嵌入式系統(tǒng)歷史與現(xiàn)代特征《嵌入式系統(tǒng)原理》

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,10/3/2007,Lecture2:嵌入式系統(tǒng)歷史與現(xiàn)代特征,嵌入式系統(tǒng)原理,嵌入式系統(tǒng)原理,第一章嵌入式系統(tǒng)歷史與現(xiàn)代特征,,,主要內(nèi)容,1.1、嵌入式產(chǎn)品世界,,1.2、嵌入式系統(tǒng)與相關(guān)領(lǐng)域的歷史,,1.3、危機與發(fā)展特征,,1.4 、嵌入式系統(tǒng)定義,,,1.嵌入式產(chǎn)品世界,,從現(xiàn)實世界,,獲取信息,year,數(shù)據(jù)存儲,同產(chǎn)品交互,Mainframe,Minicomputer,Workstation,PC,Laptop,PDA,log (people per computer),,,15

2、,,13,,14,,6,,,,5,,`,,,,15,,11,,8,,,,Mote Layout,12,,9,,,,Condition-Based,,Maintenance,Intel,,Research,環(huán)境監(jiān)測,,房屋測量,,航空應用,,1.2 相關(guān)歷史,,計算,機器,計算理論,系統(tǒng)論,信息論,控制論,計算機,自動化,通訊,融合：嵌入式系統(tǒng),手腳,眼耳,智力,,公元前3000年的古埃及人用結(jié)繩來記錄土地面積和收獲的谷物。,,,,,進制計數(shù)法有許多種，人們最常用的是十進制，而古代瑪雅人則使用二十進制。,,計算溯源,計算與計算機,,,,,公元前2000年的美索不達米亞人用泥板計數(shù)，這塊泥板上

3、的楔形文字代表25。,,,,,,最古老的計算工具：算籌,我國春秋時期出現(xiàn)的算籌是世界上最古老的計算工具。計算的時候擺成縱式和橫式兩種數(shù)字，按照縱橫相間的原則表示任何自然數(shù)，從而進行加、減、乘、除、開方以及其它的代數(shù)計算。負數(shù)出現(xiàn)后，算籌分紅黑兩種，紅籌表示正數(shù)，黑籌表示負數(shù)。這種運算工具和運算方法，在當時世界上是獨一無二的。,,據(jù)《漢書·律歷志》記載：算籌是圓形竹棍，它長23.86厘米、橫截面直徑是0.23厘米。到公元六、七世紀的隋朝，算籌長度縮短，圓棍改成方的或扁的。根據(jù)文獻記載，算籌除竹籌外，還有木籌、鐵籌、玉籌和牙籌。,,計算與計算機,,,,,,,中國人發(fā)明算盤,隨著計算技術(shù)的發(fā)展，在求

4、解一些更復雜的數(shù)學問題時，算籌顯得越來越不方便了。于是在大約六、七百年前，中國人發(fā)明了算盤，它結(jié)合了十進制計數(shù)法和一整套計算口訣并一直沿用至今，被許多人看作是最早的數(shù)字計算機。,,,,,,算籌與圓周率,算籌為人類文明做出過巨大貢獻，我國古代著名的數(shù)學家祖沖之，就是借助算籌計算出圓周率的值介于3.1415926和3.1415927之間；中國古代的天文學家也運用算籌，總結(jié)出了精密的天文歷法。,,計算與計算機,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,達·芬奇,歐洲文藝復興時期的偉人達·芬奇是一位曠世奇才，他在科學方面的造詣絲毫不亞于其藝術(shù)成就，他很早就提出過計算工具的設想。后人在達·芬奇的

