Linux学习--第一天--什么是操作系统？

第一章 什么是Linux

1.1 什么是Linux

1.1.1 计算机：计算的辅助工具

计算机必须要有的组件：

输入单元：如鼠标、键盘、卡片阅读器机，等等。

中央处理器(CPU)：含有算术逻辑、控制、记忆等单元。

输入单元：如屏幕、打印机等。

“比较完整的操作系统”应该包含两个组件，一个是“核心与其提供的接口工具

”，另一个是“利用核心提供的接口工具所开发的软件

”。

整个硬件是由核心

来管理的，如果核心不能识别硬件，那么将无法使用该硬件设备。

从定义来看，只要能让计算机硬件正确地运行，就算是操作系统了。所以，操作系统其实就是核心与其提供的接口工具。如上所述，因为最基本的核心缺乏与用户沟通的友好界面，所以在目前，一般提到的操作系统，都会包含核心与相关的用户应用软件。

核心就是“Kernel”，它是操作系统最底层的东西，每个操作系统都有自己的核心，由它来掌管整个硬件资源的工作状态。

核心为了实现用户所需要的正确运算结果，必须要管理的事项有以下几项：

系统调用接口(System Call Interface)

：通过这个接口，程序开发人员可以轻松地与核心沟通，进一步利用硬件资源。

进程控制(Process Control)

：在多任务环境中，一台计算机可能同时有很多的作业等待CPU运算处理，核心这时必须能够控制这些作业并有效地分配CPU的资源。

内存控制(Memory Management)

：控制整个系统的内存；如果内存不足，核心还能够提供虚拟内存的功能。

文件系统管理(File System Management)

：文件系统的管理，例如数据的输入/输出(I/O)及不同文件格式的支持等，如果核心不能识别某个文件系统，那么将无法使用该文件格式的文件。

设备驱动程序(Device Drivers)

：如上所述，硬件管理是核心的主要工作之一，当然，设备驱动程序就是核心需要做的事情。”可加载模块“功能可以将驱动程序编辑成模块，而不需要重新编译核心。

Linux由于是开放源代码的操作系统，所以其程序代码可以修改成合适在各种机器上运行，也就是说，Linux具有“可移植性”。

Thompson的这个文件系统有两个重要的概念：

所有程序或系统设备都是文件；

不管是创建编辑器，还是附属文件，所写的程序只有一个目的，而且要有效地完成目标。

计算机仅认识0/1数据，但人类不认识它们。人类对于纯文字的数据(就是所谓的ASCII文件格式)比较有感觉。但偏偏计算机又不认识ASCII格式文字。为此，就会有很多所谓的“编译器”来辅助我们编写程序。我们一般使用文字编辑器以ASCII纯文字格式来编写程序，在通过所谓的“编译器(compiler)”将刚刚完成的文本文件“编译”成为计算机认识的二进制文件(binary file)，让计算机认识且可以执行程序。

为什么有时候我同时打开两个文件(如A文件和B文件)所花的时间，要比打开A文件后再打开B文件的时间还要多？因为如果同时打开的话，CPU就必须要在两个作业之间不停地切换，而切换的动作会耗去一些CPU时间。所以，在一个CPU上同时启动两个以上的作业，要比一个一个地执行还要耗时。这这是为什么现在CPU开发商要在一个芯片中整合两个CPU的原因，也是为什么在运行情况比较复杂的服务器上，需要比较多的CPU的原因。

要实现多任务(multitasking)环境，除了硬件(主要是CPU)具有多任务的特性外，操作系统也要支持这项功能。一些不具有多任务特性的操作系统，想要同时执行两个程序时不可能的。除非先执行的程序执行完毕，否则，后面的程序不可能主动执行。在多任务操作的系统中，每个程序执行时，都会有一个最大CPU使用时间；若该作业运行的时间超过这个CPU使用时间，就会取消其运行，而再度进入核心作业的任务分配中，等待下一次的CPU运行。这有点像在开记者会，主持人(CPU)会问“谁要发问？”一群记者(作业)就会举手，一般先举手的自然就先允许发问，之后，主持人又会问一次谁要发问，当然，所有人(包括刚刚那个记者)都可以举手。多任务环境对对于复杂的工作情况帮助很大。

1.2 Linux的特性

类UNIX可以说是目前服务器类型的操作系统的统称。因为不论是FreeBSD、BSSD、Sun UNIX、HP UNIX、Red Hat Linux、Mandrake Linux等，都是由同一祖先Thompson所编写的UNIX而来，因此，这些都是统称为类UNIX的操作系统。

1.2.1 Linux系统有如下特性

自由与开发

：由于Linux基于GPL(General Public License)架构，因此它是自由软件，即任何人都可以自由地使用或修改其中的源码。

配置要求低

：性能高。

功能强大而稳定

：Linux功能不比一些大型的UNIX工作站低。

独立工作

：Linux操作系统使用了很多软件套件，这些套件软件都在Linux操作系统上进行了开发与测试。

1.2.2 Linux的优点

稳定的系统

：Linux是基于UNIX概念而开发出来的操作系统，具有与UNIX系统相似的程序接口和操作方式，继承了UNIX稳定且有效率的特点。

免费或少许费用

：基于GPL基础的产物。

安全性、漏洞的快速修补

：开源。

多任务、多用户

：与Windows系统不同，Linux主机上可以同时允许多人上线工作，并且资源分配较为公平，比起Windows的单人、假多任务系统要稳定得多。这种多用户、多任务是类UNIX系统相当不错的功能。您可以在一个Linux主机上规划出不同等级的用户，而且每个用欧冠胡登录系统时的工作环境都可以不同。您还可以允许不同的用户在同一个时间登录主机，以便同时使用主机的资源。

用户与组的规划

：在Linux机器中，文件的属性可以分为”可读、可写、可执行“来定义一个文件的适用性，这些属性可以分为3个种类，分别是文件拥有者、文件所属用户组、其他非拥有者与用户组。这对于项目计划或则其他计划开发人员具有相当良好的系统保密性。

相对而言资源耗费较少

：性能好。

适合需要小核心程序的嵌入式系统

：Linux用很少的程序代码就可以实现一个完整的操作系统。

1.2.3 Linux还有待改进的地方

没有特定的支持厂商，图形界面还不够友好；

1.2.4 其他相关信息：

遵照标准

POSIX规范。Linux Standard Base(LSB),File system Hierarchy Standard(FHS)。

服务器、工作站、终端

服务器(Server)

：提供Internet一种以上网络服务的主机。

工作站(Workstation)

：工作站可以视为这样的机器，仅提供给一组特定人员进行数值分析、科学研究。当然，更广义的定义是，只要是没有对Internet提供网络服务的，那就是工作站。

终端(Terminal)

：简单而言，就是最终用户(end-user)的那台计算机。不过，更狭义地说，”终端“本身应该不具备任何可以工作的软件，终端一定要连上服务器之后，才能进行各项工作。