A. 計算機系統的發展歷史
下面我們結合計算機的發展歷史來回顧一下操作系統的發展歷程。
1、第一代計算機(1945-1955):真空管和插件板
40年代中期,美國哈佛大學、普林斯頓高等研究院、賓夕法尼亞大學的一些人使用數萬個真空管,構建了世界上第一台電子計算機。開啟計算機發展的歷史。這個時期的機器需要一個小組專門設計、製造、編程、操作、維護每台機器。程序設計使用機器語言,通過插板上的硬連線來控制其基本功能。
這個時候處於計算機發展的最初階段,連程序設計語言都還沒有出現,操作系統更是聞所未聞!
2、第二代計算機(1955-1965):晶體管和批處理系統
這個時期計算機越來越可靠,已從研究院中走出來,走進了商業應用。但這個時期的計算機主要完成各種科學計算,需要專門的操作人員維護,並且需要針對每次的計算任務進行編程。
第二代計算機主要用於科學與工程計算。使用FORTRAN與匯編語言編寫程序。在後期出現了操作系統的雛形:FMS(FORTRAN監控系統)和IBMSYS(IBM為7094機配備的操作系統)
3、第三代計算機(1965-1980):集成電路晶元和多道程序
60年代初,計算機廠商根據不同的應用分成了兩個計算機系列,一個針對科學計算,一個針對商業應用。
隨著計算機應用的深入,對統一兩種應用的計算機需求出現了。這時IBM公司試圖通過引入System/360來解決這個問題。
與這個計劃配套,IBM公司組織了OS/360操作系統的開發,然後復雜的需求,以及當時軟體工程水平低下使得OS/360的開發工作陷入了歷史以來最可怕的「軟體開發泥潭」,誕生了最著名的失敗論著----《神秘的人月》。
雖然這個開發計劃失敗了,但是這個願望卻成為了計算機廠商的目標。
此時,MIT、Bell Lab(貝爾實驗室)和通用電氣公司決定開發一種「公用計算機服務系統」----MULTICS,希望其能同時支持數百名分時用戶的一種機器。結果這個計劃的研製難度超出了所有人的預料,最後這個系統也以失敗結束。不過,MULTICS的思想卻為後來的操作系統很多提示。
60年代未,一位貝爾實驗室曾參加過MULTICS研製工作的計算機科學家Ken Thompson,在一台無人使用的PDP-7機器上開發出了一套簡化的、單用戶版的MULTICS。後來導致了UNIX操作系統的誕生。
UNIX操作系統主導了小型機、工作站以及其他市場。也是至今最有影響力的操作系統之一,而Linux也是UNIX系統的一種衍生,下一講我們將專門介紹一下UNIX的發展歷史。
4、第四代計算機(1980-今):個人計算機
隨著計算機技術的不斷更新與發展,計算機神奇般地闖入了人們的生活,以低廉的價格就可以獲得強大計算能力的計算機。
價格不再是阻攔計算機普及的門檻時,降低計算機的易用性就顯得十分重要!由於UNIX系統的本身特點,使得其不太適合於在運行在個人計算機上,這時就需要一種新的操作系統。
在這一歷史關鍵時候,IBM公司由於低估了PC機的市場,並未使用最大的力量角逐這一市場,這時Intel公司趁機進入,成為了當今微處理器的老大。同時善於抓住時機的微軟公司的總裁比爾·蓋茨適時地進入了這一領域,用購買來的CP/M搖身一變成為MS-DOS,並憑借其成為個人計算機操作系統領域的霸主。
雖然是蘋果公司在GUI方面先拔頭籌,但由於蘋果公司的不兼容、不開放的市場策略,未能擴大戰果,這時微軟又適時地進入了GUI方面,憑借WINDOWS系統再次稱雄!