5、手稿中，發(fā)現(xiàn)了關(guān)于機械式計算工具設計方案的記錄。,,后人根據(jù)達芬奇的手稿仿制出了機械式計算器。,,計算與計算機,,,,,,,,,,,岡特計算尺,1621年，英國人岡特發(fā)明計算尺，這是世界上最早的模擬計算工具。17世紀的文獻詳細記載了岡特發(fā)明這種計算工具的過程。,,,?？藸柕碌膭?chuàng)意,德國科學家?？藸柕卤辉S多人認為是世界上真正的第一臺計算機的發(fā)明人，后人在他的手稿中發(fā)現(xiàn)了他對計算機的設計草圖和詳盡的文字描述，并在1960年根據(jù)其方案成功仿制了一臺機械式計算機。,,計算與計算機,,,,,,帕斯卡加法機,1642年，法國數(shù)學家、物理學家和思想家帕斯卡發(fā)明加法機，這是人類歷史上第一臺機械式計算機，其原理

6、對后來的計算機械產(chǎn)生了持久的影響。,,帕斯卡從加法機的成功中得出結(jié)論：人的某些思維過程與機械過程沒有差別，因此可以設想用機械模擬人的思維活動。,,,,,,,,,,,萊布尼茲乘法機,1673年，德國數(shù)學家萊布尼茲發(fā)明乘法機，這是第一臺可以運行完整的四則運算的計算機。萊布尼茲同時還提出了“可以用機械代替人進行繁瑣重復的計算工作”的偉大思想，這一思想至今鼓舞著人們探求新的計算機。,,萊布尼茲因獨立發(fā)明微積分而與牛頓齊名，并被《不列顛百科全書》列為“西方文明最偉大的人之一”。據(jù)記載，萊布尼茲曾把自己的乘法機復制品送給康熙皇帝。,,17世紀中期-19世紀中期先驅(qū)的探索：機械式計算機,,,計算與計算機

7、,,,八卦,萊布尼茲認為，中國的八卦是最早的二進制計數(shù)法。在八卦圖的啟迪下，萊布尼茲系統(tǒng)地提出了二進制運算法則。,,17世紀中期-19世紀中期先驅(qū)的探索：機械式計算機,,,計算與計算機,,,,,,,,,,,巴貝奇差分機,,,1822年，英國數(shù)學家巴貝奇發(fā)明差分機，專門用于航海和天文計算。,,這是最早采用寄存器來存儲數(shù)據(jù)的計算機，體現(xiàn)了早期程序設計思想的萌芽。第一臺差分機從設計到制造完成，花費了整整十年。它可以處理3個5位數(shù)，計算精度達到6位小數(shù)。,,巴貝奇分析機采用了三個具有現(xiàn)代意義的裝置：保存數(shù)據(jù)的寄存器（齒輪式裝置）；從寄存器取出數(shù)據(jù)進行運算的裝置，并且機器的乘法以累次加法來實現(xiàn)；控制

8、操作順序、選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的裝置。,,17世紀中期-19世紀中期先驅(qū)的探索：機械式計算機,,,計算與計算機,,19世紀后期從機械到電的飛躍,,,,,,,,,赫爾曼·霍勒斯博士發(fā)明穿孔卡片，這是電腦軟件的雛形。,,,,,,赫爾曼·霍勒斯制表機,1888年，美國人赫爾曼·霍勒斯發(fā)明了制表機，它采用穿孔卡片進行數(shù)據(jù)處理，并用電氣控制技術(shù)取代了純機械裝置。,,計算與計算機,,,,,1890年，美國人口普查全部采用了霍勒斯制表機。在1900年美國人口普查中，由于采用了制表機，全部統(tǒng)計處理工作只用了1年零7個月時間。,,,,,,,,,,,,,,,從CTR到IBM,霍勒斯于1896年創(chuàng)立了

9、制表機公司，1911年該公司并入CTR（計算制表記錄）公司，這就是著名的IBM公司的前身。1924年，托馬斯·沃森一世把CTR更名為IBM。,,計算與計算機,,,,,,,,,,,,,二極管,1904年，英國人弗萊明發(fā)明真空電子二極管。電子管的誕生，是人類電子文明的起點。,,,,,,三極管,1906年，美國人德弗雷斯特發(fā)明電子三極管，并在研究中發(fā)現(xiàn)，三極管可以通過級聯(lián)使放大倍數(shù)大增，這使得三極管的實用價值大大提高，從而促成了無線電通信技術(shù)的迅速發(fā)展。,,三極管的發(fā)明最初居然被指控為商業(yè)詐騙，并被法官判定為一個“毫無價值的玻璃管”。,,,,朱斯的Z系列計算機,1938年，德國科學家朱斯制造出Z-1

