作业系统并不是与计算机硬体一起诞生的，它是在人们使用计算机的过程中，为了满足两大需求：提高资源利用率、增强计算机系统性能，伴随着计算机技术本身及其套用的日益发展，而逐步地形成和完善起来的。
基本介绍
中文名 ：作业系统发展史 阶段1 ：手工操作 阶段2 ：批处理系统 阶段3 ：在线上批处理系统
手工操作,批处理系统,多道程式系统,分时系统,实时系统,通用作业系统,系统发展,
手工操作
1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期，还未出现作业系统，计算机工作采用手工操作方式。 程式设计师将对应于程式和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机，然后启动输入机把程式和数据输入计算机记忆体，接着通过控制台开关启动程式针对数据运行；计算完毕，印表机输出计算结果；用户取走结果并卸下纸带（或卡片）后，才让下一个用户上机。
手工操作 手工操作方式两个特点： （1）用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。 （2）CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。 20世纪50年代后期，出现人机矛盾：手工操作的慢速度和计算机的高速度之间形成了尖锐矛盾，手工操作方式已严重损害了系统资源的利用率（使资源利用率降为百分之几，甚至更低），不能容忍。唯一的解决办法：只有摆脱人的手工操作，实现作业的自动过渡。这样就出现了成批处理。
批处理系统
批处理系统：载入在计算机上的一个系统软体，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业（这作业包括程式、数据和命令）。
在线上批处理系统 首先出现的是在线上批处理系统，即作业的输入/输出由CPU来处理。 主机与输入机之间增加一个存储设备——磁带，在运行于主机上的监督程式的自动控制下，计算机可自动完成：成批地把输入机上的用户作业读入磁带，依次把磁带上的用户作业读入主机记忆体并执行并把计算结果向输出机输出。完成了上一批作业后，监督程式又从输入机上输入另一批作业，保存在磁带上，并按上述步骤重复处理。 监督程式不停地处理各个作业，从而实现了作业到作业的自动转接，减少了作业建立时间和手工操作时间，有效克服了人机矛盾，提高了计算机的利用率。 但是，在作业输入和结果输出时，主机的高速CPU仍处于空闲状态，等待慢速的输入/输出设备完成工作： 主机处于“忙等”状态。
脱机批处理系统 为克服与缓解：高速主机与慢速外设的矛盾，提高CPU的利用率，又引入了脱机批处理系统，即输入/输出脱离主机控制。 这种方式的显著特征是：增加一台不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道的卫星机。 其功能是： （1）从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上。 （2）从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。 这样，主机不是直接与慢速的输入/输出设备打交道，而是与速度相对较快的磁带机 *** ，有效缓解了主机与设备的矛盾。主机与卫星机可并行工作，二者分工明确，可以充分发挥主机的高速计算能力。 脱机批处理系统:20世纪60年代套用十分广泛，它极大缓解了人机矛盾及主机与外设的矛盾。IBM-7090/7094：配备的监督程式就是脱机批处理系统，是现代作业系统的原型。 不足：每次主机记忆体中仅存放一道作业，每当它运行期间发出输入/输出（I/O）请求后，高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态，致使CPU空闲。 为改善CPU的利用率，又引入了多道程式系统。
多道程式系统
