智能化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)客戶至上

    由數(shù)據(jù)流來(lái)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)以及按歸約式控制驅(qū)動(dòng)和按需求驅(qū)動(dòng)的高度并行計(jì)算機(jī)，都是有發(fā)展前途的非諾依曼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)約每3～5年更新一次，性能價(jià)格比成十倍地提高，體積大幅度減小。超大規(guī)模集成電路技術(shù)將繼續(xù)快速發(fā)展，并對(duì)各類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均產(chǎn)生巨大而又深刻的影響。32位微型機(jī)已出現(xiàn)，64位微型機(jī)也已經(jīng)問世，單片上做1000萬(wàn)個(gè)元件已為時(shí)不遠(yuǎn)。比半導(dǎo)體集成電路快10～100倍的器件，如砷化鎵、高電子遷移率器件、約瑟夫遜結(jié)、光元件等的研究將會(huì)有重要成果。提高組裝密度和縮短互連線的微組裝技術(shù)是新一代計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。光纖通信將大量應(yīng)用。各種高速智能化外部設(shè)備不斷涌現(xiàn)，光盤的問世將使輔助海量存儲(chǔ)器面目一新。多處理機(jī)系統(tǒng)、多機(jī)系統(tǒng)、分布處理系統(tǒng)將是引人注目的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。軟件硬化（稱固件）是發(fā)展趨勢(shì)。新型非諾伊曼機(jī)、推理計(jì)算機(jī)、知識(shí)庫(kù)計(jì)算機(jī)等已開始實(shí)際使用。軟件開發(fā)將擺脫落后低效狀態(tài)。軟件工程正在深入發(fā)展。軟件生產(chǎn)正向工程化、形式化、自動(dòng)化、模塊化、集成化方向發(fā)展。新的高級(jí)語(yǔ)言如邏輯型語(yǔ)言、函數(shù)型語(yǔ)言和人工智能的研究將使人－機(jī)接口簡(jiǎn)單自然（能直接看、聽、說(shuō)、畫）。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將大為發(fā)展。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是能進(jìn)行精確、快速的計(jì)算和判斷，而且通用性好，使用容易，還能聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。智能化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)客戶至上

    其運(yùn)算處理的數(shù)據(jù)，是用離散數(shù)字量表示的。而模擬計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理的數(shù)據(jù)是用連續(xù)模擬量表示的。模擬機(jī)和數(shù)字機(jī)相比較，其速度快、與物理設(shè)備接口簡(jiǎn)單，但精度低、使用困難、穩(wěn)定性和可靠性差、價(jià)格昂貴。故模擬機(jī)已趨淘汰，在要求響應(yīng)速度快，但精度低的場(chǎng)合尚有應(yīng)用。把二者優(yōu)點(diǎn)巧妙結(jié)合而構(gòu)成的混合型計(jì)算機(jī)，尚有一定的生命力。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是能進(jìn)行精確、快速的計(jì)算和判斷，而且通用性好，使用容易，還能聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。①計(jì)算：一切復(fù)雜的計(jì)算，幾乎都可用計(jì)算機(jī)通過算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。②判斷：計(jì)算機(jī)有判別不同情況、選擇作不同處理的能力，故可用于管理、控制、對(duì)抗、決策、推理等領(lǐng)域。③存儲(chǔ)：計(jì)算機(jī)能存儲(chǔ)巨量信息。④精確：只要字長(zhǎng)足夠，計(jì)算精度理論上不受限制。⑤快速：計(jì)算機(jī)一次操作所需時(shí)間已小到以納秒計(jì)。⑥通用：計(jì)算機(jī)是可編程的，不同程序可實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。⑦易用：豐富的高性能軟件及智能化的人-機(jī)接口，**方便了使用。⑧聯(lián)網(wǎng)：多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能超越地理界限，借助通信網(wǎng)絡(luò)，共享遠(yuǎn)程信息與軟件資源。算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。內(nèi)核是硬件系統(tǒng)，是進(jìn)行信息處理的實(shí)際物理裝置。外層是使用計(jì)算機(jī)的人，即用戶。智能化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)客戶至上數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序以及數(shù)據(jù)庫(kù)、目錄、系統(tǒng)緩沖區(qū)等。