10、計算機，這是第一臺采用二進制的計算機。在接下來的四年中，朱斯先后研制出采用繼電器的Z-2、Z-3和Z-4。,,,,Z-3使用了2600個繼電器，它在1944年美軍對柏林進行的空襲中被炸毀。,,第一臺“巨人”有1500個電子管，5個處理器并行工作，每個處理器每秒處理5000個字母。二戰(zhàn)期間共有10臺“巨人”在英軍服役，平均每小時破譯11份德軍情報。,,,,“巨人”計算機,1943年，英國科學家研制成功第一臺“巨人”計算機，專門用于破譯德軍密碼。“巨人”算不上真正的數(shù)字電子計算機，但在繼電器計算機與現(xiàn)代電子計算機之間起到了橋梁作用。,,計算與計算機,,,,,,艾肯研制MARK-1的靈感來自一個世紀

11、以前巴貝奇留下的思想精華。,,MARK-1外殼用鋼和玻璃制成，長15米，高2.4米，自重31.5噸，使用了15萬個元件和800公里電線，每分鐘進行200次運算。,,計算與計算機,,,,,邏輯代數(shù),早在1847和1854年，英國數(shù)學家布爾發(fā)表了兩部重要著作《邏輯的數(shù)學分析》和《思維規(guī)律的研究》，創(chuàng)立了邏輯代數(shù)。邏輯代數(shù)系統(tǒng)采用二進制，是現(xiàn)代電子計算機的數(shù)學和邏輯基礎(chǔ)。,,,,,計算機三原則,1939年，阿塔納索夫提出計算機三原則；采用二進制進行運算；采用電子技術(shù)來實現(xiàn)控制和運算；采用把計算功能和存儲功能相分離的結(jié)構(gòu)。1939年，阿塔納索夫還設計并試制數(shù)字電子計算機的樣機“ABC機”，但未能完工。

12、,,阿塔納索夫關(guān)于電子計算機的設計方案啟發(fā)了ENIAC開發(fā)小組的莫克利，并直接影響到ENIAC的誕生。1972年美國法院判決ENIAC的專利權(quán)無效，阿塔納索夫擁有作為第一個電子計算機方案提出者的優(yōu)先權(quán)。,,計算與計算機,,,,,圖林機：,現(xiàn)代通用數(shù)字計算機的數(shù)學模型1936年，24歲的英國數(shù)學家圖林發(fā)表著名論文《論可計算數(shù)及其在密碼問題的應用》，提出了“理想計算機”，后人稱之為“圖林機”。圖林通過數(shù)學證明得出理論上存在“通用圖林機”，這為可計算性的概念提供了嚴格的數(shù)學定義，圖林機成為現(xiàn)代通用數(shù)字計算機的數(shù)學模型，它證明通用數(shù)字計算機是可以制造出來的。,圖林發(fā)表于1940年的另一篇著名論文《計

13、算機能思考嗎？》，對計算機的人工智能進行了探索，并設計了著名的“圖林測驗”。1954年圖林英年早逝，年僅42歲。,,計算與計算機,,,,,維納的現(xiàn)代計算機設計五原則,1940年，美國科學家維納闡述了自己對現(xiàn)代計算機的五點設計原則：數(shù)字式而不是模擬式；以電子元件構(gòu)成并盡量減少機械裝置；采用二進制而不是十進制；內(nèi)部存放計算表；內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)。,,維納在1948年完成了著作《控制論》，這不僅使維納成為控制論的創(chuàng)始人，而且對計算機后來的發(fā)展和人工智能的研究產(chǎn)生了深刻的影響。,,計算與計算機,,,,,,,,現(xiàn)代電子計算機之父,1944~1945年間，美籍匈牙利科學家馮·諾伊曼在第一臺現(xiàn)代計算機ENIAC尚

