系统开始设计时就考虑了各种不同使用者的需要，因而UNIX被设计为具备很大可扩展性的系统。由于它的源代码被分发给大学，从而在教育界和学术界影响很大，进而影响到商业领域中。大学生和研究者为了科研目的或个人兴趣在UNIX上进行各种开发，并且不计较金钱利益，将这些源代码公开，互相共享，这些行为极大丰富了UNIX本身。很多计算机领域的科学家和技术人员遵循这些方式，开发了数以千计的自由软件，包括FreeBSD在内。正因为如此，当今的Internet才如此丰富多彩，与其他商业网络不同，才能成为真正的全球网络。开放是UNIX的灵魂，也是Internet的灵魂。

由于UNIX的开放性，使得存在多个不同的UNIX版本。由于不同的UNIX使用稍有差别的文件、目录结构，提供略有不同的系统调用，因此对系统管理以及为UNIX开发可移植的应用程序带来了一定的困难。例如System V和BSD的很多系统调用就存在不同。在UNIX历史发展中也存在将UNIX完全统一的努力，例如POSIX 规范就是各个UNIX厂商经过协商，达成的UNIX操作系统应该遵循的一套基本系统调用的规定。然而由于存在多个UNIX系统，各个厂商的意见很不统一，因此POSIX规范制定得很宽松，甚至Windows NT中也存在一个POSIX子系统。事实上，只要各个UNIX之间协调发展，不故意为了商业目的而人为地制造系统差异，就能够保持各个UNIX 之间不至于具有太大的差别，保持UNIX系统的多样性比只有惟一的一个UNIX系统更能够促进技术的进步和发展。

UNIX系统是一种非常成熟的操作系统，它在各种高端应用环境，例如大中型计算机以及其他大型应用系统中使用广泛。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。UNIX系统有很多变种，例如常见的Sun公司的SunOS和Solaris，IBM公司的AIX、SGI公司的IRIX等，还有一些组织和个人开发了一些面向个人和小型应用的类UNIX系统。

注意：常见的各种BSD以及Linux发布版本都属于类UNIX系统。这些系统在功能和应用上基本类似于UNIX系统，但通常人们提到的UNIX都是指Solaris、IRIX、AIX等基于专用体系结构的操作系统，而FreeBSD和Linux则是基于个人计算机的。