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005.操作系统及Linux系统,虚拟机的作用和发展历史


操作系统及其作用
操作系统发展史
Linux系统
虚拟机

  • 操作系统

    操作系统
    操作系统的作用
    不同领域的主流操作系统

  1. 操作系统(Operation System,OS)

    操作系统作为接口的示意图

    005.操作系统及Linux系统,虚拟机的作用和发展历史

    没有安装操作系统的计算机,通常被称为裸机

    • 如果想在 裸机 上运行自己所编写的程序,就必须用机器语言书写程序
    • 如果计算机上安装了操作系统,就可以在操作系统上安装支持的高级语言环境,用高级语言开发程序
  2. 操作系统的作用

    • 是现代计算机系统中 最基本和最重要 的系统软件
    • 是配置在计算机硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩展
    • 主要作用是管理好硬件设备,并为用户和应用程序提供一个简单的接口,以便于使用
    • 而其他的诸如编译程序、数据库管理系统,以及大量的应用软件,都直接依赖于操作系统的支持
  3. 不同应用领域的主流操作系统

    • 桌面操作系统

      • Windows 系列:用户群体大
      • macOS:适合于开发人员
      • Linux:应用软件少
    • 服务器操作系统

      • Linux:安全、稳定、免费;占有率高
      • Windows Server:付费;占有率低
    • 嵌入式操作系统

      • Linux
    • 移动设备操作系统

      • iOS
      • Android(基于 Linux)
  • 操作系统发展史

    Unix
    Minix
    Linux

  1. Unix

    • 1965 年之前的时候,电脑并不像现在一样普遍,它可不是一般人能碰的起的,除非是军事或者学院的研究机构,而且当时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,如图:

    005.操作系统及Linux系统,虚拟机的作用和发展历史

    • 为了解决数量不够用的问题,1965 年左后由贝尔实验室加入了 麻省理工学院 以及 通用电气 合作的计划 —— 该计划要建立一套 多使用者(multi-user)、多任务(multi-processor)、多层次(multi-level) 的 MULTICS 操作系统,想让大型主机支持 300 台终端

    • 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

    • 1969 年从这个项目中退出的 Ken Thompson 当时在实验室无聊时,为了让一台空闲的电脑上能够运行 “星际旅行(Space Travel)” 游行,在 8 月份左右趁着其妻子探亲的时间,用了 1 个月的时间,使用汇编写出了 Unix 操作系统的原型

    • 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),并且他用 B 语言 写了第一个 UNIX 操作系统

    • 1971 年,同样酷爱 “星际旅行(Space Travel)” 的 Dennis M.Ritchie 为了能早点儿玩上游戏,加入了 Thompson 的开发项目,合作开发 UNIX,他的主要工作是改造 B 语言,因为B 语言 的跨平台性较差

    • 1972 年,Dennis M.Ritchie 在 B 语言 的基础上最终设计出了一种新的语言,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

    • 1973 年初,C 语言的主体完成,Thompson 和 Ritchie 迫不及待地开始用它完全重写了现在大名鼎鼎的 Unix 操作系统

    • unix之父,如图:

      005.操作系统及Linux系统,虚拟机的作用和发展历史

      肯·汤普逊(左)和丹尼斯·里奇(右)

      C 语言
      在把 UNIX 移植到其他类型的计算机上使用时,C 语言强大的移植性(Portability)在此显现
      机器语言和汇编语言都不具有移植性,为 x86 开发的程序,不可能在 Alpha,SPARC 和 ARM 等机器上运行
      而 C 语言程序则可以使用在任意架构的处理器上,只要那种架构的处理器具有对应的 C 语言编译器和库,然后将 C 源代码编译、连接成目标二进制文件之后即可运行

    • Unix 家谱,如图:

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  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细节,决定在不使用任何 AT&T 的源代码前提下,自行开发与 UNIX 兼容的操作系统,以避免版权上的争议
    • 以 小型 UNIX(mini-UNIX)之意,将它称为 MINIX
  3. Linux

    • 1991 年 林纳斯(Linus) 就读于赫尔辛基大学期间,对 Unix 产生浓厚兴趣,尝试着在Minix 上做一些开发工作

    • 因为 Minix 只是教学使用,因此功能并不强,林纳斯 经常要用他的终端 仿真器(Terminal Emulator) 去访问大学主机上的新闻组和邮件,为了方便读写和下载文件,他自己编写了磁盘驱动程序和文件系统,这些在后来成为了 Linux 第一个内核的雏形,当时,他年仅 21 岁!

    • 林纳斯 利用 GNU 的 bash 当做开发环境,gcc 当做编译工具,编写了 Linux 内核,一开始 Linux 并不能兼容 Unix

    • 即 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

    • 一开始 Linux 只适用于 386,后来经过全世界的网友的帮助,最终能够兼容多种硬件

    • 林纳斯,如图:

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  • Linux系统

    Linux 内核版本
    Linux 发行版本

  1. Linux 内核版本

    • 内核(kernel)是系统的心脏,是运行程序和管理像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序,它提供了一个在裸设备与应用程序间的抽象层

    • Linux 内核版本又分为 稳定版 和 开发版,两种版本是相互关联,相互循环

    • 稳定版:具有工业级强度,可以广泛地应用和部署。新的稳定版相对于较旧的只是修正一些 bug 或加入一些新的驱动程序

    • 开发版:由于要试验各种解决方案,所以变化很快

    • 内核源码网址:http://www.kernel.org

      所有来自全世界的对 Linux 源码的修改最终都会汇总到这个网站,由 Linus 领导的开源社区对其进行甄别和修改最终决定是否进入到 Linux 主线内核源码中

  2. Linux 发行版本

    • Linux 发行版(也被叫做 GNU/Linux 发行版)通常包含了包括桌面环境、办公套件、媒体播放器、数据库等应用软件,常见的发行版本如下:

      • Ubuntu
      • Redhat
      • Fedora
      • openSUSE
      • Linux Mint
      • Debian
      • Manjaro
      • Mageia
      • CentOS
      • Arch
    • 十大 Linux 服务器发行版排行榜:http://os.51cto.com/art/201612/526126.htm

      在几乎每一份与 Linux 有关的榜单上,基于 Debian 的 Ubuntu 都占有一席之位。Canonical 的Ubuntu 胜过其他所有的 Linux 服务器发行版 ―― 从简单安装、出色的硬件发现,到世界级的商业支持,Ubuntu确立了难以企及的严格标准

  • 虚拟机

    虚拟机(Virtual Machine)指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统

    • 虚拟系统通过生成现有操作系统的全新虚拟镜像,具有真实操作系统完全一样的功能
    • 进入虚拟系统后,所有操作都是在这个全新的独立的虚拟系统里面进行,可以独立安装运行软件,保存数据,拥有自己的独立桌面,不会对真正的系统产生任何影响
    • 而且能够在现有系统与虚拟镜像之间灵活切换的一类操作系统
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