操作系统简述
操作系统简述
（LinuxAid 工程师 fjxufeng）
一、计算机软件与操作系统
功能强大的计算机自从走进了人类的生活就发挥着越来越重要的作用，随着时代的发展，计算机已与人们的日常生活息息相关。不能不说计算机软件日新月异的发展在此起着关键作用。可以这么说，离开了软件，计算机就成了废铜烂铁。计算机机软件大致可以分为两类：系统软件和应用软件。系统软件用于管理计算机资源，并为应用软件提供一个统一的平台。应用软件则在系统软件的基础上实现用户所需要的功能。
而操作系统(Operation System)则是最基本的系统软件，它控制计算机的所有资源关提供应用程序开发的基础。
二、操作系统诞生的原因
计算机是由CPU、内存、磁盘、显卡、声卡等许许多多设备组成的，而且这些设备的厂商众多，品种繁多，而且不同厂商生产的同种设备虽然完成同种功能，但是具体细节却存在千差万别。为了正确地管理和使用这些设备来实现具体的应用，这样程序员就得了解和掌握各种设备的工作原理。
而且对于同种设备，由于不同的硬件厂商在实现细节上的差异使得程序员再次陷入了复杂的硬件控制的深渊！必须找到一种方法使得程序员从苦海中脱离出来！多年的研究与发展终于使得这个愿望成为现实。这个解决方法就是在硬件的基础上加载一层软件来管理整个系统。这个软件通过设备驱动程序来与计算机硬件打交道，通过一系列的功能模块将整个计算机硬件系统抽象成为一个公共、统一、开放的接口—虚拟机，从而使得程序员不必再陷入各种硬件系统的具体细节！这一层软件就是操作系统。
三、什么是操作系统
操作系统是一个大型的软件系统，其功能复杂，体系庞大。从不同的角度看的结果也不同，正是“横看成岭侧成峰”，下面我们通过最典型的两个角度来分析一下。
1.从程序员的角度看
正如前面所说的，如果没有操作系统，程序员在开发软件的时候就必须陷入复杂的硬件实现细节。程序员并不想涉足这个可怕的领域，而且大量的精力花费在这个重复的、没有创造性的工作上也使得程序员无法集中精力放在更具有创造性的程序设计工作中去。程序员需要的是一种简单的，高度抽象的可以与之打交道的设备。将硬件细节与程序员隔离开来，这当然就是操作系统。从这个角度看，操作系统的作用是为用户提供一台等价的扩展机器，也称虚拟机，它比底层硬件更容易编程。
2.从使用者的角度看
从使用者的角度来看，操作系统则用来管理一个复杂系统的各个部分。操作系统负责在相互竞争的程序之间有序地控制对CPU、内存及其它I/O接口设备的分配。
比如说，假设在一台计算机上运行的三个程序试图同时在同一台打印机上输出计算结果。那么头几行可能是程序1的输出，下几行是程序2的输出，然后又是程序3的输出等等。最终结果将是一团糟。这时，操作系统采用将打印输出送到磁盘上的缓冲区的方法就可以避免这种混乱。在一个程序结束后，操作系统可以将暂存在磁盘上的文件送到打印机输出。从这种角度来看，操作系统则是系统的资源管理者。
四、操作系统发展历史
下面我们结合计算机的发展历史来回顾一下操作系统的发展历程。
1.第一代计算机（1945-1955）：真空管和插件板
40年代中期，美国哈佛大学、普林斯顿高等研究院、宾夕法尼亚大学的一些人使用数万个真空管，构建了世界上第一台电子计算机。开启计算机发展的历史。这个时期的机器需要一个小组专门设计、制造、编程、操作、维护每台机器。程序设计使用机器语言，通过插板上的硬连线来控制其基本功能。
这个时候处于计算机发展的最初阶段，连程序设计语言都还没有出现，操作系统更是闻所未闻！
2.第二代计算机（1955-1965）：晶体管和批处理系统
这个时期计算机越来越可靠，已从研究院中走出来，走进了商业应用。但这个时期的计算机主要完成各种科学计算，需要专门的操作人员维护，并且需要针对每次的计算任务进行编程。
第二代计算机主要用于科学与工程计算。使用FORTRAN与汇编语言编写程序。在后期出现了操作系统的雏形：FMS（FORTRAN监控系统）和IBMSYS（IBM为7094机配备的操作系统）