多道程式设计技术 所谓多道程式设计技术，就是指允许多个程式同时进入记忆体并运行。即同时把多个程式放入记忆体，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、软体资源。当一道程式因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程式。 单道程式的运行过程： 在A程式计算时，I/O空闲， A程式I/O操作时，CPU空闲（B程式也是同样）；必须A工作完成后，B才能进入记忆体中开始工作，两者是串列的，全部完成共需时间=T1+T2。 多道程式的运行过程： 将A、B两道程式同时存放在记忆体中，它们在系统的控制下，可相互穿插、交替地在CPU上运行：当A程式因请求I/O操作而放弃CPU时，B程式就可占用CPU运行，这样 CPU不再空闲，而正进行A I/O操作的I/O设备也不空闲，显然，CPU和I/O设备都处于“忙”状态，大大提高了资源的利用率，从而也提高了系统的效率，A、B全部完成所需时间<<T1+T2。 多道程式设计技术不仅使CPU得到充分利用，同时改善I/O设备和记忆体的利用率，从而提高了整个系统的资源利用率和系统吞吐量（单位时间内处理作业（程式）的个数），最终提高了整个系统的效率。 单处理机系统中多道程式运行时的特点： （1）多道：计算机记忆体中同时存放几道相互独立的程式； （2）巨观上并行：同时进入系统的几道程式都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的运行，但都未运行完毕； （3）微观上串列：实际上，各道程式轮流地用CPU，并交替运行。 多道程式系统的出现，标志著作业系统渐趋成熟的阶段，先后出现了作业调度管理、处理机管理、存储器管理、外部设备管理、档案系统管理等功能。
多道批处理系统 20世纪60年代中期，在前述的批处理系统中，引入多道程式设计技术后形成多道批处理系统（简称：批处理系统）。 它有两个特点： （1）多道：系统内可同时容纳多个作业。这些作业放在外存中，组成一个后备伫列，系统按一定的调度原则每次从后备作业伫列中选取一个或多个作业进入记忆体运行，运行作业结束、退出运行和后备作业进入运行均由系统自动实现，从而在系统中形成一个自动转接的、连续的作业流。 （2）成批：在系统运行过程中，不允许用户与其作业发生互动作用，即：作业一旦进入系统，用户就不能直接干预其作业的运行。 批处理系统的追求目标：提高系统资源利用率和系统吞吐量，以及作业流程的自动化。 批处理系统的一个重要缺点：不提供人机互动能力，给用户使用计算机带来不便。 虽然用户独占全机资源，并且直接控制程式的运行，可以随时了解程式运行情况。但这种工作方式因独占全机造成资源效率极低。 一种新的追求目标：既能保证计算机效率，又能方便用户使用计算机。 20世纪60年代中期，计算机技术和软体技术的发展使这种追求成为可能。
分时系统
由于CPU速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时连线多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上在线上使用计算机，好象自己独占机器一样。 分时技术：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各在线上作业使用。 若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时中断，把处理机让给另一作业使用，等待下一轮时再继续其运行。由于计算机速度很快，作业运行轮转得很快，给每个用户的印象是，好象他独占了一台计算机。而每个用户可以通过自己的终端向系统发出各种操作控制命令，在充分的人机互动情况下，完成作业的运行。 具有上述特征的计算机系统称为分时系统，它允许多个用户同时在线上使用计算机。 特点： （1）多路性。若干个用户同时使用一台计算机。微观上看是各用户轮流使用计算机；巨观上看是各用户并行工作。 （2）互动性。用户可根据系统对请求的回响结果，进一步向系统提出新的请求。这种能使用户与系统进行人机对话的工作方式，明显地有别于批处理系统，因而，分时系统又被称为互动式系统。 （3）独立性。用户之间可以相互独立操作，互不干扰。系统保证各用户程式运行的完整性，不会发生相互混淆或破坏现象。 （4）及时性。系统可对用户的输入及时作出回响。分时系统性能的主要指标之一是回响时间，它是指：从终端发出命令到系统予以应答所需的时间。 分时系统的主要目标：对用户回响的及时性，即不至于用户等待每一个命令的处理时间过长。 分时系统可以同时接纳数十个甚至上百个用户，由于记忆体空间有限，往往采用对换（又称交换）方式的存储方法。即将未“轮到”的作业放入磁碟，一旦“轮到”，再将其调入记忆体；而时间片用完后，又将作业存回磁碟（俗称“滚进”、“滚出“法），使同一存储区域轮流为多个用户服务。 多用户分时系统是当今计算机作业系统中最普遍使用的一类作业系统。
实时系统
