1.1.1、操作系统发展史、Linux 与 Unix

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• Linux 是众多操作系统之一，常见操作系统：win 7、win 10、Mac、Android、IOS。
• 计算机是一台按用户要求接收信息、存储与处理数据，再将处理结果输出（文字、图片、音频、视频等）的机器。计算机由硬件和软件组成：

• • 硬件是计算机赖以工作的实体，包括：显示器、键盘、鼠标、硬盘、CPU、主板等。
  • 软件会按照用户的要求协调整台计算机的工作，如：Windows、Linux、Mac OS、Android 等操作系统，Office、QQ、迅雷、微信等应用程序。

• 操作系统（Operating System，OS）是软件的一部分，是硬件基础上的第一层软件，是硬件和其它软件沟通的桥梁（接口、中间人）。
• 操作系统会控制其它程序运行、管理系统资源（如：管理及配置内存、决定系统资源供需的优先次序等）、提供最基本的计算功能，同时还提供一些基本的服务程序，例如：

• • 文件系统：为操作系统提供了组织管理数据的方式

• • • 提供计算机存储信息的结构；信息存储在文件中，文件主要存储在计算机的硬盘里，在目录的分层结构中组织文件。

• • 设备驱动程序

• • • 提供连接计算机的每个硬件设备的接口，设备驱动器使程序能够写入设备，而不需要了解执行每个硬件的细节。

• • 用户接口

• • • 操作系统需要为用户提供一种运行程序和访问文件系统的方法。如常用的 Windows 图形界面可以理解为一种用户与操作系统交互的方式；智能手机的 Android 或 iOS 系统也是一种操作系统的交互方式。

• • 系统服务程序

• • • 当计算机启动时，会自启动许多系统服务程序，执行安装文件系统、启动网络服务、运行预定任务等操作。

• 操作系统就好像是一个政府，其它软件都会被它管控；操作系统在给其他软件提供各种便利的同时，还会约束其他软件不能为所欲为。

• 目前流行的服务器和 PC 端操作系统有 Linux、Windows、UNIX 等；手机操作系统有 Android、iOS、Windows Phone（简称 WP）；嵌入式操作系统有 Windows CE、PalmOS、eCos、uClinux 等。

1、操作系统发展史

• 1965 年之前，电脑并不像现在一样普遍（军事或学院的研究机构才具备），且大型主机至多能提供 30 台终端（30 个键盘、显示器)，连接一台电脑。

• 为了解决数量不够用的问题，1965 年前后由贝尔实验室、麻省理工学院以及通用电气共同发起了Multics 项目，想让大型主机支持 300 台终端。
• 由于 Multics 工程计划所追求的目标太庞大复杂，以至于它的开发人员都不知道要做成什么样子，最终以失败收场。1969 年前后这个项目进度缓慢、资金短缺，贝尔实验室退出了研究。

（1）Unix

• 1969 年从这个项目中退出的 Ken Thompson（肯 • 汤普森）在实验室无聊时，为了让一台空闲的电脑上能够运行“星际旅行”（Space Travel，该游戏模拟太阳系天体运动，由玩家驾驶飞船，观赏景色并尝试在各种行星和月亮上登陆），在 8 月份左右趁着其妻子探亲的时间，用了 1 个月的时间编写出了 Unix 操作系统的雏型（他先后在多个系统上试验，但运行效果不甚理想，于是自己开发操作系统，就这样 UNIX 诞生了）。
• 结合英文中的前缀 Multi 和 Uni 就能明白 UNIX 的隐意：

• • Multi 是大的意思（大而且繁）
  • 而 Uni 是小的意思（小而轻巧），这是 UNIX 开发者的设计初衷，该理念一直影响至今

• 1970 年，美国贝尔实验室的 Ken Thompson 以 BCPL 语言为基础，设计出很简单且很接近硬件的 B 语言（取 BCPL 的首字母），并用 B 语言写了第一个 UNIX 操作系统。
• 因为 B 语言的跨平台性较差，为了在其他电脑上也能运行这个非常棒的 Unix 操作系统，Dennis Ritchie（丹尼斯·里奇，下图右）和 Ken Thompson（肯·汤普逊，下图左）准备从 B 语言的基础上研究一个更好的语言。