3.第三代计算机（1965-1980）：集成电路芯片和多道程序
60年代初，计算机厂商根据不同的应用分成了两个计算机系列，一个针对科学计算，一个针对商业应用。随着计算机应用的深入，对统一两种应用的计算机需求出现了。这时IBM公司试图通过引入System/360来解决这个问题。与这个计划配套，IBM公司组织了OS/360操作系统的开发，然后复杂的需求，以及当时软件工程水平低下使得OS/360的开发工作陷入了历史以来最可怕的“软件开发泥潭”，诞生了最著名的失败论著----《神秘的人月》。虽然这个开发计划失败了，但是这个愿望却成为了计算机厂商的目标。此时，MIT、Bell
Lab（贝尔实验室）和通用电气公司决定开发一种“公用计算机服务系统”----MULTICS，希望其能同时支持数百名分时用户的一种机器。结果这个计划的研制难度超出了所有人的预料，最后这个系统也以失败结束。不过，MULTICS的思想却为后来的操作系统很多提示。60年代未，一位贝尔实验室曾参加过MULTICS研制工作的计算机科学家Ken
Thompson，在一台无人使用的PDP-7机器上开发出了一套简化的、单用户版的MULTICS。后来导致了UNIX操作系统的诞生。目前UNIX操作系统主导了小型机、工作站以及其他市场。也是至今最有影响力的操作系统之一，而Linux也是UNIX系统的一种衍生，下一讲我们将专门介绍一下UNIX的发展历史。
4.第四代计算机（1980-今）：个人计算机
随着计算机技术的不断更新与发展，计算机神奇般地闯入了人们的生活，现在以低廉的价格就可以获得强大计算能力的计算机。价格不再是阻拦计算机普及的门槛时，降低计算机的易用性就显得十分重要！由于UNIX系统的本身特点，使得其不太适合于在运行在个人计算机上，这时就需要一种新的操作系统。在这一历史关键时候，IBM公司由于低估了PC机的市场，并未使用最大的力量角逐这一市场，这时Intel公司趁机进入，成为了当今微处理器的老大。同时善于抓住时机的微软公司的总裁比尔·盖茨适时地进入了这一领域，用购买来的CP/M摇身一变成为MS-DOS，并凭借其晌鋈思扑慊僮飨低沉煊虻陌灾鳌Ｋ淙皇瞧还驹贕UI方面先拔头筹，但由于苹果公司的不兼容、不开放的市场策略，未能扩大战果，这时微软又适时地进入了GUI方面，凭借WINDOWS系统再次称雄！
五、操作系统构成
一般来说，操作系统由以下几个部分组成：
1）进程调度子系统：进程调度子系统决定哪个进程使用CPU，对进程进行调度、管理。
2）进程间通信子系统： 负责各个进程之间的通信。
3）内存管理子系统：负责管理计算机内存。
4）设备管理子系统：负责管理各种计算机外设，主要由设备驱动程序构成。
5）文件子系统：负责管理磁盘上的各种文件、目录！
6）网络子系统：负责处理各种与网络有关的东西。
六、操作系统结构设计
操作系统有多种实现方法与设计思路，下面仅选取最有代表性的三种做一简单的叙述。
1.整体式系统结构设计 这是最常用的一种组织方式，它常被誉为“大杂烩”，也可说，整体式系统结构就是“无结构”。
这种结构方式下，开发人员为了构造最终的目标操作系统程序，首先将一些独立的过程，或包含过程的文件进行编译，然后用链接程序将它们链接成为一个单独的目标程序。
Linux操作系统就是采用整体式的系统结构设计。但其在此基础上增加了一些形如动态模块加载等方法来提高整体的灵活性，弥补整体式系统结构设计的不足。
2.层次式系统结构设计 这种方式则是对系统进行严格的分层，使得整个系统层次分明，等级森严！这种系统学术味道较浓！实际完全按照这种结构进行设计的操作系统不多，也没有广泛的应用。
可以这么说，现在的操作系统设计是在整体式系统结构与层次式系统结构设计中寻求平衡。
3.微内核系统结构设计 而微内核系统结构设计则是近几年来出现的一种新的设计理念，最有代表性的操作系统有Mach和QNX。微内核系统，顾名思义就是系统内核很小！比如说QNX的微内核只负责：