B. 計算機硬體系統的發展經歷了哪三個時代
現代計算機的誕生和發展 現代計算機問世之前,計算機的硬體系統發展經歷了機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機三個階段。
早在17世紀,歐洲一批數學家就已開始設計和製造以數字形式進行基本運算的數字計算機。1642年,法國數學家帕斯卡採用與鍾表類似的齒輪傳動裝置,製成了最早的十進制加法器。1678年,德國數學家萊布尼茲製成的計算機,進一步解決了十進制數的乘、除運算。
英國數學家巴貝奇在1822年製作差分機模型時提出一個設想,每次完成一次算術運算將發展為自動完成某個特定的完整運算過程。1884年,巴貝奇設計了一種程序控制的通用分析機。這台分析機雖然已經描繪出有關程序控制方式計算機的雛型,但限於當時的技術條件而未能實現。
巴貝奇的設想提出以後的一百多年期間,電磁學、電工學、電子學不斷取得重大進展,在元件、器件方面接連發明了真空二極體和真空三極體;在系統技術方面,相繼發明了無線電報、電視和雷達……。所有這些成就為現代計算機的發展准備了技術和物質條件。
與此同時,數學、物理也相應地蓬勃發展。到了20世紀30年代,物理學的各個領域經歷著定量化的階段,描述各種物理過程的數學方程,其中有的用經典的分析方法已根難解決。於是,數值分析受到了重視,研究出各種數值積分,數值微分,以及微分方程數值解法,把計算過程歸結為巨量的基本運算,從而奠定了現代計算機的數值演算法基礎。
社會上對先進計算工具多方面迫切的需要,是促使現代計算機誕生的根本動力。20世紀以後,各個科學領域和技術部門的計算困難堆積如山,已經阻礙了學科的繼續發展。特別是第二次世界大戰爆發前後,軍事科學技術對高速計算工具的需要尤為迫切。在此期間,德國、美國、英國部在進行計算機的開拓工作,幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。
德國的朱賽最先採用電氣元件製造計算機。他在1941年製成的全自動繼電器計算機Z-3,已具備浮點記數、二進制運算、數字存儲地址的指令形式等現代計算機的特徵。在美國,1940~1947年期間也相繼製成了繼電器計算機MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過,繼電器的開關速度大約為百分之一秒,使計算機的運算速度受到很大限制。
電子計算機的開拓過程,經歷了從製作部件到整機從專用機到通用機、從「外加式程序」到「存儲程序」的演變。1938年,美籍保加利亞學者阿塔納索夫首先製成了電子計算機的運算部件。1943年,英國外交部通信處製成了「巨人」電子計算機。這是一種專用的密碼分析機,在第二次世界大戰中得到了應用。
1946年2月美國賓夕法尼亞大學莫爾學院製成的大型電子數字積分計算機(ENIAC),最初也專門用於火炮彈道計算,後經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。這台完全採用電子線路執行算術運算、邏輯運算和信息存儲的計算機,運算速度比繼電器計算機快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一台電子計算機。但是,這種計算機的程序仍然是外加式的,存儲容量也太小,尚未完全具備現代計算機的主要特徵。
新的重大突破是由數學家馮·諾伊曼領導的設計小組完成的。1945年3月他們發表了一個全新的存儲程序式通用電子計算機方案—電子離散變數自動計算機(EDVAC)。隨後於1946年6月,馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設計報告《電子計算機裝置邏輯結構初探》。同年7~8月間,他們又在莫爾學院為美國和英國二十多個機構的專家講授了專門課程《電子計算機設計的理論和技術》,推動了存儲程序式計算機的設計與製造。
1949年,英國劍橋大學數學實驗室率先製成電子離散時序自動計算機(EDSAC);美國則於1950年製成了東部標准自動計算機(SFAC)等。至此,電子計算機發展的萌芽時期遂告結束,開始了現代計算機的發展時期。
