智能化計算機系統服務客戶至上

    由數據流來驅動的數據流計算機以及按歸約式控制驅動和按需求驅動的高度并行計算機，都是有發展前途的非諾依曼計算機系統。計算機系統約每3～5年更新一次，性能價格比成十倍地提高，體積大幅度減小。超大規模集成電路技術將繼續快速發展，并對各類計算機系統均產生巨大而又深刻的影響。32位微型機已出現，64位微型機也已經問世，單片上做1000萬個元件已為時不遠。比半導體集成電路快10～100倍的器件，如砷化鎵、高電子遷移率器件、約瑟夫遜結、光元件等的研究將會有重要成果。提高組裝密度和縮短互連線的微組裝技術是新一代計算機的關鍵技術之一。光纖通信將大量應用。各種高速智能化外部設備不斷涌現，光盤的問世將使輔助海量存儲器面目一新。多處理機系統、多機系統、分布處理系統將是引人注目的系統結構。軟件硬化（稱固件）是發展趨勢。新型非諾伊曼機、推理計算機、知識庫計算機等已開始實際使用。軟件開發將擺脫落后低效狀態。軟件工程正在深入發展。軟件生產正向工程化、形式化、自動化、模塊化、集成化方向發展。新的高級語言如邏輯型語言、函數型語言和人工智能的研究將使人－機接口簡單自然（能直接看、聽、說、畫）。數據庫技術將大為發展。計算機系統的特點是能進行精確、快速的計算和判斷，而且通用性好，使用容易，還能聯成網絡。智能化計算機系統服務客戶至上

    其運算處理的數據，是用離散數字量表示的。而模擬計算機運算處理的數據是用連續模擬量表示的。模擬機和數字機相比較，其速度快、與物理設備接口簡單，但精度低、使用困難、穩定性和可靠性差、價格昂貴。故模擬機已趨淘汰，在要求響應速度快，但精度低的場合尚有應用。把二者優點巧妙結合而構成的混合型計算機，尚有一定的生命力。計算機系統的特點是能進行精確、快速的計算和判斷，而且通用性好，使用容易，還能聯成網絡。①計算：一切復雜的計算，幾乎都可用計算機通過算術運算和邏輯運算來實現。②判斷：計算機有判別不同情況、選擇作不同處理的能力，故可用于管理、控制、對抗、決策、推理等領域。③存儲：計算機能存儲巨量信息。④精確：只要字長足夠，計算精度理論上不受限制。⑤快速：計算機一次操作所需時間已小到以納秒計。⑥通用：計算機是可編程的，不同程序可實現不同的應用。⑦易用：豐富的高性能軟件及智能化的人-機接口，**方便了使用。⑧聯網：多個計算機系統能超越地理界限，借助通信網絡，共享遠程信息與軟件資源。算機系統的層次結構。內核是硬件系統，是進行信息處理的實際物理裝置。外層是使用計算機的人，即用戶。智能化計算機系統服務客戶至上數據庫管理系統程序、應用程序以及數據庫、目錄、系統緩沖區等。

    人與硬件系統之間的接口界面是軟件系統，它大致可分為系統軟件、支援軟件和應用軟件三層。硬件硬件系統主要由**處理器、存儲器、輸入輸出控制系統和各種外部設備組成。**處理器是對信息進行高速運算處理的主要部件，其處理速度可達每秒幾億次以上操作。存儲器用于存儲程序、數據和文件，常由快速的內存儲器（容量可達數百兆字節，甚至數G字節）和慢速海量外存儲器（容量可達數十G或數百G以上）組成。各種輸入輸出外部設備是人機間的信息轉換器，由輸入-輸出控制系統管理外部設備與主存儲器(**處理器)之間的信息交換。軟件軟件分為系統軟件、支撐軟件和應用軟件。系統軟件由操作系統、實用程序、編譯程序等組成。操作系統實施對各種軟硬件資源的管理控制。實用程序是為方便用戶所設，如文本編輯等。編譯程序的功能是把用戶用匯編語言或某種高級語言所編寫的程序，翻譯成機器可執行的機器語言程序。支撐軟件有接口軟件、工具軟件、環境數據庫等，它能支持用機的環境，提供軟件研制工具。支撐軟件也可認為是系統軟件的一部分。應用軟件是用戶按其需要自行編寫的程序，它借助系統軟件和支援軟件來運行，是軟件系統的外層計算機系統可按系統的功能、性能或體系結構分類。

    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、超前代計算機（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，構建了世界上超前臺電子計算機。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、制造、編程、操作、維護每臺機器。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。這個時候處于計算機發展的初階段，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，并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于科學與工程計算。使用FORTRAN與匯編語言編寫程序。在后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）：集成電路芯片和多道程序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。并對各類計算機系統均產生巨大而又深刻的影響。

    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，然后復雜的需求，以及當時軟件工程水平低下使得OS/360的開發工作陷入了歷史以來可怕的“軟件開發泥潭”，誕生了的失敗論著----《神秘的人月》。雖然這個開發計劃失敗了，但是這個愿望卻成為了計算機廠商的目標。此時，MIT、BellLab（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。結果這個計劃的研制難度超出了所有人的預料，后這個系統也以失敗結束。不過，MULTICS的思想卻為后來的操作系統很多提示。20世紀60年代未，一位貝爾實驗室曾參加過MULTICS研制工作的計算機科學家KenThompson，在一臺無人使用的PDP-7機器上開發出了一套簡化的、單用戶版的MULTICS。后來導致了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。性能價格比成十倍地提高，體積大幅度減小。品質計算機系統服務一體化

計算機系統可按系統的功能、性能或體系結構分類。智能化計算機系統服務客戶至上

    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。并行處理機是單指令流多數據流(SIMD)的，它利用并行原理，重復設置多個處理部件，同時并行處理向量各元素來獲得高速度(見并行處理計算機系統)。流水和并行技術還可結合，如重復設置多個流水部件，并行工作，以獲得更高性能。研究并行算法是發揮這類處理機效率的關鍵。在高級程序語言中相應地擴充向量語句，可有效地組織向量運算；或設有向量識別器，自動識別源程序中的向量成分。一臺普通主機(標量機)配一臺數組處理器（作高速向量運算的流水線機），構成主副機系統，可**提高系統的處理能力，且性能價格比高，應用相當普遍。④多處理機與多機系統、分布處理系統和計算機網：多處理機與多機系統是進一步發展并行技術的必由之路，是巨型、大型機主要發展方向。它們是多指令流多數據流(MIMD)系統，各機處理各自的指令流(進程)，相互通信，聯合解決大型問題。它們比并行處理機有更高的并行級別，潛力大，靈活性好。用大量廉價微型機，通過互連網絡構成系統，以獲得高性能，是研究多處理機與多機系統的一個方向。多處理機與多機系統要求在更高級別（進程）上研究并行算法，高級程序語言提供并發、同步進程的手段。智能化計算機系統服務客戶至上

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