14、未問世時注意到其弱點，并提出一個新機型EDVAC的設計方案，其中提到了兩個設想：采用二進制和“存儲程序”。這兩個設想對于現(xiàn)代計算機至關(guān)重要，也使馮·諾伊曼成為“現(xiàn)代電子計算機之父”，馮·諾伊曼機體系延續(xù)至今。,,計算與計算機,,,,,計算機開關(guān)電路,1938年，信息論的創(chuàng)始人、美國科學家仙農(nóng)發(fā)表論文《繼電器和開關(guān)電路的符號分析》，首次闡述了如何將布爾代數(shù)運用于邏輯電路，奠定了現(xiàn)代電子計算機開關(guān)電路的理論基礎(chǔ)。,,計算與計算機,,,,,ENIAC,1946年2月15日，世界上第一臺通用數(shù)字電子計算機ENIAC研制成功，承擔開發(fā)任務的“莫爾小組”由四位科學家和工程師?？颂亍⒛死?、戈爾斯坦、博克斯

15、組成，總工程師埃克特當時年僅24歲。,,ENIAC：長30.48米，寬1米，占地面積170平方米，30個操作臺，約相當于10件普通房間的大小，重達30噸，耗電量150千瓦，造價48萬美元。它使用18000個電子管，70000個電阻，10000個電容，1500個繼電器，6000多個開關(guān)，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計算機的1000倍、手工計算的20萬倍。,,,,,計算與計算機,,,,,,,,,,FORTRAN,1956年，IBM公司的巴克斯研制成功第一個高級程序語言FORTRAN，它被廣泛用于科學計算。,,計算與計算機,,PC演義,,,,,霍夫和Intel 4004,1971年

16、1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004，標志著第一代微處理器問世，微處理器和微機時代從此開始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國《經(jīng)濟學家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學家”之一。,,,,,1971年11月，Intel推出MCS-4微型計算機系統(tǒng)（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器），其中4004（上圖）包含2300個晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計算性能遠遠超過當年的ENIAC，最初售價為200美元。,,,,,,,“只有偏執(zhí)狂才能生存”,Intel公司成立于1968年，格魯夫（左）、諾依斯

17、（中）和摩爾（右）是微電子業(yè)界的夢幻組合。,,,,,,Intel 8008,1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個8位微處理器Intel 8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。,,PC演義,,,,,Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計算機和工業(yè)自動控制設備。當時，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。,,,,,,第一臺微型計算機：Altair 8800,1975年4月，MITS發(fā)布第一個通用型Altair 8800，售價375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計算機。,,PC演義,,,,,Paul

18、 Allen和Bill Gates在三周內(nèi)為Altair開發(fā)出BASIC語言，MITS成為兩個未來富翁的第一個客戶。,,,,,,,,,“讓每個家庭每張桌子上都放一臺電腦?！?,PC演義,,,,,,,,,,,Apple Ⅰ,1976年3月，Steve Wozniak和Steve Jobs開發(fā)出微型計算機Apple I，4月1日愚人節(jié)這天，兩個Steve成立了Apple計算機公司。,,Steve Jobs(右)和Steve Wozniak（左）展示Apple I的主板，這臺機器一直被Apple的支持者看作是一件藝術(shù)品。,,PC演義,,,,,,,,,,,,,,,Apple II問世,Apple II

19、是第一個帶有彩色圖形的個人計算機，售價為1300美元。Apple II及其系列改進機型風靡一時，這使Apple成為微型機時代最成功的計算機公司。,,1978年Apple股票上市，3周內(nèi)市值達到17.9億美元，超過福特汽車。1981年Apple進入《財富》500強，叛逆青年Jobs成為《時代》周刊的封面人物。,,,,,,,,,,,,Intel 8088,1年之后，Intel推出4.77MHz的準16位微處理器8088。它在內(nèi)部以16位運行，但支持8位數(shù)據(jù)總線，采用現(xiàn)有的8位設備控制芯片，包含29000個3微米技術(shù)的晶體管，可訪問1MB內(nèi)存地址，速度為0.33MIPS。同年9月，Motorola推

