我覺得學習某樣知識的最大原動力在于，當你覺得現有知識不足以解決當前問題的時候的求知欲。為了徹底與系統底層做個了斷。今天開始全面復習系統底層知識，從操作系統開始吧，到UNIX，再到虛擬機。我希望自己能把一件事情的本質，用自己的話講出來。

　　計算機是什么？說白了，硬件加軟件的集合。操作系統是什么？是操作最底層硬件的那層軟件。有了操作系統，我們就無需外部輸入1010這樣的二進制信息讓計算機處理了，這么說吧，計算機硬件是一組資源，操作系統把這些資源都封裝了，讓你可以更方便的使用它。

　　對于計算機的資源，可以分為4類，按照教科書上的說法，就是處理器、存儲器、I/O設備以及信息（數據和程序），說白了，指的就是CPU、內存、輸入輸出設備（鼠標、鍵盤、顯示器等等）、硬盤和硬盤上的軟件。操作系統封裝了計算機硬件系統，并且管理計算機的4種資源，這就是操作系統的功能。很容易理解吧。

　　操作系統的發展歷程很重要，它可以讓我們意識到，技術改進最重要的作用，就是改變目前最迫切需要改變的東西。

　　這里三言兩語介紹一下操作系統的發展歷程。

　　傳說中的紙帶操作。把程序和數據用最簡單的紙帶記錄下來，然后通過紙帶輸入（I/O）進計算機（內存），然后計算機運行。這時候我們可以看到，計算機I/O和信息（硬盤程序、數據）都是通過簡單的紙帶來存儲并傳送的。速度當然慢。

　　這個跟紙帶也脫不了關系，不過是將紙帶信息預先裝進磁帶上，然后計算機運行的時候，程序和信息從磁帶調入內存。這樣的速度當然大大提升了。我們可以看到，這種方式，說白了就是給計算機增加了一個簡單的硬盤，程序和數據放在硬盤上，而不是紙帶上。

　　這是最早的操作系統了。CPU控制“監督程序”將磁帶上的一個作業（程序和數據）調入內存，然后運行它，然后調用下一個作業入內存，再運行它。這樣依次運行完磁帶上的所有作業。系統內存中一個時刻只有一道程序在運行，CPU也只是單線程的處理完IO再處理程序這樣循環。

　　這是效率非常高的一種操作系統。用戶提交的作業在硬盤上并排成一個隊列，然后調度程序把若干作業放進內存。某個作業執行的時候，遇到IO請求，不阻塞，不讓CPU空閑，而是讓CPU去執行內存中的另一個作業。這樣各個作業輪流執行，CPU等系統資源盡可能的保持占用。

　　這是一種多用戶系統，主要特點就是多用戶同時使用，每個用戶都有自己的終端對計算機進行操作。分時系統采用了非常經典的時間片，即每個用戶、每個作業在一個時間片內，都依次運行，并只運行一個很短的時間，這樣看上去好像每個用戶都獨占了整個計算機一樣。分時系統主要用于查詢系統。

　　實時系統可以看作是一種面向內部的要求更高更精確的分時系統。不過這種“分時”不一定通過時間片來控制，也可能是通過一個設定的截止時間來控制。系統內部是對多項實時任務的采集和控制。說白了，就是一種精確的多任務系統。

　　這個就很簡單啦，分別有單用戶單任務操作系統（CP/M、MS-DOS等）、單用戶多任務操作系統（Windows95、XP等）、多用戶多任務操作系統（UNIX OS等）。

　　這是最早期的操作系統，僅僅追求功能和實現，無需深究。

　　將OS劃分為若干各自獨立的模塊，如進程管理模塊、存儲器管理模塊、文件管理模塊等，并將各模塊劃分為各自的子模塊，這樣不斷細分，系統就有比較清晰的模塊化結構。不過由于模塊化結構設計中，各個模塊的設計齊頭并進，沒有可靠的“決定順序”，這種設計又被稱為“無序模塊法”。這一代OS在第一代的基礎上加上了模塊的劃分，便前進了一大步。

　　自底向上的分層設計，最底層只面向硬件，功能單一而正確，此后每層看待下層都是透明的，功能不斷豐富、往高層不斷抽象，高層只依賴于它的底層。這也是面向對象思想的體現。這種結構與我們熟知的網絡協議體系結構非常類似。這種結構在軟件設計上是非常常見的。簡單說就是按層劃分、不斷抽象，每層只操作下一層。 　　　　

　　微內核結構的OS將系統劃分為兩大部分：微內核和多個系統服務器。微內核指的是足夠小的、能實現現代OS最基本功能的部分。它負責于硬件最基本的聯系、與外層系統服務器通信這兩大基本功能。外層系統服務器指的是操作系統內部的，將各種系統服務都抽象為一種模塊化的服務器結構，用一個進程來表示，如文件服務器、進程服務器等。我們都知道，服務器的本質就是對消息的請求和響應，這十分適用于當今系統所要求的分布式處理。用一個足夠簡單和高效率的微內核來對各個服務器進行實際的處理，各個服務器是總體而言是模塊化的，而服務器本身是建立在分層次的OS上的，這種設計模式不但可靠，而且擴展性和性能都非常優越。這種設計實在是優雅。