¨ 进程间的通信
¨ 低层的网络通信
¨ 进程调度
¨ 第一级中断处理
七、操作系统横向比较
计算机历史中出现了许许多多的操作系统，然后大浪淘沙，无情地淘汰了许多，只留下一些经历过市场考验的：
1.桌面操作系统：
1）MSDOS：Intel x86系列的PC机上的最早的操作系统，微软公司产品，曾经统治了这个领域，现在已逐渐被自家兄弟WINDOWS
9x系列所代替，现在除了一些低档机外已不多见。
2）Windows 9x：微软公司产品，从Windows 3.x发展而来，现在是基于Intel
x86系列的PC机上的主要操作系统，也是现然个人电脑中装机量最大的操作系统。面向桌面、面向个人用户。
3）Mac OS：苹果公司所有，界面友好，性能优异，但由于只能运行在苹果公司自己的电脑上而发展有限。但由于苹果电脑独特的市场定位，现在仍存活良好。
2.服务器操作系统：
1）UNIX系列：UNIX可以说是源远流长，是一个真正稳健、实用、强大的操作系统，但是由于众多厂商在其基础上开发了有自己特色的UNIX版本，所以影响了整体。在国外，UNIX系统可谓独树一帜，广泛应用于科研、学校、金融等关键领域。但由于中国的计算机发展较为落后，UNIX系统的应用水平与国外相比有一定的滞后。
2）Windows NT系列：微软公司产品，其利用Windows的友好的用户界面的优势打进服务器操作系统市场。但其在整体性能、效率、稳定性上都与UNIX有一定差距，所以现在主要应用于中小企业市场。
3）Novell Netware系列：Novell公司产品，其以极适合于中小网络而著称，在中国的证券行业市场占有率极高，而且其产品特点鲜明，仍然是服务器系统软件中的长青树。
4）Linux操作系统
Linux系统基础知识（十二）常见linux介绍
常见linux介绍
目前我们所能接触到的linux主要有Red Hat、Slackware、Debian、SuSE、OpenLinux、TurboLinux、Red
Flag、Mandarke、
BluePoint等。
（1）Red Hat http://www.redhat.com
以容易安装著称，初学者安装这个版本，遇到挫折的机会几乎是零，如果您对安装Win9x已驾轻就熟的话，Red Hat Linux的安装一定难不倒您。
Red Hat另一个优点是它的RPM（Red Hat Package Manager）；以往在安装软件时，最让使用者伤脑筋的是：软件在解开压缩前先要新建一个目录，然后将软件搬进去解压，解压后，有些部份可能需要搬到另一个目录中去，当要搬移的项目多时，做这些工作就是件苦差事了。而RPM「包裹管理者」就针对这一点，能将所有要安装的路径全部安排好，当使用者解开有「.rpm」扩展名的文件时，会将当初打包该文件时设定好的路径档案先检查一次，然后依照档案里的设定，将各个文件解开，送到它们应该去的地方；不只如此，它还会制作安装记录，当使用者要移除其中任一个rpm文件时，系统会根据安装记录将该文件反安装，这种做法绝对准确，不会像Windows那样会移除不该拿掉的东西。
Red Hat Linux可以说是相当成功的一个产品，Red Hat公司有「官方版本」（official）供使用者购买，也提供了自由的FTP站供大众直接下载，官方版本与自由下载版本差异在于，官方版本多提供了一些商用软件和印刷精美的说明书。
（2）Slackware http://www.cdrom.com
这是个老字号的门派了，前几年玩Linux的人，几乎都用这套系统。它可完全「手工打造」个人需求的特性，让很多目前已是高手级的玩家仍念念不忘，Slackware在国内用得很多，也许用来做服务器，性能会好些。最新版本安装的过程已改善了不少，各位想要「完全掌控」情况的朋友可以一试。
（3）Debian http://www.debian.org