20、出M68000 16位微處理器，它因采用了68000個晶體管而得名。,,PC演義,,,,,,Microsoft的秘密交易,1980年10月，Microsoft把握了一次絕佳的發(fā)展機遇。IBM在秘密進行代號為“跳棋計劃”的開發(fā)項目（第一臺IBM PC）過程中，向Microsoft提出采購一套操作系統(tǒng)。Paul Allen抓住機會與Seattle Computer Products的Tim Patterson簽約，向其支付了不到10萬美元，獲得了其DOS操作系統(tǒng)的版權(quán)并進行了一些修改，從而做成了與這個神秘客戶（IBM）的大買賣。,,IBM PC創(chuàng)造歷史,早在1980年7月，一個負責“跳棋計劃”的1

21、3人小組秘密來到佛羅里達州波克羅頓鎮(zhèn)的IBM研究發(fā)展中心，開始開發(fā)后來被稱為IBM PC的產(chǎn)品。一年后的8月12日，IBM公司在紐約宣布第一臺IBM PC誕生，這個開創(chuàng)計算機歷史新篇章的時刻，迄今正好20年。,,PC演義,,,,,,PC之父,IBM微電腦技術(shù)總設計師埃斯特利奇（Don Estridge）負責整個跳棋計劃的執(zhí)行，他的天才和辛勤工作直接導致了IBM PC的成功，并被后人尊稱為“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班機遭臺風襲擊而英年早逝，沒能夠親眼目睹他所開創(chuàng)的巨大輝煌。,,,,,,,,,Intel 80386,1985年10月，Intel推出16MHz 80386DX

22、微處理器，當時，IBM已經(jīng)收到大量286機器的訂單，不愿立即轉(zhuǎn)向386，同時IBM擔心長期受制于Intel芯片，開始暗中開發(fā)自己的處理器，所以對是否采用386芯片不置可否。,,PC演義,,PC演義,,,,,,,,,,,,,電子器件,,,,,,,,器件材料,,電子真空,,電極,,半導體,,,,封裝,,單腳,,Dip,,Sop,,PGA,,BGA,,,組裝工藝,,,,,,,,,印刷電路板(1,2,4,6,8,,,24層),連線方式,,電線,,銅箔,,多層,,,,,固定方式,,機械,,焊錫,,,,,,散熱方式,,機械,,焊錫,,,,,加工工藝,,5,,3,,1,,.8,,.5,,.3,,.12,,,

23、電子器件與組裝工藝,,封裝（DIP）,,,電子器件與組裝工藝,,封裝（SOP）,,,電子器件與組裝工藝,,封裝（PGA）,,,,電子器件與組裝工藝,,封裝（BGA）,,,,電子器件與組裝工藝,,軟件,,語言 輸入方式 存儲介質(zhì) 調(diào)試環(huán)境 運行環(huán)境,,,,,,,,,,,,CISC,,RISC,,VLISC,基本匯編,,宏匯編,微碼,機器碼,,指令集,匯編語言,高級語言,Ftortan &Pascal,,Basic,,Cobol,C,Java,系統(tǒng)與,,結(jié)構(gòu)化,分布,,網(wǎng)絡化,,計算機語言發(fā)展,,復雜指令集（CISC）,CISC的英文全稱為“Complex Instruction Set Com