• 1972 年，美国贝尔实验室的 Dennis Ritchie 在 B 语言的基础上最终设计出一种新的语言，他取了 BCPL 的第二个字母作为这种语言的名字，这就是 C 语言，这是一种适合编写系统软件的高级语言，它的诞生是 UNIX 系统发展过程中的一个重要里程碑：它宣告了在操作系统的开发中，汇编语言不再是主宰。
• 1973 年初，C 语言的主体完成。UNIX 系统的绝大部分源代码都用 C 语言进行了重写，这为提高 UNIX 系统的可移植性打下基础（之前操作系统多采用汇编语言，对硬件依赖性强），也为提高系统软件的开发效率创造了条件。可以说，UNIX 系统与 C 语言是一对孪生兄弟，密不可分。
• 20 世纪 70 年代初，计算机界还有一项伟大的发明：TCP/IP 协议，这是当年美国国防部接手 ARPAnet 后所开发的网络协议。美国国防部把 TCP/IP 协议与 UNIX 系统、C 语言捆绑在一起，由 AT&T 发行给美国各个大学非商业的许可证，这为 UNIX 系统、C 语言、TCP/IP 协议的发展拉开了序幕，它们分别在操作系统、编程语言、网络协议这三个领域影响至今。
• 肯•汤普森和丹尼斯•里奇因在计算机领域做出的杰出贡献，于 1983 年获得计算机科学的最高奖：图灵奖。
• 随后出现了各种版本的 UNIX 系统，常见的有 Sun Solaris、FreeBSD、IBM AIX、HP-UX 等。
• Solaris 是 UNIX 系统的一个重要分支，可以运行在 SPARC CPU 平台和 x86 CPU 平台上。在服务器市场上，Sun 的硬件平台具有高可用性和高可靠性，是市场上处于支配地位的 UNIX 系统。对于难以接触到 Sun SPARC 架构计算机的用户来说，可以通过使用 Solaris x86 来体验世界知名大厂的商业 UNIX 风采。当然，Solaris x86 也可以用于实际生产应用的服务器，在遵守 Sun 的有关许可条款的情况下，Solaris x86 可以免费用于学习研究或商业应用。
• FreeBSD 源于美国加利福尼亚大学伯克利分校开发的 UNIX 版本，它由来自世界各地的志愿者开发和维护，为不同架构的计算机系统提供了不同程度的支持。FreeBSD 在 BSD 许可协议下发布，允许任何人在保留版权和许可协议信息的前提下随意使用和发行，并不限制将 FreeBSD 的代码在另一协议下发行，因此商业公司可以自由地将 FreeBSD 代码融入它们的产品中。苹果公司的 OS X 就是基于 FreeBSD 的操作系统。

  

• FreeBSD 与 Linux 的用户群有相当一部分是重合的，二者支持的硬件环境也比较一致，所采用的软件也比较类似。FreeBSD 的最大特点就是稳定和高效，是作为服务器操作系统的不错选择；但其对硬件的支持没有 Linux 完备，所以并不适合作为桌面系统。
• 其他 UNIX 版本因应用范围相对有限，在此不做过多介绍。

（2）Minix

• 因为 AT&T（通用电气）的政策改变，在 Version 7 Unix 推出之后，发布新的使用条款，将 UNIX 源代码私有化，在大学中不再能使用 UNIX 源代码。
• Andrew S. Tanenbaum（塔能鲍姆）教授为了能在课堂上教授学生操作系统运作的实务细节，决定不使用任何 AT&T 的源代码，自行开发与 UNIX 兼容的操作系统，以避免版权上的争议。他以小型 UNIX（mini-UNIX）之意，将它称为 MINIX。

（3）Linux

• 因为 Minix 只是教学使用，功能并不强，因此 Torvalds 利用 GNU 的 bash 当做开发环境，gcc当做编译工具，编写了 Linux 内核-v0.02，但一开始 Linux 并不能兼容 Unix，Unix 上跑的应用程序不能在 Linux 上跑（即应用程序与内核之间的接口不一致，因为 Unix 是遵循 POSIX 规范），因此Torvalds 修改 Linux，并遵循 POSIX（Portable Operating System Interface，他规范了应用程序与内核的接口）； 一开始 Linux 只适用于 x86，后来经过全世界的网友的帮助，最终能够兼容多种硬件。
• Linux 内核最初是由李纳斯•托瓦兹（Linus Torvalds）在赫尔辛基大学读书时出于个人爱好而编写的，当时他觉得教学用的迷你版 UNIX 操作系统 Minix 太难用了，于是决定自己开发一个操作系统。第 1 版本于 1991 年 9 月发布，当时仅有 10000 行代码。

