操作系统设计与实现第3版笔记与minix3心得(3)-操作系统发展历史(1)
1、第一代計算機-真空管和插接板
（1）使用真空管
A. 真空管（英語：Vacuum Tube）是一種在電路中控制電子流動的電子元件。參與工作的電極被封裝在一個真空的容器內（管壁大多為玻璃），因而得名
但是可以在音響擴大機、微波爐及人造衛星的高頻發射機看見真空管的身影；許多音響特別使用真空管是因為其特殊音質，在音響界、老舊的真空管常與最新的數位IC共存。另外，像是電視機與電腦陰極射線管顯示器內的陰極射線管以及X光機的X射線管等則是屬于特殊的真空管。
對于大功率放大（如百萬瓦電臺）及衛星（微波大功率）而言，大功率真空管及行波管仍是唯一的選擇。
B.真空管具有發射電子的陰極（K）和工作時通常加上高壓的陽極或稱屏極（P）。燈絲(F)是一種極細的金屬絲，而電流通過其中，使金屬絲產生光和熱，而去激發陰極來放射電子。柵極（G）它一定置于陰極與屏極之間，柵極加電壓是抑制電子通過柵極的量，所以能夠在陰極和陽極之間對電流起到控制作用。
電子在于其放射過程中，因會與空氣中之組成分子相撞而產生阻力，因此電子經由如空氣之類的介質來移動的話，將會比在真空狀態來的困難，所以若想輕松的達成電子放射之移動過程，需將產生電子放射及電子收集之各項元件，也就是燈絲、陰極、柵極、屏極等封裝于玻璃管內，且將其內部成為真空狀態，才能使電子之放射動作達成最高效率。
（2）1945-1955
（3）機器語言和硬連接線完成計算
（4）數以萬計的真空管
（5）完成數值計算
（6）后期改為了穿孔卡片，不使用插接板。
孔卡（Punched card）又稱穿孔卡、霍爾瑞斯式卡或IBM卡，是一塊紙板，在預先知道的位置利用打洞與不打洞來表示數字消息
1801年，法國人約瑟夫·瑪麗·雅卡爾發明了打孔卡用在控制織布機織出的圖案。
1880年代，美國人口調查局職員赫爾曼·何樂禮發明了用于人口普查數據的穿孔卡片及機器，并用于1890年美國人口普查，僅6周就完成了統計。而此前1880年美國人口普查的數據全靠手工處理，歷時7年才得出最終結果。何樂禮創建的公司，發展為今日的IBM。
1928年，IBM發明的80列、矩形孔卡片，成為事實上的標準。其工作原理如下：編號為0至9，總計10行；以及一塊區域，用于第11、第12行（注意，沒有編號為第10的行）。
每列的穿孔組合用于表示單個字符：
數字通過在行0至行9直接打1個孔來表示。
空格符的表示，不需要打孔。
字母用2個孔表示：一個孔在第11、第12、第0行；另一個孔在第1至第9行。字母表被依次分為由9個字母組成的區（zones），每個區的字母依次在第1至第9行打孔。每個區分別在第11、第12、第0行打孔。第3區第1個字符保留未使用。
一些特殊字符使用了額外的單孔表示，或者雙孔表示。
大多數特殊字符（如標點符號等）用3孔表示：第8行被穿孔；第0、第11、第12行有1個穿孔；第1到第7行有1個穿孔。第9行保留未使用。
總計表示了67個字符。
進入到數字計算機時代，上述穿孔卡片字符表示方式發展為6比特的字符編碼：用4比特表示第0行至第9行的哪一行被穿孔；用2比特表示第11、第12行的哪一行被穿孔。這可以表示所有的單孔或者雙孔的字符表示，這被稱作“二進制編碼的十進制交換碼”（Binary Coded Decimal Information Code，BCDIC, BCD碼）。
1964年，IBM在BCDIC上又增加2個比特，形成了8比特的“擴充的二進制編碼的十進制交換碼”（Extended Binary Coded Decimal Information Code，EBCDIC），首先用于IBM System/360計算機。EBCDIC向后兼容BCDIC，擴充了小寫字母，以及從ASCII碼借鑒來的一些控制字符（穿孔卡片實際上不需要，也不表示控制字符）。因為EBCDIC脫胎于穿孔卡，所以其字母表是以9個為一組，彼此不連續編碼表示的，這給程序員帶來了很大不便。例如，字母“I”編碼為0xC9；而字母“J”編碼為0xD1，二者中間有8個碼位間斷。EBCDIC一直用到目前的IBM System/390計算機系統。
2、第二代計算機-晶體管和批處理系統
(1)使用晶體管
A.晶體管主要分為兩大類：雙極性晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）
B.晶體管一般都有三個極，其中一極兼任輸入及輸出端子，(B)基極不能做輸出，?集電極不能做輸入之外，其余兩個極組成輸入及輸出對。