您通常会在Debian字眼后看见GNU Linux的字样，该派别目前是大家公认的结构最严谨、组织发展最整齐的，它也有一个包裹管理系统称之为「dpk」（Debian
Package），所作的事情和Red Hat的「rpm」异曲同工，使整体文件的管理更加方便。Debian的原始程序代码都是遵循GNU的方式开放的，所以它完全符合开放原代码精神，不像其它的Linux都或多或少的保留了一部份程序代码不开放（Red
Hat是直到6.0版才全部开放的）。最新版本有一部份程序设计师，将Debian移植到其它平台上，所以也可以在其它平台上看见其踪影。
Linux系统基础知识（十三）关于开放源代码的定义
关于开放源代码的定义
开放源代码并不仅仅意味着对源代码的访问权。开放源代码软件的发布条款必须满足以下条件：
1． 自由地再发布
如果被发布的软件是由不同来源的程序组成的，许可证不得限制任何当事人或组织（party）销售或赠送作为被发布软件成分之一的开放源码软件。
许可证不得从此项销售中索取使用费或其它任何费用。（理由）
2． 源代码
程序必须包括源代码，必须允许以源代码方式发布、还必须允许以编译后的形式发布。如果产品的某个部分没有与源代码一同发布，那么必须提供通行的、不需要支付合理范围之外的任何费用的手段以获得源代码---从网络上免费下载是一种可取的方式。源代码必须是程序员对其进行修改的最佳形式。故意地使源代码变得含混晦涩是不允许的。也不允许给出预处理器或翻译器处理的中间结果。（理由）
3． 派生作品
许可证必须允许修改软件和派生软件，并且必须允许它们按照原软件的许可证的条款进行发布。（理由）
4． 作者的源代码的完整性
只有在许可证允许与源代码一同发布\"补丁文件\"（该\"补丁文件\"以在创建时对程序进行修改为目的）时，许可证才能限制对修改形式的源代码的发布。许可证必须明确地允许发布由修改后的源代码生成的程序。许可证可以要求派生的作品采用不同的名称或不同的版本号以区别于原来的软件。（理由）
5． 不得歧视任何个人或团体
许可证不得歧视任何个人或者由多人组成的团体。（理由）
6． 不得歧视任何应用领域（fields of endeavor）
许可证不得限制任何人把程序应用于任何领域。例如，不得规定程序不能应用于商业领域或基因研究领域。（理由）
7． 许可证的发布
与程序有关的权利必须适用于该程序的任何使用者，并且程序的使用者也不需要为了使用该程序而获得其它许可证的许可。（理由）
8． 许可证不能针对于一个产品
与程序有关的权利不能由该程序是否作为某个软件产品的一部分来决定。如果程序从那个发布中被抽出来，并且按照程序的许可证的条款进行使用和发布，那么得到该程序的当事人或组织将获得与得到原程序的使用者相同的权利。（理由）
9． 许可证不能影响其它软件
许可证不得向与采用它的软件一同发布的其它软件提出任何限制。例如，许可证不能**要求在同一媒体上发布的其它程序都是开放源代码软件。（理由）
Conformance
（本节不是开放源代码定义的一个部分）
我们认为本开放源代码定义涵盖了由绝大多数软件团体使用的术语\"开放源代码\"的最初含义和当前含义。然而，该术语被广泛地应用，并且它的含义变得不精确了。OSI
Certified标志是某个软件发布许可证是否服从开放源代码定义的OST认证方式。一般的术语\"开放源代码\"并不提供这种担保，但我们仍然鼓励使用\"开放源代码\"这一术语以表明它符合\"开放源代码定义\"。关于OSI
Certified标志的信息，以及已经通过了OSI Certified、符合\"开放源代码定义\"的许可证，请参见OSI
Certified标志与纲要。
开放源代码定义之原理
给出开放源代码的定义的目的是：把我们所确信的、由软件开发团体所公认的\"开放源代码\"的含义作为一组具体的准则写下来---该准则确保按照开放源代码许可证发布的软件可以得到与其它软件同样认真的评审、使软件可以不断地得到改良和遴选，从而提供非开放软件所难以提供的可靠性与能力。