24、puter”，即“復雜指令系統(tǒng)計算機”。自PC機誕生以來，32位以前的處理器都采用CISC指令集方式。,,程序的各條指令是按順序串行執(zhí)行的，每條指令中的各個操作也是按順序串行執(zhí)行的。,,順序執(zhí)行的優(yōu)點是控制簡單,,機器各部分的利用率不高，執(zhí)行速度慢。,,指令不等長，指令的條數(shù)比較多，編程和設計處理器時都較為麻煩。,,但基于CISC指令架構(gòu)系統(tǒng)設計的軟件已非常普遍，所以微處理器廠商一直在走CISC的發(fā)展之路，包括Intel、AMD，還有其他一些現(xiàn)已更名的廠商，如TI、Cyrix，以及現(xiàn)在的VIA等的32位以前處理器。在服務器處理器方面，CISC架構(gòu)服務器CPU主要有Intel的32位及以前Xeo

25、n（至強）的P?、?、PⅡ處理器等，AMD的全系列等,,計算機語言發(fā)展,,精簡指令集（RISC）,,RISC的英文全稱為“Reduced Instruction Set Computing”，中文名為“精簡指令集計算”。,,CISC各種指令的使用頻度相當懸殊,,最常使用的是一些比較簡單的指令，它們僅占指令總數(shù)的20％，但在程序中出現(xiàn)的頻度卻占80％。,,CISC缺點,,增加微處理器的復雜性,,微處理器研制時間長、成本高。,,降低了機器的速度。,,70年代末，John Cocke提出精簡指令的想法。RISC微處理器不僅精簡了指令系統(tǒng)，還采用超標量和超流水線結(jié)構(gòu)，大大增強了并行處理能力。1987年S

26、un Microsystem公司推出的SPARC芯片就是一種超標量結(jié)構(gòu)的RISC處理器。而SGI公司推出的MIPS處理器則采用超流水線結(jié)構(gòu)，這些RISC處理器在構(gòu)建并行精簡指令系統(tǒng)多處理機中起著核心的作用。,,計算機語言發(fā)展,,精簡指令集（RISC）,,優(yōu)點：,,指令簡單,,采用硬布線控制邏輯,,處理能力強、速度快,,特點：,,工作頻率一般較低,,功率消耗少，溫升也少,,機器不易發(fā)生故障和老化，提高了系統(tǒng)的可靠性,,計算機語言發(fā)展,,超長指令集（VLISC）,,VLISC的英文全稱為“Very Long Instruction Set Computer”，中文名為“超長指令集字”,,優(yōu)點：,,

27、每時鐘周期可運行20條指令，而CISC通常只能運行1到3條指令，RISC是4條指令,,簡化了處理器的結(jié)構(gòu)，刪除了處理器內(nèi)部許多復雜的控制電路,,成本降低，價格低廉，能耗少,,缺點：,,程序變得很大，需要更多的內(nèi)存,,編譯器必須更聰明,,計算機語言發(fā)展,,清晰并行指令計算（EPIC）,,EPIC是“清晰并行指令計算”的簡稱，它最重要的思想就是“并行處理”。,,以前：處理器動態(tài)分析代碼，決定執(zhí)行路徑,,EPIC：編譯器完成代碼排序,,多個指令管道，多個寄存器、很寬的數(shù)據(jù)通路以及采用指令斷定、數(shù)據(jù)預裝以及顯式并行技術(shù),,從VLISC中分離,,計算機語言發(fā)展,,CISC/RISC/VLISC,,CIS

28、C:精妙的漢語，能夠組成精美的詩句,,,RISC：簡單的英語，處理比較容易,,,VLISC：融合兩者之長處的世界語,,計算機語言發(fā)展,,----,,1. 第 一 代 真 空 管 計 算 機 時 期,,,----,,----,在 這 個 階 段， 程 序 設 計 全 部 采 用 機 器 語 言，,,通 過 在 一 些 插 板 上 的 硬 連 線 來 控 制 其 基 本 功,,能， 沒 有 程 序 設 計 語 言（ 甚 至 沒 有 匯 編 語 言），,,更 談 不 上 操 作 系 統(tǒng)。,,使 用 機 器 的 方 式 是 程 序 員 提 前 在 墻 上 機 時 表 上,,預 約 一 段 時 間， 然

