操作系统概况

1.5.1　UNIX操作系统概况

1.UNIX发展的3个阶段

第一阶段是UNIX的开始初期，1969年，Ken Thompson和Dennis Ritchie在AT＆T贝尔实验室开发完成了UNIX操作系统，刚开始运行在DEC PDP-7计算机上，这个阶段UNIX从版本1发展到了版本6。当时的UNIX是用汇编语言写成的，1970年，其设计者使用C语言对UNIX的源代码重新进行改写，将UNIX移植到PDP-11/20上，并使得UNIX具有很强的可移植性。此时，AT＆T并没有把UNIX作为它的正式商品，因此研究人员只是在实验室内部使用并完善它。随后，在AT＆T的许可下，其他科研机构和大学的计算机研究人员参与了UNIX源代码的研究，一方面科研人员能够根据需要改进系统，或者将其移植到其他的硬件环境中去；另一方面培养了懂得UNIX使用和编程的大量学生，这使得UNIX的普及更为广泛。

第二阶段为20世纪80年代，这是UNIX的发展时期，在这一阶段UNIX有了版本7，同时对外发行System Ⅲ和System Ⅴ的UNIX版本。此外，其他厂商以及科研机构都纷纷改进UNIX，如美国加州大学伯克利分校的BSD版本。从4.2BSD中也派生出了多种商业UNIX版本，如Solaris、HP-UX、IRIX、AIX、SCO等。Sun是最早的工作站厂商，其操作系统SunOS是基于4.2BSD开发的，直到SunOS 4。但是在此之后，Sun将操作系统的开发工作转向了System V，这个新版本称为Solaris 2，或者称为SunOS 5，因此也可以将SunOS 4称为Solaris 1.0。另外，Sun也开发了用于Intel平台上的系统Solaris x86。IRIX是SGI公司的UNIX，这也是一种基于UNIX System V的产品。SGI的UNIX图形工作站是图形图像处理领域内的顶级产品，这一方面是由于SGI的硬件性能相当优秀；另一方面SGI开发了工作站下的图形图像处理软件，成为这个领域的领先者。SGI组建了一个基于Linux的使用256个CPU的超级服务器。SCO UNIX是运行在Intel平台上的操作系统，并且较早进入中国市场。其历史可追溯到Microsoft开发的Xienx，Xienx是运行在Intel平台上的一种基于UNIX V6的系统。在小型机特别昂贵的年代，使用SCO在x86上运行，可以节省大量成本，早期的银行、金融行业的终端大多使用SCO。 SCO随后被更加优秀的Linux所取代。 IBM 的UNIX，是根据SVR2以及一部分BSD延伸而来的。HP-UX则是HP公司从S Ⅲ(SVRx)发展而来的。随着Internet开始投入研究，在BSD UNIX实现了TCP/IP后， Internet和UNIX紧密地结合在一起。加州大学伯克利分校所研制的DB和DNS解析服务器为Internet打下了基石，为Internet的应用作出了贡献。

第三阶段是UNIX的完善阶段，从20世纪90年代开始至今。在AT＆T推出System V Release 4(第五版本的第四次正式发布产品)之后，加州大学伯克利分校不得不推出不包含任何AT＆T源代码的4.4BSD Lite，很多UNIX厂商从BSD转向了System Ⅴ。随后，芬兰的Linus独立编写了Linux操作系统，Linux是一个完全免费的与UNIX兼容的操作系统，可运行在多种平台上。Linux系统在Internet上众多爱好者的帮助下迅速开发出来，并取得了巨大的成功。这也是FreeBSD的发展速度落于后起之秀Linux的一个重要原因。Linux和其他UNIX的源码完全无关，严格来讲只能算仿制品。但Linux的开发者来自整个Internet，具有各种UNIX系统背景的Linux系统在性能上与商业产品领域里的UNIX系统相比毫不逊色。

2.UNIX操作系统的特点

UNIX操作系统具有以下特点。

(1)UNIX具有良好的性能，主要体现在：系统短小精悍，功能强大；算法简单可行，数据结构和程序占用的内存空间小，核心系统常驻内存。

(2)系统接口简洁有效，使用灵活方便。使用简洁的命令语言，提供交互命令方式操作，也可以用由Shell命令编写的程序(成为Shell程序)表示一组命令的操作顺序。

(3)文件系统结构简单，便于统一使用。采用流式文件组织逻辑文件，可实现顺序存取和随机存取。采用磁盘索引方式组织物理文件，存取速度快，安全可靠。采用树形文件目录结构，把目录信息和文件属性信息分开，提高了文件的查找速度。把外部设备看做文件处理，用户不必区分文件和设备，统一以文件方式使用。因此，UNIX提供普通文件、目录文件和设备文件。

(4)易移植、可扩充，有利系统扩散。UNIX的大部分程序用C语言编写，易于理解，便于移植到不同硬件上。在UNIX系统下开发的应用程序可以方便在其他机器的UNIX平台上运行。对UNIX功能进行修改，增添程序员接口，就可以满足各种新的功能需求。

(5)具有开放性，有利于系统普及和发展。UNIX一直公开它的源代码，任何人只要对它进行部分替换就可以开发出自己的系统。

3.UNIX操作系统的基本结构

UNIX操作系统是一个交互式分时操作系统，其基本结构采用以全局变量为中心的模块结构，分为内核层和外壳层两部分。内核层是UNIX系统的核心层，可实现存储管理、文件管理、设备管理和进程管理等功能，以系统调用方式向外壳层提供服务。外壳层向用户提供各种操作命令(称为Shell命令)和程序设计环境。外壳层由Shell命令解释程序、各种语言(如C、PASCAL、BASIC等)的处理程序、使用程序和系统库组成。