在創制數字計算機的同時,還研製了另一類重要的計算工具——模擬計算機。物理學家在總結自然規律時,常用數學方程描述某一過程;相反,解數學方程的過程,也有可能採用物理過程模擬方法,對數發明以後,1620年製成的計算尺,己把乘法、除法化為加法、減法進行計算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計算轉變為長度的測量,於1855年製成了積分儀。
19世紀數學物理的另一項重大成就——傅里葉分析,對模擬機的發展起到了直接的推動作用。19世紀後期和20世紀前期,相繼製成了多種計算傅里葉系數的分析機和解微分方程的微分分析機等。但是當試圖推廣微分分析機解偏微分方程和用模擬機解決一般科學計算問題時,人們逐漸認識到模擬機在通用性和精確度等方面的局限性,並將主要精力轉向了數字計算機。
電子數字計算機問世以後,模擬計算機仍然繼續有所發展,並且與數字計算機相結合而產生了混合式計算機。模擬機和混合機已發展成為現代計算機的特殊品種,即用在特定領域的高效信息處理工具或模擬工具。
20世紀中期以來,計算機一直處於高速度發展時期,計算機由僅包含硬體發展到包含硬體、軟體和固件三類子系統的計算機系統。計算機系統的性能—價格比,平均每10年提高兩個數量級。計算機種類也一再分化,發展成微型計算機、小型計算機、通用計算機(包括巨型、大型和中型計算機),以及各種專用機(如各種控制計算機、模擬—數字混合計算機)等。
計算機器件從電子管到晶體管,再從分立元件到集成電路以至微處理器,促使計算機的發展出現了三次飛躍。
在電子管計算機時期(1946~1959),計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時,主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型,通常按此對計算機進行分類。
到了晶體管計算機時期(1959~1964),主存儲器均採用磁心存儲器,磁鼓和磁碟開始用作主要的輔助存儲器。不僅科學計算用計算機繼續發展,而且中、小型計算機,特別是廉價的小型數據處理用計算機開始大量生產。
1964年,在集成電路計算機發展的同時,計算機也進入了產品系列化的發展時期。半導體存儲器逐步取代了磁心存儲器的主存儲器地位,磁碟成了不可缺少的輔助存儲器,並且開始普遍採用虛擬存儲技術。隨著各種半導體只讀存儲器和可改寫的只讀存儲器的迅速發展,以及微程序技術的發展和應用,計算機系統中開始出現固件子系統。
20世紀70年代以後,計算機用集成電路的集成度迅速從中小規模發展到大規模、超大規模的水平,微處理器和微型計算機應運而生,各類計算機的性能迅速提高。隨著字長4位、8位、16位、32位和64位的微型計算機相繼問世和廣泛應用,對小型計算機、通用計算機和專用計算機的需求量也相應增長了。
微型計算機在社會上大量應用後,一座辦公樓、一所學校、一個倉庫常常擁有數十台以至數百台計算機。實現它們互連的局部網隨即興起,進一步推動了計算機應用系統從集中式系統向分布式系統的發展。
在電子管計算機時期,一些計算機配置了匯編語言和子程序庫,科學計算用的高級語言FORTRAN初露頭角。在晶體管計算機階段,事務處理的COBOL語言、科學計算機用的ALGOL語言,和符號處理用的LISP等高級語言開始進入實用階段。操作系統初步成型,使計算機的使用方式由手工操作改變為自動作業管理。
進入集成電路計算機發展時期以後,在計算機中形成了相當規模的軟體子系統,高級語言種類進一步增加,操作系統日趨完善,具備批量處理、分時處理、實時處理等多種功能。資料庫管理系統、通信處理程序、網路軟體等也不斷增添到軟體子系統中。軟體子系統的功能不斷增強,明顯地改變了計算機的使用屬性,使用效率顯著提高。
在現代計算機中,外圍設備的價值一般已超過計算機硬體子系統的一半以上,其技術水平在很大程度上決定著計算機的技術面貌。外圍設備技術的綜合性很強,既依賴於電子學、機械學、光學、磁學等多門學科知識的綜合,又取決於精密機械工藝、電氣和電子加工工藝以及計量的技術和工藝水平等。
外圍設備包括輔助存儲器和輸入輸出設備兩大類。輔助存儲器包括磁碟、磁鼓、磁帶、激光存儲器、海量存儲器和縮微存儲器等;輸入輸出設備又分為輸入、輸出、轉換、、模式信息處理設備和終端設備。在這些品種繁多的設備中,對計算機技術面貌影響最大的是磁碟、終端設備、模式信息處理設備和轉換設備等。