    人與硬件系統(tǒng)之間的接口界面是軟件系統(tǒng)，它大致可分為系統(tǒng)軟件、支援軟件和應(yīng)用軟件三層。硬件硬件系統(tǒng)主要由**處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出控制系統(tǒng)和各種外部設(shè)備組成。**處理器是對(duì)信息進(jìn)行高速運(yùn)算處理的主要部件，其處理速度可達(dá)每秒幾億次以上操作。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)和文件，常由快速的內(nèi)存儲(chǔ)器（容量可達(dá)數(shù)百兆字節(jié)，甚至數(shù)G字節(jié)）和慢速海量外存儲(chǔ)器（容量可達(dá)數(shù)十G或數(shù)百G以上）組成。各種輸入輸出外部設(shè)備是人機(jī)間的信息轉(zhuǎn)換器，由輸入-輸出控制系統(tǒng)管理外部設(shè)備與主存儲(chǔ)器(**處理器)之間的信息交換。軟件軟件分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件由操作系統(tǒng)、實(shí)用程序、編譯程序等組成。操作系統(tǒng)實(shí)施對(duì)各種軟硬件資源的管理控制。實(shí)用程序是為方便用戶所設(shè)，如文本編輯等。編譯程序的功能是把用戶用匯編語(yǔ)言或某種高級(jí)語(yǔ)言所編寫的程序，翻譯成機(jī)器可執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言程序。支撐軟件有接口軟件、工具軟件、環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)等，它能支持用機(jī)的環(huán)境，提供軟件研制工具。支撐軟件也可認(rèn)為是系統(tǒng)軟件的一部分。應(yīng)用軟件是用戶按其需要自行編寫的程序，它借助系統(tǒng)軟件和支援軟件來(lái)運(yùn)行，是軟件系統(tǒng)的外層計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可按系統(tǒng)的功能、性能或體系結(jié)構(gòu)分類。

    發(fā)展歷史：下面我們結(jié)合計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史來(lái)回顧一下操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程。1、超前代計(jì)算機(jī)（1945-1955）：真空管和插件板40年代中期，美國(guó)哈佛大學(xué)、普林斯頓高等研究院、賓夕法尼亞大學(xué)的一些人使用數(shù)萬(wàn)個(gè)真空管，構(gòu)建了世界上超前臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。開啟計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史。這個(gè)時(shí)期的機(jī)器需要一個(gè)小組專門設(shè)計(jì)、制造、編程、操作、維護(hù)每臺(tái)機(jī)器。程序設(shè)計(jì)使用機(jī)器語(yǔ)言，通過插板上的硬連線來(lái)控制其基本功能。這個(gè)時(shí)候處于計(jì)算機(jī)發(fā)展的初階段，連程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都還沒有出現(xiàn)，操作系統(tǒng)更是聞所未聞。2、第二代計(jì)算機(jī)（1955-1965）：晶體管和批處理系統(tǒng)這個(gè)時(shí)期計(jì)算機(jī)越來(lái)越可靠，已從研究院中走出來(lái)，走進(jìn)了商業(yè)應(yīng)用。但這個(gè)時(shí)期的計(jì)算機(jī)主要完成各種科學(xué)計(jì)算，需要專門的操作人員維護(hù)，并且需要針對(duì)每次的計(jì)算任務(wù)進(jìn)行編程。第二代計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)與工程計(jì)算。使用FORTRAN與匯編語(yǔ)言編寫程序。在后期出現(xiàn)了操作系統(tǒng)的雛形：FMS（FORTRAN監(jiān)控系統(tǒng)）和IBMSYS（IBM為7094機(jī)配備的操作系統(tǒng)）。3、第三代計(jì)算機(jī)（1965-1980）：集成電路芯片和多道程序60年代初，計(jì)算機(jī)廠商根據(jù)不同的應(yīng)用分成了兩個(gè)計(jì)算機(jī)系列，一個(gè)針對(duì)科學(xué)計(jì)算，一個(gè)針對(duì)商業(yè)應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入。并對(duì)各類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均產(chǎn)生巨大而又深刻的影響。

