E11　操作系统

11.1 About Application Architecture
信息系统应用模式的历史演变及各阶段的技术特征
计算机信息系统从发展初期至今，其应用模式经历了主机/终端（mainframe／terminal）模式、客户机/服务器（client／server）模式和浏览器／服务器（browser／server）模式（即互联网模式）三个主要阶段。
主机终端模式是80年代以前信息系统的主流应用结构，其主要特征是企业的所有信息资源，包括应用程序和数据均存放在主机（通常为大中型机）中，采用集中计算模式，使用者通过用串行线路和主机相连接的终端（通常为字符方式的哑终端）操纵并共享大型机的计算能力，或通过批处理方式输入大量数据，由主机集中处理后输出运行结果。主机／终端模式的主要特点是采用价格昂贵的专用大型计算机，各系统之间交换信息十分复杂。
70年代末80年代初，为了摆脱对大型计算机厂家的依赖，兴起了所谓的开放系统浪潮，而集成电路、个人计算机和微机局域网络的迅速发展则为之提供了技术基础，并最终形成了以开放和分布计算机为特征的客户机/服务器模式。开放系统要求各计算机厂家的软硬件产品能够互通互换，并通过市场竞争降低设备购置成本和维护成本。开放系统浪潮中最有影响的成果是国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互联（OSI：open systems interconnect）模型。
伴随着开放系统的是所谓的降型化（downsizing）浪潮，降型化就是用更为开放化和廉价的客户机/服务器模式来替代昂贵的大型机/终端模式。降型化及其它相关技术的发展导致各企业纷纷转向客户机/服务器模式，而原有的主机/终端模式的应用系统由于受到硬件、技术、人才等多种因素的影响，难以继续发展，逐渐形成了所谓的遗留（legacy）系统。由于遗留系统是企业信息系统多年经营的结晶，往往意味着巨额的投资、成熟的应用模式和稳定的运行，并在一定范围内仍然可能提供稳定的服务，因此降型化浪潮并未导致遗留系统的彻底消亡，而各主机供应商也在不断提高大型机的开放特性，使之能适应技术的发展。因此，企业实施降型化并不是将原有的大型机应用系统彻底放弃，而是在保留大型机的稳定的操作平台的基础上，寻求其他非大型机模式的应用选择，或将遗留系统与各种新技术进行整合。
随着客户机/服务器的发展及其规模的不断扩大，其固有的缺点也逐步被发现。由于应用系统分布在大量网络计算机中，个人计算机变得越来越臃肿（即所谓胖客户机），应用程序的发布和同步变得十分困难，当网络达到一定规模后，其维护费用直线上升，系统的总拥有成本甚至直追主机/终端模式。此外，由于访问点数量的增多、多个用户会话的并发操作以及普遍的数据访问和更新能力等因素，导致客户／服务器系统的安全保障成为一项复杂的任务。
在这种情况下，所谓的多层结构模式应运而生，其典型代表是“瘦客户机／事务处理服务器／数据服务器”模式，其中瘦客户机仅完成应用的数据表现，事务处理服务器实现应用的事务逻辑，而数据服务器则专注于数据的存储和管理。多层结构模式结合了主机／终端模式和客户机/服务器模式的优点。
互联网的兴起和迅速传播，使得多层结构模式得到充分的发挥，其中瘦客户机逐步统一为浏览器，而各种新兴技术（如HTTP协议、JAVA语言）的非专有特性使得各类事务处理服务器实现了平台无关性，从而使得用户从任一客户机上访问世界上任意服务器变成现实，也使企业信息系统从企业内部应用转为以客户为中心，从而实现整个产业供应链系统的信息化成为可能。但同时互联网的复杂性和松散管理结构也使得互联网应用系统的安全性变得更加突出，企业在建设互联网模式的信息系统时必须增加防火墙等网络安全软件才能确保网络的安全。
11.2 operating system
操作系统
操作系统是计算机系统的核心软件，随着信息系统应用模式的变迁，操作系统的角色也在不断丰富，但其核心功能仍然是对中央处理器、存储器和输入／输出装置等系统资源进行分配、调度和监视，在物理硬件、应用软件和用户之间起桥梁作用。除管理硬件和软件外，它的另一主要功能是保证用户只能对经授权的数据进行读写访问。