为了使此项工作持续发展，我们必须抵制人们为了短期利益而中止为软件开发做出贡献。这意味着，许可证的条款必须防止人们藏匿（lock
up）源代码从而导致只有很少的人才能够阅读和修改它。
当软件的开发者按照由OSI认证的许可证发布他们的软件时，他们可以在软件中使用\"OSI Certified\"标志。这种认证标志告知用户，该软件所采用的许可证符合开放源代码定义。关于我们的认证标志的更多信息及其纲要，请参见OSI
Certified标志与纲要。
1． 自由地再发布
通过强制要求许可证允许自由地再发布，我们抵制了任何为了获得少量短期销售金额而放弃长期效益的诱惑。如果我们不这样做，就会有很多压力迫使合作者放弃承诺。
2． 源代码
由于软件只有通过修改才能够得到改进，因此我们要求获得易于理解的源代码。因为我们的目的是使软件易于改进，我们也就希望软件易于修改。
3． 派生作品
仅仅提供可以阅读的源代码，对于实施认真的评审、对于软件的快速改良与遴选来说都是不够的。为了加快改进软件的速度，人们需要能够进行试验和对修改进行重新发布。
4． 作者的源代码的完整性
鼓励对软件进行各种改进是一件好事，但使用者有权知道谁应该对他们所使用的软件负责。软件的作者和维护者都有权知道需要他们提供支持的软件是什么，以维护他们的名誉。
因此，开放软件许可证必须保证可以容易地得到源代码，但可以要求源代码以原始源代码和一组补丁文件的形式发布。按照这种方式，就可以获得\"非正式的\"的修改而同时又可以轻易地把它们从原始源代码中区分出来。
5． 不得歧视任何个人或团体
为了从该进程中获得最大的收益，应该给尽可能多的个人和团体以同等资格对开放源代码软件做出贡献。为此我们禁止开放源代码许可证把任何人排除在这个进程之外。
6． 不得歧视任何应用领域（fields of endeavor）
该条款的主要目的是禁止许可证中含有使开放源代码软件无法在商业上使用的规定。我们需要商业用户参与我们的工作，而不让他们感到被排除在外。
7． 许可证的发布
本条款的目的是禁止通过非直接的手段，例如需要签署非公开的协定，使软件无法公开。
8． 许可证不能针对于一个产品
本条款用于预防其它许可证陷阱。
9． 许可证不能影响其它软件
开放源代码软件的发布者有权为他们自己的软件做出选择。
是的，GPL满足这条要求。按GPL发布的库只影响（contaminate）在运行时
与之连接的软件，于仅仅和它一同发布的软件无关。
OSI Certified标志与纲要
开放源代码定义给出了开放源代码软件的基本性质。不幸的是，术语\"开放源代码\"遭到了滥用，并且由于它的描述性，它不能作为一个商标（这是我们的首选）被保护。由于社团需要一种可靠的方式以确定一份软件是否真正是开放源代码软件。OSI为此目的而注册了一个认证标志，OSI
Certified。如果你在一份软件上看到了该标志，那么该软件就是必定是按照遵从开放源代码定义的许可证发布的，否则，该发行人就是在滥用该标志而且违反了法律。
OSI Certified标志被用于软件而不是许可证：人们需要知道的是组成软件的包和它们的许可证是开放的源代码。此外，单独的许可证可能不是\"货物\"，它由美国专利和商标局注册认证标志。但是软件的作者显然必须能够在不询问我们的情况下（自我认证）、在适当的时刻确认他们的软件是按照OSI
Certified的开放源代码方式发布的。所以认证按照两步进行：
* OSI提供一个满足开放软件源代码定义的开放源代码许可证表。这些许可证经过公众的详细审查并且被我们所批准。如果你有一个希望加入该列表的许可证，请与
license-approval@opensource.org联系，它启动了获得许可证批准的程序。
* 如果你希望在你的软件上设置OSI Certified标志，你可以从列表中选择一个获得批准的许可证并根据它发布软件，并且适当地为软件做标志。