    對(duì)統(tǒng)一兩種應(yīng)用的計(jì)算機(jī)需求出現(xiàn)了。這時(shí)IBM公司試圖通過引入System/360來(lái)解決這個(gè)問題。與這個(gè)計(jì)劃配套，IBM公司組織了OS/360操作系統(tǒng)的開發(fā)，然后復(fù)雜的需求，以及當(dāng)時(shí)軟件工程水平低下使得OS/360的開發(fā)工作陷入了歷史以來(lái)可怕的“軟件開發(fā)泥潭”，誕生了的失敗論著----《神秘的人月》。雖然這個(gè)開發(fā)計(jì)劃失敗了，但是這個(gè)愿望卻成為了計(jì)算機(jī)廠商的目標(biāo)。此時(shí)，MIT、BellLab（貝爾實(shí)驗(yàn)室）和通用電氣公司決定開發(fā)一種“公用計(jì)算機(jī)服務(wù)系統(tǒng)”----MULTICS，希望其能同時(shí)支持?jǐn)?shù)百名分時(shí)用戶的一種機(jī)器。結(jié)果這個(gè)計(jì)劃的研制難度超出了所有人的預(yù)料，后這個(gè)系統(tǒng)也以失敗結(jié)束。不過，MULTICS的思想?yún)s為后來(lái)的操作系統(tǒng)很多提示。20世紀(jì)60年代未，一位貝爾實(shí)驗(yàn)室曾參加過MULTICS研制工作的計(jì)算機(jī)科學(xué)家KenThompson，在一臺(tái)無(wú)人使用的PDP-7機(jī)器上開發(fā)出了一套簡(jiǎn)化的、單用戶版的MULTICS。后來(lái)導(dǎo)致了UNIX操作系統(tǒng)的誕生。UNIX操作系統(tǒng)主導(dǎo)了小型機(jī)、工作站以及其他市場(chǎng)。也是至今有影響力的操作系統(tǒng)之一，而Linux也是UNIX系統(tǒng)的一種衍生，下一講我們將專門介紹一下UNIX的發(fā)展歷史。4、第四代計(jì)算機(jī)（1980-今）：個(gè)人計(jì)算機(jī)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展。性能價(jià)格比成十倍地提高，體積大幅度減小。品質(zhì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)一體化

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可按系統(tǒng)的功能、性能或體系結(jié)構(gòu)分類。智能化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)客戶至上

    它們用重疊原理，用流水線方式加工向量各元素，具有高加工速率。并行處理機(jī)是單指令流多數(shù)據(jù)流(SIMD)的，它利用并行原理，重復(fù)設(shè)置多個(gè)處理部件，同時(shí)并行處理向量各元素來(lái)獲得高速度(見并行處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng))。流水和并行技術(shù)還可結(jié)合，如重復(fù)設(shè)置多個(gè)流水部件，并行工作，以獲得更高性能。研究并行算法是發(fā)揮這類處理機(jī)效率的關(guān)鍵。在高級(jí)程序語(yǔ)言中相應(yīng)地?cái)U(kuò)充向量語(yǔ)句，可有效地組織向量運(yùn)算；或設(shè)有向量識(shí)別器，自動(dòng)識(shí)別源程序中的向量成分。一臺(tái)普通主機(jī)(標(biāo)量機(jī))配一臺(tái)數(shù)組處理器（作高速向量運(yùn)算的流水線機(jī)），構(gòu)成主副機(jī)系統(tǒng)，可**提高系統(tǒng)的處理能力，且性能價(jià)格比高，應(yīng)用相當(dāng)普遍。④多處理機(jī)與多機(jī)系統(tǒng)、分布處理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)：多處理機(jī)與多機(jī)系統(tǒng)是進(jìn)一步發(fā)展并行技術(shù)的必由之路，是巨型、大型機(jī)主要發(fā)展方向。它們是多指令流多數(shù)據(jù)流(MIMD)系統(tǒng)，各機(jī)處理各自的指令流(進(jìn)程)，相互通信，聯(lián)合解決大型問題。它們比并行處理機(jī)有更高的并行級(jí)別，潛力大，靈活性好。用大量廉價(jià)微型機(jī)，通過互連網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成系統(tǒng)，以獲得高性能，是研究多處理機(jī)與多機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)方向。多處理機(jī)與多機(jī)系統(tǒng)要求在更高級(jí)別（進(jìn)程）上研究并行算法，高級(jí)程序語(yǔ)言提供并發(fā)、同步進(jìn)程的手段。智能化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)客戶至上

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