C.晶體管之所以有如此多用途在于其信號放大能力，當微細信號加于其中的一對極時便能控制在另一對極較大的信號，這特性叫增益。
當晶體管于線性工作時，輸出的信號與輸入的訊息成比例，這時晶體管就成了一放大器。這是在模擬電路中的常用方式，例如電子放大器、音頻放大器、射頻放大器、穩壓電路；
D.當晶體管的輸出不是完全關閉就是完全導通時，這時晶體管便是被用作開關使用。
這種方式主要用于數字電路，例如數字電路包括邏輯門、隨機存取內存（RAM）和微處理器。另外在開關電源中，晶體管也是以這種方式工作。
（2）晶體管體積仍較大，計算機（主機）安裝在空調房里，由訓練有素的職業操作員操作。
（3）運行一個作業，程序員寫在紙上（匯編或fortran），穿孔機制成卡片，交給操作員。計算機完成當前作業后，操作員從打印機上撕出結果送到輸出室，程序員在輸出室拿到輸出結果。
注意：fortran在第二代計算機上就開始應用了
Fortran，音譯為福傳，源自于“公式翻譯”（英語：Formula Translation）的縮寫，是一種編程語言。1957年由IBM開發出，是世界上第一個被正式采用并流傳至今的高級編程語言。
Fortran語言是為了滿足數值計算的需求而發展出來的。1953年12月，IBM公司工程師約翰·巴科斯（J. Backus）因深深體會編寫程序很困難，而寫了一份備忘錄給董事長斯伯特·赫德（Cuthbert Hurd），建議為IBM704系統設計全新的電腦語言以提升開發效率。當時IBM公司的顧問馮·諾伊曼強烈反對，因為他認為不切實際而且根本不必要。但赫德批準了這項計劃。1957年，IBM公司開發出第一套FORTRAN語言，在IBM704電腦上運作。
歷史上第一支FORTRAN編程在馬里蘭州的西屋貝地斯核電廠試驗。
1957年4月20日星期五的下午，一位IBM軟件工程師決定在電廠內編譯第一支FORTRAN編程，當代碼輸入后，經過編譯，打印機列出一行消息：“源程序錯誤……右側括號后面沒有逗號”，這讓現場人員都感到訝異，修正這個錯誤后，打印機輸出了正確結果。而西屋電氣公司因此意外地成為FORTRAN的第一個商業用戶。1958年推出FORTRAN Ⅱ，幾年后又推出FORTRAN Ⅲ，1962年推出FORTRAN Ⅳ后，開始廣泛被使用。
1966年，美國標準化協會制定了Fortran（x3.9-1966，也就是Fortran 66）和Fortran（x3.10-1966）標準。這時Fortran語言還不是結構化的程序設計語言。
1976年，美國標準化協會重新對Fortran（x3.9-1966）進行了評估，公布了新的Fortran標準，也就是Fortran 77。Fortran 77是具有結構化特性的編程語言。Fortran77在短時間內獲取了巨大的成功，廣泛地應用于科學和工程計算，幾乎統治了數值計算領域。
1980年，Fortran 77被ISO接納為國際標準。
1991年發布的Fortran 90大幅改進了舊版Fortran的型式，加入了面向對象的觀念與提供指針，并同時加強數組的功能。
Fortran后來又陸續推出Fortran 95、Fortran 2003、Fortran 2008等更新版本。
Fortran語言的最大特性是接近數學公式的自然描述，在計算機里具有很高的執行效率。
易學，語法嚴謹。
可以直接對矩陣和復數進行運算，這點Matlab有繼承。
自誕生以來廣泛地應用于數值計算領域，積累了大量高效而可靠的源程序。
很多專用的大型數值運算計算機針對Fortran做了優化。
廣泛地應用于并行計算和高性能計算領域。
Fortran 90，Fortran 95，Fortran 2003的相繼推出使Fortran語言具備了現代高級編程語言的一些特性。
其矩陣元素在記憶空間存儲順序是采用列優先（Column major），Matlab也承襲這點，目前最多使用的C語言則采用行優先（Row major）。
下面是一個在標準輸出設備上輸出Hello World的簡單程序，這種程序通常作為開始學習編程語言時的第一個程序：
如果使用fortran編譯器，還從文檔柜中取出卡片，讀入計算機，操作員在機房里的事務就是讀卡片，運行作業，取結果等。
（4）批處理系統
原理如下：
（5)用于科學工程計算，比如偏微分方程
(6)1955-1965年
總結
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