虽然多道批处理系统和分时系统能获得较令人满意的资源利用率和系统回响时间，但却不能满足实时控制与实时信息处理两个套用领域的需求。于是就产生了实时系统，即系统能够及时回响随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。 实时系统在一个特定的套用中常作为一种控制设备来使用。 实时系统可分成两类： （1）实时控制系统。当用于飞机飞行、飞弹发射等的自动控制时，要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或飞弹进行控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类感测器送来的数据，然后控制相应的执行机构。 （2）实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对回响及时性的要求稍弱于第一类。 实时作业系统的主要特点： （1）及时回响。每一个信息接收、分析处理和传送的过程必须在严格的时间限制内完成。 （2）高可靠性。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必要的保密措施等。
通用作业系统
作业系统的三种基本类型：多道批处理系统、分时系统、实时系统。 通用作业系统：具有多种类型操作特征的作业系统。可以同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能，或其中两种以上的功能。 例如：实时处理+批处理=实时批处理系统。首先保证优先处理实时任务，插空进行批处理作业。常把实时任务称为前台作业，批作业称为后台作业。 再如：分时处理+批处理=分时批处理系统。即：时间要求不强的作业放入“后台”（批处理）处理，需频繁互动的作业在“前台”（分时）处理，处理机优先运行“前台”作业。 从上世纪60年代中期，国际上开始研制一些大型的通用作业系统。这些系统试图达到功能齐全、可适应各种套用范围和操作方式变化多端的环境的目标。但是，这些系统过于复杂和庞大，不仅付出了巨大的代价，且在解决其可靠性、可维护性和可理解性方面都遇到很大的困难。 相比之下，UNIX作业系统却是一个例外。这是一个通用的多用户分时互动型的作业系统。它首先建立的是一个精干的核心，而其功能却足以与许多大型的作业系统相媲美，在核心层以外，可以支持庞大的软体系统。它很快得到套用和推广，并不断完善，对现代作业系统有着重大的影响。 至此，作业系统的基本概念、功能、基本结构和组成都已形成并渐趋完善。
系统发展
进入20世纪80年代，大规模积体电路工艺技术的飞跃发展，微处理机的出现和发展，掀起了计算机大发展大普及的浪潮。一方面迎来了个人计算机的时代，同时又向计算机网路、分散式处理、巨型计算机和智慧型化方向发展。于是，作业系统有了进一步的发展，如：个人计算机作业系统、网路作业系统、分散式作业系统等。
个人计算机作业系统 个人计算机上的作业系统是在线上互动的单用户作业系统，它提供的在线上互动功能与通用分时系统提供的功能很相似。 由于是个人专用，因此一些功能会简单得多。然而，由于个人计算机的套用普及，对于提供更方便友好的用户接口和丰富功能的档案系统的要求会愈来愈迫切。
网路作业系统 计算机网路：通过通信设施，将地理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统。 网路作业系统：在原来各自计算机作业系统上，按照网路体系结构的各个协定标准增加网路管理模组，其中包括：通信、资源共享、系统安全和各种网路套用服务。
分散式作业系统 表面上看，分散式系统与计算机网路系统没有多大区别。分散式作业系统也是通过通信网路，将地理上分散的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来，实现信息交换和资源共享，协作完成任务。——硬体连线相同。 但有如下一些明显的区别： （1）分散式系统要求一个统一的作业系统，实现系统操作的统一性。 （2）分散式作业系统管理分散式系统中的所有资源，它负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调工作，并为用户提供一个统一的界面。 （3）用户通过这一界面，实现所需要的操作和使用系统资源，至于操作定在哪一台计算机上执行，或使用哪台计算机的资源，则是作业系统完成的，用户不必知道，此谓：系统的透明性。 （4）分散式系统更强调分散式计算和处理，因此对于多机合作和系统重构、坚强性和容错能力有更高的要求，希望系统有：更短的回响时间、高吞吐量和高可靠性。