新一代計算機是把信息採集存儲處理、通信和人工智慧結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理,而且能面向知識處理,具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力,將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。
C. Linux文件系統的演變
說起文件系統的演變與發展,不得不從最早期的 Minix 操作系統開始說起。
Minix(MINI-UNIX) 是早期的一個迷你版本的 「類UNIX操作系統」 ,由荷蘭阿姆斯特丹自由大學計算機科學系的塔能鮑姆教授自行開發的可以與UNIX操作系統兼容的一個操作系統,因其小型,該操作系統被命名為 MINIX 。
MINIX 系統在設計之初,採用程序模塊化的思想,將一眾程序放在用戶空間運行,而不是在操作系統的內核中運行。如 「文件系統」 和 「存儲器管理」 等程序均是如此。
受 MINIX 操作系統的影響,早期的Linux操作系統也曾採用由塔能鮑姆教授開發的MINIX的文件系統。
然而,不只因為早期的 MINIX 操作系統並為真正意義上的開源軟體(在保護著作的前提下進行收費),而且基於 MINIX 的內部使用16位的偏移量,使文件系統能夠支持的最大空間只有64MB,支持的最大文件名為14字元,導致後來 Linux 操作系統轉而開發出了 ext(Extended File System) 第一代可擴展文件系統。
ext(Extended File System) 為Linux系統最早的擴展文件系統,採用 「UNIX文件系統」 的元數據結構,克服了 「MINIX」 操作系統性能不佳的問題。
ext 文件系統採用 虛擬文件系統(VFS) ,最大可支持2GB的文件系統。與 MINIX 文件系統不同的是, ext 可以使用最高2GB的存儲空間並同時處理255個字元的文件名。
但,在 ext 文件系統中,文件創建時生成的 inode 信息是不變的,這導致文件發生修改後 inode 中儲存的文件時間戳並不會發生變化;而且 ext 並不會為文件妥善分配空間,磁碟上的多個文件四散分布,嚴重製約了文件系統的性能。
ext 文件系統推出後不久,其開發者便意識到 ext 文件系統中存在很大缺陷( inode不變性 和 文件空間碎片化 ),並在一年後推出了 ext2 (Second Extened File System) 第二代擴展文件系統,用來代替 ext 文件系統。
ext2 吸取了 「UNIX文件系統」 的眾多優點,並且因其良好的可擴展性( 為系統在磁碟上存儲的數據結構預留了很多空間提供給開發者使用 ),在20世紀90年代眾多文件系統中脫穎而出。
眾多新的特性, POSIX(可移植操作系統介面) 、 訪問控製表 等都是在這一代擴展文件系統上實現的。直至今天, POSIX 仍被眾多操作系統所沿用。
不僅如此, ext2 還在 ext 的基礎上進行了完善,能夠最大支持的單個文件達到 2TB。
ext2 文件系統與20世紀90年代的眾多文件系統一樣,將數據寫入到磁碟的過程中如果發生系統奔潰或斷電,極容易導致文件損壞或丟失。
正是因為類似 ext2 等同時期的一眾文件系統,在遭遇系統奔潰或斷電時會出現文件損壞或丟失。盡管 ext2 文件系統擁有開機後對文件系統中文件的一致性校驗,但校驗的過程極為耗時,且校驗的過程中,操作系統上的任何卷組都是不可訪問的。
然而 ext2 遺留的問題在 ext3(Third Extended File System) 中得到了解決。
ext3 文件系統採用日誌記錄的方式,記錄下了操作系統運行中的所有事件,這意味著即便遇到操作系統非正常關機後也無須對文件系統進行校驗,從而防止了文件系統中數據丟失的可能。
盡管 ext3 使用日誌系統進行記錄文件系統的變化,但這並沒有影響 ext3 文件系統處理數據的速度。基於日誌系統在磁碟上的優化,在 ext3 中數據的傳輸效率是高於 ext2 的,並且可以通過重新設置日誌的級別來提升文件系統的性能。
其次, ext3 在設計之初就吸收了 ext2 的很多思想,這使得 ext2 文件系統遷移到 ext3 變得極為便利。事實上, ext3 可以在從 ext2 遷移 ext3 的過程中,無須進行文件系統資料的備份,且無須擔心升級後的數據恢復問題。