• 李纳斯•托瓦兹没有保留 Linux 源代码的版权，公开代码并邀请他人一起完善 Linux。与 Windows 及其他有专利权的操作系统不同，Linux 开放源代码，任何人都可以免费使用。
• 据估计，现在只有 2% 的 Linux 核心代码是由李纳斯•托瓦兹自己编写的，他仍拥有 Linux 内核（操作系统的核心部分），并保留了选择新代码和需要合并的新方法的最终裁定权。现在大家所使用的 Linux 是由李纳斯•托瓦兹和后来陆续加入的众多 Linux 好者共同开发完成的。
• 李纳斯•托瓦兹无疑是这个世界上最伟大的程序员之一，他还搞出了全世界最大的程序员交友社区 GitHub（开源代码库及版本控制系统）。
• 关于 Linux 的 Logo（一只企鹅）由来是一个很有意思的话题。为什么选择企鹅？

• • 有人说因为李纳斯•托瓦兹是芬兰人，所以选择企鹅。
  • 有人说因为其它动物图案都被用光了，李纳斯•托瓦兹只好选择企鹅。
  • 我更愿意相信第三种说法：企鹅是南极洲的标志性动物，根据国际公约，南极洲为全人类共同所有，不属于世界上的任何国家（国家都无权将南极洲纳入其版图）。Linux 选择企鹅图案作为 Logo 的含义是：开放源代码的 Linux 为全人类共同所有，公司无权将其私有。

• Linux 在设计之初就是基于 Intel x86 系列 CPU 架构的，它是一个基于 POSIX 的多用户、多任务并支持多线程和多 CPU 的操作系统。Linux 由世界各地成千上万的程序员设计和开发实现，当初开发 Linux 系统的目的就是建立不受任何商业化软件版权制约的、全世界都能自由使用的类 Unix 操作系统兼容产品。

（4）图示：操作系统发展史

（a）Fedora

（b）Redhat

（c）Ubuntu

（5）Minix 没有火起来的原因

• Minix 的创始人说，MINIX 3 没有统治世界是源于他在 1992 年犯下的一个错误：当时他认为 BSD 必然会一统天下，因为它是一个更稳定和更成熟的系统，其它操作系统难以与之竞争。因此他的 MINIX 的重心集中在教育上。四名 BSD 开发者已经成立了一家公司销售 BSD 系统，他们甚至还有一个有趣的电话号码 1-800-ITS-UNIX。然而他们正因为这个电话号码而惹火上身。美国电话电报公司因电话号码而提起诉讼。官司打了三年才解决；在此期间，BSD 陷于停滞，而 Linux 则借此一飞冲天。他的错误在于没有意识官司竟然持续了如此长的时间，以及 BSD 会因此受到削弱。如果美国电话电报公司没有起诉，Linux 永远不会流行起来，BSD 将统治世界。

2、UNIX 与 Linux 的亲密关系

• UNIX 是 Linux 的父亲。其实 Linux 与 UNIX 有很多的共通之处，如果你已经熟练掌握 Linux，则再上手使用 UNIX 会非常容易。二者也有两个大的区别：

• • UNIX 系统大多与硬件配套：大多数 UNIX 系统（如 AIX、HP-UX 等）无法安装在 x86 服务器和个人计算机上，而 Linux 则可以运行在多种硬件平台上。
  • UNIX 是商业软件，而 Linux 是开源软件（免费、公开源代码）

• Linux 受广大计算机爱好者的喜爱的主要原因有两个：

• • 它属于开源软件（开放源代码），用户可自由获取它的源代码，并可以根据自己的需要对它进行必要修改（开源是一种新的软件盈利模式；目前很多软件都是开源软件，对计算机行业与互联网影响深远）。
  • 它具有 UNIX 的全部功能，任何使用或想学习 UNIX 操作系统的人都可以从 Linux 中获益。

• Linux 已经青出于蓝而胜于蓝，历史的车轮让 Linux 成为 UNIX 最优秀的传承者。正是由于 Linux 和 UNIX 有着千丝万缕的联系，所以人们把 Linux 叫做“类 UNIX 系统”。

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