上一章節講到說，作業系統的定位是在硬體設備與應用程式的中介層，要管理其下的硬體運行狀況，也要顧及上層應用程式的支援。電腦的歷史並不久遠，但卻發展和改變的非常快速，今天來探討一下從最古早超大一台的電腦作業系統，到現在的演化過程。

Bash System

Bash雖然是最古早的作業系統類型，但至今仍有一些地方在使用這一類型的作業系統架構。首先，當一個程式需要被執行的時候，會先被寫入到我們的記憶體裡面(CPU沒辦法直接讀取硬碟)，Bash System最大的特色就在於，當程式被載入後，就會開始(瘋狂)的執行，程式執行間不會有任何的中斷和使用者互動，並且一次只能處理一個程式，也因為I/O的速度是遠小於CPU的運算速度，CPU常常會處於閒置的狀態(等待I/O)。

Multi-Programming System

Multi-programming的出現就是要來改善Bash System的運作方式，CPU的閒置時間太長的問題，改善的方法就是一個工作做的太閒，那就給CPU很多個工作。與Bash不同，multi-programming能夠載入多個程式至記憶體並執行，一但CPU執行時遇到I/O，馬上就轉去執行另一個job，只要當I/O結束時再回來通知CPU說已經完成就好。透過這樣的方法，能夠減少CPU在閒置的時間，也能夠同時執行多支程式，也比較符合我們現代對於作業系統的需求，但依舊沒有辦法解決的事使用者的介面，程式在執行時是沒有辦法被使用者插手的。

Time-Sharing System

Time-sharing就是我們近代所使用的作業系統，其使用時間的觀念去切割CPU的運行，CPU會在一個很短的時間間隔不斷的轉跳執行的instruction，基本上有三種情況會觸發這個轉跳(switch)的機制

• 運行結束時
• 等待I/O
• 經過一個很短的時間間隔(可能是幾個minisecond)

透過這個不斷切換的過程，可以安插使用者的互動(interactive)在其中(大多是鍵盤和滑鼠)，也因為這樣子的機制，可以讓多個使用者同時去使用這台機器的資源。藉此方法以滿足讓資源充分使用，以及使用者互動的需求。

為了達到Time-Sharing System，作業系統有幾個大方向需要去處理：

• CPU scheduling：CPU會跳轉的去執行不同的instance，但哪個先哪個後呢？需要有一個scheduling的方法去安排。
• Memory Managerment：因為不像Bash僅僅執行一支程式，記憶體會由多個程式共享，那如何讓它不會衝突甚至覆寫到其他支程式，甚至還有當記憶體不足時會從硬碟要一些空間來當作記憶體的Virtual Memory的機制。
• I/O system：CPU如何去與Deivce互動，並讓IO完成後通知。
• Synchronization:執行多個程式，可能會互相關聯，那就需要去考慮同步非同步的問題。

當然作業系統不只這幾個大方向，但這就是為什麼Operating System Concepts這本恐龍書厚厚一疊的原因了。