监视器（hardware and software monitors）是操作系统的一个组成部分，其作用包括两方面，一是辨别计算机硬件的瓶颈和软件设计的问题，二是调整计算机运行的负荷。通过监视器也可以发现网络反应时间的恶化情况。
图形化用户接口（GUI：graphical user interface）是操作系统的一个组成部分，用户可以用鼠标点击图形来输入命令。如WINDOWS就使用了GUI。
终端仿真（terminal emulation）是PC机操作系统配备的一个工具软件，可以模拟一台哑终端（dumb terminal）的功能。
常用的操作系统有：PC机/工作站操作系统（DOS、MS Windows、MAC OS等）、服务器操作系统（MS Windows Server，Linux等）、大型机操作系统（IBM S／390、IBM MVS等）。
大型机统指那些拥有强大计算能力，能支持大量联机终端和外部设备的计算机，其主要代表包括开始于system／360的一系列IBM大型计算机。大型机连接终端的系统运行模式也称为主机／终端模式。
服务器是指具有固定的地址，并为网络用户提供服务的节点，它是实现资源共享的重要组成部分。服务器主要有网络服务器、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器和文件服务器等。
PC机/工作站即个人计算机，具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能，通常作为网络化应用系统的终端设备。由服务器、局域网络和PC机（胖客户机）构成的系统运行模式称为客户机/服务器模式，当采用基于浏览器（瘦客户机）的多层体系结构时则成为浏览器／服务器模式。
11.3 Computer Peripherals
各类计算机外部设备
不间断电源（UPS：uninterruptible power supply）：在停电的情况下维持电脑系统的运行。
光学字符识别（OCR：optical character recognition）：通过光学扫描仪器从纸质文件中读取并自动识别出字符，以字符编码形式输入计算机。
打印机（printer））：最常用的硬拷贝输出设备。
扫描仪（scanner）：可以将文档和图形转换成数字形式的输入设备。
绘图仪（plotter）：能接受绘图指令并在图纸上画出图形的设备。
条码阅读器（bar code reader）：可以自动识别各类条码并将其转换成数字编码。
11.4 Memories and Storage Devices
各种辅助存储器及其特点
磁带（magnetic tape）：存储容量最大（达几百G），单位存储价格最便宜，是数据备份的最佳选择。但因为它按顺序存取数据，因此不适合需要随机存取的应用。
磁带库（tape library）：可以容纳多盘磁带并能通过磁带臂等机械装置自动选取活动磁带的设备。
软盘（floppy disk）：采用直接存取数据方式，但由于采用接触式磁头读取方式，速度较慢。便于携带和交换数据，但容量较小。
硬盘（hard disk）：采用直接存取数据方式和悬浮式磁头读取方式，速度快，容量较大。
紧凑式只读光盘（CD—ROM）：光盘的一种，容量大，一般为660MB，存取速度比硬盘慢比磁带快，价格便宜且使用方便。但不能写入数据，其所含内容需在生产时直接模压成型，可以用来保存不需要经常更新且具有一定发行规模的信息，如各类标准和产品指南等。
光盘库（CD library）：可同时容纳多张光盘并对其进行访问的设备。
一次写多次读光盘（WORM：write once／read many）：光盘的一种，只可写入一次，但可读取多次，速度与CD-ROM相似。其优势是可直接将电脑输出的内容刻入光盘，适用于保存不需要频繁更新且发行数量少的信息，如替换缩微照片、联网储存雇员信息、联网储存技术参考手册等。WORM也可用来记录电子数据交换的交易内容，从而提供事后审计线索。
数字化视频光盘（DVD：digital video disk）：光盘的一种，容量更大，一般为5GB以上。