上面仅仅是一个概括。下面给出申请批准许可证和把OSI Certified标志应用在你的软件上的详细说明。
获得许可证的批准
1． 通过电子邮件把许可证发送给license-approval@opensource.org。在电子邮件中说明你是否愿意以你的签名或者匿名地把许可证发送到许可证讨论列表中。（我们愿意考虑那些根本不希望被发送的许可证，但由于社团的评审是批准的一个重要组成部分，我们将不得不把该许可证私下地发送给评审者：因此，对没有被发送到许可证讨论列表中的许可证的批准，要花费更长的时间，并且通常要更多地与你交流。）
2． 如果我们发现你的许可证不符合开放源代码的定义，我们将与你一同解决这个问题。
3． 同时，我们将关注许可证论坛列表，并且与你一同工作以解决大家提出的任何未包含的问题。
4． 作为该过程的一部分，我们还将就许可证问题向外界寻求法律上的建议。
5． 一旦许可证符合了开放源代码定义，并且在许可证论坛上经过了充分的讨论或者其它的评审者没有提出我们认为重要的问题，我们将通知你，许可证已经被批准了，同时它被复制到我们的网站上，并且被加入以下的许可证列表。
使用该标志
你可以在这两种软件的发行上使用OSI Certified标志。该软件的发布包括并且达到了被批准的许可证列表中某个许可证的要求，或者该软件的源代码已经被明确地放到公众可以得到的位置。
Linux系统基础知识（十四）什么是Linux
什么是Linux
随即Linux引起黑客们(hacker)的注意,通过计算机网络加入了Linux的内核开发,Linux倾向于成为一个黑客的系统----直到今天,在Linux社区里内核的开发被认为是真正的编程.由于一批高水平黑客的加入,使Linux发展迅猛,到1993年底94年初,Linux
1.0终于诞生了! Linux 1.0已经是一个功能完备的操作系统,而且内核写得紧凑高效,可以充分发挥硬件的性能,在4M内存的80386机器上也表现得非常好,至今人们还在津津乐道于此,不过自从2.1.xx系列的内核Linux开始走高端的路子----硬件的发展太快了,但是Linux不会失去它的本色.Linux具有良好的兼容性和可移植性,大约在1.3版本之后,开始向其他硬件平台上移植,包括号称最快的CPU---Digital
Alpha(至少目前主频是最高的).所以不要总把Linux与低档硬件平台联系到一块,Linux发展到今天,这是一个误区,它只是将硬件的性能充分发挥出来而已,Linux必将从低端应用横扫到高端应用!
在Linux的发展历程上还有一件重要的事:Linux加入GNU并遵循公共版权许可证(GPL).此举大大加强了GNU和Linux,几乎所有应用的GNU库/软件都移植到Linux,完善并提高了Linux的实用性,而GNU有了一个根基,我现在也搞不清楚到底是GNU
Linux呢还是基于Linux的GNU. :-) 更重要的是遵循公共版权许可证,在继承自由软件的精神的前提下,不再排斥对自由软件的商业行为(如把自由软件打包以光盘形式出售),不排斥商家对自由软件进一步开发,不排斥在Linux上开发商业软件.从此Linux又开始了一次飞跃,出现了很多的Linux发行版,如 Linux是爱好者们通过Internet协同开发出来的,当然它的网络功能十分强大,比如你可以通过ftp,nfs等来安装Linux,用它来做网关等等.随着Linux的发展衍生出来的应用恐怕出乎Linus本人最初的预料,如有人用它来做路由器,有人来做嵌入式系统,有人来做实时性系统......常有新手问Linux能做什么,其实它不象那些中看不中用的操作系统,不在于你用它能干什么,而在于你想干什么!
Linux的兴起还给人们很多启迪与思考,如集市式软件开发的讨论,又如自由软件的精神......
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