也正是因為 ext3 設計之初沿用了眾多 ext2 的功能,這使得 ext3 缺乏變通。例如, 「inode的動態分配」 和 「可變塊大小」 等問題並沒有得到解決。不僅如此, ext3 文件系統在被掛載為寫入時,無法對文件系統進行完整性校驗。
第四代擴展文件系統( Fourth Extended File System, ext4 ) 是繼 ext3 文件系統的後續版本,不僅支持 ext3 的日誌文件體系 ,同樣支持 大文件系統 ,不僅提高了文件系統對於存儲碎片化的抵抗,而且改進了 inode固一化 的問題。
同時, ext4 文件系統在開發之初就考慮到很多問題,對眾多問題的優化和改進也使得 ext4 擁有了眾多新的特性。例如, 大文件系統 、 使用Extent文件存儲的方式 、 預分配空間 、 延遲文件獲取空間的時間 、 突破原有子目錄限制 、 增加日誌校驗和 、 在線整理磁碟 、 文件系統快速檢查 、 向下兼容其他ext文件系統`。
時至今天, ext4 文件系統已經成為Linux發行版默認使用的文件系統。
與 ext2 文件系統同一時期出現的,還有 xfs 文件系統。 xfs 文件系統是高性能的文件系統,最早在 IRIX 操作系統上開發,後期被移植到 Linux 操作系統上。現在所有的 Linux發行版 都支持 xfs 的使用。
相比 32位 Linux 的操作系統來說,64位 xfs 的文件系統能夠支持的單個文件系統要遠遠超出 32位 操作系統。
xfs 對文件系統元數據提供了日誌支持,當文件系統發生變化後,總是會保證源數據在數據塊寫入磁碟之前被寫入日誌中,磁碟中有一處緩沖區專門用來存放日誌,從而不會影響正常的文件系統。
xfs 同樣支持 「條帶化分配」 。在條帶化RAID陣列上創建 xfs 文件系統時,可以指定 條帶化數據單元。通過配置條帶化單元,使 數據分配、inode分配、日誌等與RAID條帶單元對齊,來提高文件系統的性能。
與 ext4 文件系統不同的是, xfs 文件系統還支持在線恢復。 xfs 文件系統提供了 xfsmp 和 xfsrestore 工具協助備份 xfs 文件系統中的數據。
以下為各文件系統的出現時間及特性:
參考自: https://zh.wikipedia.org/wiki/Ext4
D. 電腦的發展史是什麼
電腦的發展史是:
計算工具的演化經歷了由簡單到復雜、從低級到高級的不同階段,例如從「結繩記事」中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用,同時也啟發了現代電子計算機的研製思想。
1889年,美國科學家赫爾曼·何樂禮研製出以電力為基礎的電動製表機,用以儲存計算資料。
1930年,美國科學家范內瓦·布希造出世界上首台模擬電子計算機。
1946年2月14日,由美國軍方定製的世界上第一台電子計算機「電子數字積分計算機」在美國賓夕法尼亞大學問世了。ENIAC是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研製成的,這台計算器使用了17840支電子管,大小為80英尺×8英尺,重達28t(噸),功耗為170kW,其運算速度為每秒5000次的加法運算,造價約為487000美元。
ENIAC的問世具有劃時代的意義,表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡,計算機技術以驚人的速度發展,沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增長6個數量級。
電腦的發展趨勢:
隨著科技的進步,各種計算機技術、網路技術的飛速發展,計算機的發展已經進入了一個快速而又嶄新的時代,計算機已經從功能單一、體積較大發展到了功能復雜、體積微小、資源網路化等。
計算機的未來充滿了變數,性能的大幅度提高是不可置疑的,而實現性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提升並不是計算機發展的唯一路線,計算機的發展還應當變得越來越人性化,同時也要注重環保等等。
計算機從出現至今,經歷了機器語言、程序語言、簡單操作系統和Linux、Macos、Windows等現代操作系統四代,運行速度也得到了極大的提升,第四代計算機的運算速度已經達到幾十億次每秒。
計算機也由原來的僅供軍事科研使用發展到人人擁有,計算機強大的應用功能,產生了巨大的市場需要,未來計算機性能應向著微型化、網路化、智能化和巨型化的方向發展。