29、 后 到 機 房 將 他 的 插 件 板 插 到,,計 算 機 中， 在 接 下 來 的 幾 小 時 里 計 算 自 己 的 題,,目， 期 盼 著 在 這 段 時 間 中， 幾 萬 個 真 空 管 不 會,,燒 斷。 這 時 機 器 處 理 的 所 有 題 目 實 際 上 都 是 數(shù),,值 計 算 問 題。,操作系統(tǒng)發(fā)展,,----,,2 ． 第 二 代 晶 體 管 計 算 機 時 期,,,第 一 個 計 算 機 用 磁 盤 系 統(tǒng) 是1957 年 出 品 的IBM 305 RAMAC 磁 盤 系 統(tǒng)。1957 年 為IBM 704 計 算 機 設 計 的FORTRAN 編 譯 器 完 成。

30、1959 年IBM 公 司 推 出 了IBM 1401 計 算 機 供 商 業(yè) 處 理，IBM 1620 計 算 機 供 科 學 計 算。IBM 709 和7094 計 算 機 也 在 此 時 期 推 出,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,第 二 代 計 算 機 典 型 的 操 作 系 統(tǒng) 是FMS（FORTRAN Monitor System，F(xiàn)ORTRAN 監(jiān) 控 系 統(tǒng)） 和IBMSYS（IBM 為7094 機 配 備 的 操 作 系 統(tǒng)）。 這 些 操 作 系 統(tǒng) 由 監(jiān) 控 程 序、 特 權(quán) 指 令、 存 儲 保 護 和 簡 單 的 批 處 理 構(gòu) 成。,,操作系統(tǒng)發(fā)

31、展,,----,,3. 第 三 代 集 成 電 路 計 算 機 時 期,,(1) IBM System/360 操 作 系 統(tǒng),,,----,1964 年4 月7 日IBM 宣 布 推 出System/360 計 算 機 系 統(tǒng)， 試 圖 一 次 性 地 解 決 上 述 維護與兼容 問 題。 它 的 操 作 系 統(tǒng) 堪 稱 一 個 龐 大 的 軟 件 恐 龍。 由 于 所 有 的 計 算 機 都 有 相 同 的 體 系 結(jié) 構(gòu) 和 指 令 集， 因 此 在 理 論 上， 為 一 種 型 號 機 器 編 寫 的 程 序 可 以 在 其 他 所 有 型 號 的 機 器 上 運 行。System/3

32、60 是 第 一 個 采 用 小 規(guī) 模 集 成 電 路 的 主 流 機 型， 它 很 快 就 獲 得 了 成 功。 這 些 計 算 機 的 后 代 仍 在 大 型 的 計 算 中 心 里 使 用。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,(2) 分 時 系 統(tǒng)（Compatible Time Sharing System，CTSS）,,,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,(3) 小 型 計 算 機、 電 子 游 戲 和Unix 的 成 功,,第 三 代 計 算 機 的 另 一 個 主 要 進 展 是 小 型 機 的 崛 起， 以1961 年DEC 的PDP-1 作 為 起 點。PDP-1 計 算 機 只 有4K 個18 比 特

33、的 內(nèi) 存， 每 臺 售 價120000 美 元。,,價 格 還 不 到IBM 7094 的5%,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,1969 年， 在 貝 爾 實 驗 室 退 出 了MULTICS 研 制 項 目 之 后， 兩 名 貝 爾 實 驗 室 曾 參 加 過MULTICS 研 制 的 計 算 機 科 學 家Ken Thompson 和Dennis M. Ritchie 在 一 臺 無 人 使 用 的PDP-7 機 器 上 重 新 擺 弄 起 一 個 原 先 在MULTICS 項 目 上 設 計 的" 空 間 旅 行" 電 子 游 戲。 為 了 使 這 個 游 戲 軟 件 能 夠 在PDP-7 機 器

