关于个人和无线传感网操作系统发展的论述

高敬瑜

[摘 要]考察个人版操作系统DOS发展历程及其与之并存的特征和功能，来阐述个人版操作系统在计算机科学中的重要地位和基础性作用， 预测未来无线技术发展和应用 ，构建一种新的操作系统部分功能模型。

[关键词]操作系统； DO S；WINDOWS；WSN

中图分类号： TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

1 引言

个人操作系统从最初的功能简约和稳定性版本的不确定，到人性化、个性化，从简单蓝牙到无线功能的随时随地，及大地增加了它的功能的完善和使用的舒适度，随着无线传感技术、操作系统设计和芯片设计、制造技术的发展，无线移动应用将普适化，手机和电脑功能将大部分趋同化，操作系统将为适应新应用而进一步发展。

2 个人版操作系统发展历程及特征功能

2.1个人版操作系统发展历程

20世纪80年代初，DOS操作系统问世，一方面它的开放廉价在性价比上占据上风，另一方面它的商业运作也掩盖了苹果机操作系统的声誉。著名的版本有DOS3.0和DOS5.0，1993年最终以DOS6.22结束DOS时代。在DOS不断更新版本的同时， 微软也在1985年推出了WINDOWS 1.0，直到1990年的WINDOWS 3.0才成为第一个在家用和办公室市场上取得立足点的版本。随后WINDOWS95 、WINDOWS98 、WINDOWS 2000、WINDOWS XP 、WINDOWS7、WINDOWS8依次出现。

2.2 个人版操作系统特征功能

DOS操作系统不能实现多任务执行，尤其是查找文件目录是令人感到厌烦的事情，不支持鼠标、单进程和查询文件目录是DOS操作系统的三大弱点，这在WINDOWS系统中全部解决。WINDOWS系统的多任务执行功能、界面可视化、操作鼠标化、文件移动拖动化使操作系统进入新的时代，文件拷贝与拖动是其优点中的翘楚。同时 ，DOS和WINDOWS也常常在工业控制中大显身手。

3 个人操作系统应用场景

3.1办公自动化的基础

上一世纪除了我们大家熟知的DOS下的WPS，从微软本身所带的text editor 文本编辑软件到WINDOWS 下的WORD 和OFFICE 办公套件中MICROSOFT WORD ，还有应用苹果机上的LOTUS 123 ，为我们方便和自动化处理编辑和打印文档做出了巨大贡献，使文档编辑和打印进入了自动化时代。今天的OFFICE 办公套件更使我们制作编辑文本、PPT、电子表格随心所欲。

3.2 因特网的基石

今天，中国网民将近7亿，大家上网用的带有浏览器的微软操作系统几乎都是WINDOWS系列，互联网在时间、地点、工具上方便了人们交互，加大了人们通信的深度和广度，提供了人们学习的新环境，增强了人们商业运行的自由度，前所未有的改变了人们生活、工作和思维方式。随着各种与时俱进的应用软件的精准开发和应用，会以几何增长速度和深度改变人们学习和思维的方式方法，当前尤其出现的大数据、云计算和深度学习算法的应用雏形给出了雄辩和强有力的初步证明，已经带来的无限未知美好前景的曙光正喷薄而出。

3.3 工业控制的帮手

在工业控制上DOS和WINDOWS已经大显身手，不少医用放射设备上有的时候跑的就是Windows系统。，Windows以它一致的图形界面风格、完善的内存管理、友会直观的操作方式，折服了以事务处理为主的各个行业。Windows程序设计方法与MS-DOS程序设计方法不同MS-DOS是过程控制，，Windows是事件驱动的，事件驱动程序是由事件的发生来控制， 不是由事件的顺序来控制，而事件驱动程序的设计是以一种非顺序的方式处理事件，Windows应用程序通过对由事件产生的消息的处理来实现特定功能，例如柴油发电机组远程监控系统。

3.4无线技术的个人应用

今天， win7系统能实现无线网络连接及局域网连接、WLAN安全，使无线网络在学习、生活中得到更广泛的应用。WINDOWS 以前的WiFi接入， 只能显示无线网络的SSID，无线信号强度视图并不准确， 用户不能判断WiFi网络质量的好坏。而Windows 10提供的WiFi接入应用程序——WiFi Commander不仅适用于笔记本用户，同样适用于手机等移动终端用户。

4 无线传感操作系统概述

4.1 WSNOS的特性

同其他操作系统一样，WSNOS是为了方便开发应用，提供物理设备的抽象和高协调性的通用函数实现。它的独特性在于，资源极端受限（处理器速度、存储器大小、内存大小、通讯带宽、资源数量以及电源受限），设备特殊性和缺乏一致的抽象层次。WSN操作系统的设计策略必须是一个资源库，从中抽取一部分组成应用，提供有限资源的并发，而不是提供接口或形式。

4.2 伯克利TinyOS简介

Tiny OS是UC Berkeley（加州大学伯克利分校）开发的开放源代码操作系统，专为嵌入式无线传感网络设计，操作系统基于构件（component-based）的架构，更新快。Tiny OS功耗较低，应用代码短，特别适合传感器这种受内存、功耗限制的设备；提供的组件包括：网络协议、分布式服务器、传感器驱动及数据识别工具等；基地中心控制，聚集和处理各子节点采集到的信息，由各个节点通过无线网络互相传递，最后达到协同一致的目的。

4.3 ZIGBEE简介

ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。其特点是近距离、低复杂度、自组织、短时延、低功耗、低数据速率。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000 个节点的大网。

5 宏无线传感操作系统模型

在未来新的无线传感操作系统的设计中，我们应兼顾以前操作系统的优点，采取合适平衡的策略，实现以下功能。

5.1混合调用

过去的无线传感操作系统要么是事件驱动型，要么是线程抢占型，如果综合事件驱动编程和多线程编程成为一个模型，会增加操作系统应用灵活性。关键问题是要设计合理调度策略，解决内存多占用问题。

5.2实时性优化

基于事件驱动和多线程抢占的模型会降低系统的实时性，要解决此问题，必须限制优先级个数，还要发挥事件驱动实时性优势，必须在算法上满足节点实时性反应。

5.3模块可载入性

采用常用的内存页面管理算法，实现模块可动态载入，增加系统的可扩展性。要解决模块载入占用带宽和类似内存页面管理“抖动”现象。

6 结束语

以上是对个人版操作系统的回顾和无线传感网操作系统的综述，提出了一种新的无线传感网操作系统的设计模型。

参考文献：

[1] 郭谋发，王劭伯.Windows环境下工业控制系统上位机人机界面设计[J]. 福州大学学报（自然科学版），2008.4

[2] 董玮.面向无线传感网络的嵌入式操作系统设计.[M].浙江大学.2010