E. 電腦的操作系統有那些
1、純DOS系統,包括C-DOS、M-DOS、S-DOS、MS-DOS等。
2、WINDOWS系統,包括WIN7、WIN8、XP、WIN95、WIN98、WIN2000等。
3、LINUX系統,包括紅帽、紅旗、CentOS、Ubuntu等。
4、MAC OSX系統,基於UNIX系統開發,蘋果電腦專用系統。
5、chrome os系統,谷歌基本Linux系統開發的開源操作系統。
6、UNIX操作系統,包括AIX、HP-UX、 Solaris 、IRIX、Xenix等。
電腦使用注意事項
建議用戶需要注意電腦的上電、關機順序,開機順序:先開電源開關,再開顯示器,最後開電腦主機。
關機順序:先關閉所有電腦運行的程序,再關閉電腦主機,然後關閉電腦顯示器,最後關閉電源開關
不要在帶電的情況下插撥任何與主機、外設相連的設備、插頭、板卡等,在電腦工作時,不得隨意搬動、移動和振動機器。
F. 電腦最早的操作系統
1. 1985年Windows 1.0正式推出,相信一些老一輩計算機使用者應該熟悉吧!
2. 1987年10月推出Windows 2.0,比 Windows 1.0版有了不少進步,但自身不完善,效果不好。
3. 1990年5月Windows 3.0 版推出,期間微軟繼2.0後還有代號為286、386兩款系統,但因其自身原因,一直沒有得到人們的注意。直到3.0的出現才改觀了這種局面,Windows逐漸占據了個人電腦系統,3.0也首次加入了多媒體,被輿為"多媒體的DOS"。
4. 1992年Windows 3.1發布,該系統修改了3.0的一些不足,並提供了更完善的多媒體功能。Windows系統開始流行起來。
5. 1993年11月Windows 3.11發布,革命性的加入了網路功能和即插即用技術。
6. 1994年Windows 3.2發布,這也是Windows系統第一次有了中文版!在我國得到了較為廣泛的應用。
7. 1995年8月24日Windows 95發布,Windows系統發生了質的變化,具有了全新的面貌和強大的功能,DOS時代走下舞台。95標明了一個"開始"按鈕的介紹以及桌面個人電腦桌面上的工具條,這一直保留到現在視窗後來所有的產品中。
8. 1996年8月24日Windows NT4.0發布,在93、94年微軟都相繼發布了3.1、3.5等版NT系統。主要面向伺服器市場。
9. 1998年6月25日Windows98發布,基於Windows 95上,改良了硬體標準的支持,例如MMX和AGP。其它特性包括對FAT32文件系統的支持、多顯示器、Web TV的支持和整合到Windows圖形用戶界面的Internet Explorer。Windows 98 SE(第二版)發行於1999Internet Explorer 5、Windows Netmeeting。98是一個成功的產品,以至於現在仍有眾多用戶使用。
10. 2000年9月14日Windows Me(又稱Windows千禧版)發布,集成了Internet Explorer 5.5和Windows Media Player 7,系統還原功能則是它的另一個亮點。
11. 2000年12月19日Windows 2000(又稱Win NT5.0)發布,一共四個版本:Professional、Server、Advanced Server和Datacenter Server。
12. 2001年10月25日Windows XP發布,Windows XP是基於Windows 2000代碼的產品,同時擁有一個新的用戶圖形界面(叫做月神Luna),它包括了一些細微的修改。集成了防火牆、媒體播放器(Windows Media Player),即時通訊軟體(Windows Messenger),以及它與Microsoft Pasport網路服務的緊密結合。是目前操作系統使用率最高的一個系統。
13. 2003年4月底Windows 2003發布,是目前微軟最新的伺服器操作系統,算是2000的一個升級。
14. Longhorn是微軟公司下一版本Microsoft Windows操作系統的開發代號。它是繼Windows XP和Windows Server 2003之後的又一重要的操作系統。該系統帶有許多新的特性和技術,已於2007年。就是現在的vista