34、上 順 利 運 行， 他 們 陸 續(xù) 開 發(fā) 了 浮 點 運 算 軟 件 包、 顯 示 驅(qū) 動 軟 件， 設 計 了 文 件 系 統(tǒng)、 實 用 程 序、 命 令 解 釋 器(shell) 和 匯 編 程 序。 到 了1970 年， 在 這 一 切 都 完 成 之 后， 他 們 給 新 系 統(tǒng) 起 了 一 個 同MULTICS 發(fā) 音 相 近 的 名 字Unix。 隨 后， 整 個Unix 用C 語 言 全 部 重 寫。 自 此，Unix 誕 生 了。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,第一，,Unix,是 世 界 上 惟 一 能 在 筆 記 本 計 算 機、,PC,機、 工 作 站 直 至 巨 型 機 上 運

35、 行 的 操 作 系 統(tǒng)。,,第 二， 系 統(tǒng) 源 代 碼 非 常 有 效， 系 統(tǒng) 容 易 適 應 特 殊 的 需 求。,,第三， 它 是 一 個 良 好 的、 通 用 的、 多 用 戶、 多 任 務 的 分 時 操 作 系 統(tǒng)。,,第四，,Unix,有 良 好 的 樹 形 文 件 系 統(tǒng) 和 一 定 的 安 全 機 制， 有 簡 潔 的 字 符 流 文 件 和 文 件 保 護 機 制。,Unix,有 功 能 強 大 的,shell,，,它 既 是 命 令 解 釋 器， 又 是 編 程 用 高 級 語 言， 還 可 用 于 擴 充 系 統(tǒng) 的 功 能。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,在,IBM,個 人

36、計 算 機 出 現(xiàn) 之 后，,SCO,公 司 推 出 了,PC,版 本 的,Unix--SCO Unix,。,,隨 后，,Unix,也 被 移 植 到,Motorola 68000 CPU,的 微 機 上。,80,年 代 中 期， 工 作 站 又 把,Unix,帶 入 更 廣 的 應 用 領(lǐng) 域，,,Sun,公 司 的,Solaris,（,Unix,的 兼 容 操 作 系 統(tǒng)） 是 其 典 型 代 表。,,在 嵌 入 式 操 作 系 統(tǒng) 中， 著 名 的,QNX,也 是,Unix,的 兼 容 操 作 系 統(tǒng)。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,----,,4. 第 四 代 大 規(guī) 模 集 成

37、電 路 計 算 機 時 期,,,----,,(1) CP/M 的 冷 落 和MS DOS 的 興 旺,,,----,1973 年Gary Kildall 看 到 對 于 個 人 計 算 機 操 作 系 統(tǒng) 的 需 求， 設 計 了CP/M 操 作 系 統(tǒng)(Control Program/Microprocessor or Microcomputer)。CP/M 操 作 系 統(tǒng) 有 較 好 的 層 次 結(jié) 構(gòu)。 它 的BIOS( 基 本 輸 入 輸 出 系 統(tǒng)) 把 操 作 系 統(tǒng) 的 其 他 模 塊 與 硬 件 配 置 分 隔 開， 即 只 有BIOS 與 硬 件 配 置 有 關(guān)， 所 以 它

38、 的 可 移 植 性 好， 還 具 有 較 好 的 可 適 應 性 和 易 學 易 用 性。 到 了1981 年， CP/M 操 作 系 統(tǒng) 成 為 世 界 上 流 行 最 廣 的8 位 操 作 系 統(tǒng) 之 一。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,MS DOS 操 作 系 統(tǒng) 具 有 性 能 優(yōu) 良 的 文 件 系 統(tǒng)， 但 它 受 到Intel x86 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 限 制， 并 缺 乏 以 硬 件 為 基 礎(chǔ) 的 存 儲 保 護 機 制， 它 仍 屬 于 單 用 戶 單 任 務 操 作 系 統(tǒng)。 從1981 的1.0 版 到1998 年 隱 藏 在Windows 95/98 之 下 的7.0 版，MS DOS 歷 經(jīng) 了16 個 年 頭。 迄 今 仍 有 一 批MS DOS 愛 好 者 們 為MS DOS 繼 續(xù) 開 發(fā) 著 各 種 應 用 軟 件 產(chǎn) 品。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,