【操作系统/OS笔记02】操作系统的历史、操作系统结构

本次笔记内容：
1.4 如何学习操作系统
1.5 操作系统的实例
1.6 操作系统的历史
1.7 操作系统结构
1.8 小结

操作系统的大概分支

UNIX家族： UNIX BSD是由伯克利在UNIX之上开发的开源操作系统。UNIX和C语言由一个团队开发，UNIX由C开发。

Linux家族： 类UNIX的操作系统。安卓的内核也为Linux Kernel。

Windows家族： 最初为DOS系统。桌面占统治地位，移动端与服务器较为弱势。Windows操作系统让不懂计算机的开始使用计算机。

还有很多面向不同的对象的操作系统。

操作系统的历史和演变过程

• 早期计算机使用纸带传输程序和数据，操作系统只起到加载作用。
• CPU等硬件快速发展，计算机速度得到提升（批处理阶段/离线处理）。操作系统初步形成，初步体现操作系统并发特征。
• 内存容量越来越大、CPU执行多个程序（多道程序设计）。在程序1等待I/O操作时，操作系统去执行程序2，而不是等待程序1。
• 但是多道程序设计交互性不够好。为了更好地利用计算机资源，并且更好地和用户交互，出现了分时交互系统。两个程序轮流占用资源，比如程序A占用千分之一秒，程序B接上，运行千分之一秒后，又交给A。外设（时钟）定期产生中断，帮助操作系统完成相应的分时调度。
• 个人电脑操作系统，Windows的GUI更加用户友善。
• 多核多处理普遍存在。
• 网络快速发展，出现了分布式操作系统。松耦合、紧耦合系统由分布式操作性管理。
• 未来，生活中存在大量嵌入设备。

操作系统结构

简单的操作系统：MS-DOS（1981~1994）
不分模块的单体内核，用汇编语言设计。

Unix操作系统是1972由贝尔实验室设计，用C语言设计（有可移植性）。

微内核

为了将内核尽量小巧，提出微内核的设计，尽可能把内核功能移植到用户空间。功能作为进程，其之间通过内核的消息传递机制进行协调。微内核为松耦合结构。

微内核设计代价：程序间交互要通过内核，进行多次拷贝，开销较大。因此微内核在产业界应用较少。

外内核

速度快，主要在学术界有进一步研究。

ExoKernel（读作XO Kernel），与硬件打交道，完成硬件的

LibOS与软件打交道，程序可以面向自己的LibOS，再统一面向ExoKernel。

LibOS与应用紧耦合。ExoKernel完成硬件的隔离。

虚拟机 VMs

在传统OS之下，虚拟出多个计算机系统。在计算机系统上虚拟出一台完整的计算机，包含全部物理环境。多操作系统共享硬件资源。