What is the computer?
Ada Lovelace |
John Von Neumann |
Alan Turing |
A modern computer consists of:
- One or more processors
- Main memory
- Various input/output devices, eg. disks.
Presenter Notes
阿达·洛芙莱斯（Ada Lovelace），是著名英国诗人拜伦之女，数学家。计算机程序创始人，建立了循环和子程序概念。为计算程序拟定“算法”，写作的第一份“程序设计流程图”，被珍视为“第一位给计算机写程序的人” 冯.诺依曼被后人称为“计算机之父”和“博弈论之父（涯杰）”。 艾伦·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日），英国数学家、逻辑学家，被称为计算机科学之父，人工智能之父
现代计算机遵循冯·诺依曼的体系结构，分成运算器、控制器、内存、输入设备和输出设备五部分。
Where the operating system fits in ?
- Managing all these components requires a layer of software – the operating system
Presenter Notes
自下而上的结构，沟通了硬件与软件 内核态: CPU可以访问内存所有数据, 包括外围设备, 例如硬盘, 网卡. CPU也可以将自己从一个程序切换到另一个程序 用户态: 只能受限的访问内存, 且不允许访问外围设备. 占用CPU的能力被剥夺, CPU资源可以被其他程序获取 为什么要有用户态和内核态 由于需要限制不同的程序之间的访问能力, 防止他们获取别的程序的内存数据, 或者获取外围设备的数据, 并发送到网络, CPU划分出两个权限等级 -- 用户态 和 内核态
As an Extended Machine
- The Operating System as an Extended Machine
- Operating systems turn ugly hardware into beautiful abstractions.
Presenter Notes
操作系统将丑陋转变为美丽 操作系统的一个主要任务是隐藏硬件，呈现给程序（以及程序员）良好、清晰、优雅、一致的抽象
Vacuum Tubes
- ENIAC
- UNIVAC
- Operating Systems: None
Presenter Notes
机器都是二进制的，有的使用真空管，有的是可编程的，但是都非常原始，需要花费数秒时间才能完成最简单的计算。
Transistors
- An early batch system. (a) Programmers bring cards to 1401 . (b) 1401 reads batch of jobs onto tape. (c) Operator carries input tape to 7094 . (d) 7094 does computing. (e) Operator carries output tape to 1401 . (f) 1401 prints output.
- Operating Systems: Batch Systems
- FMS(FORTRAN Monitor System)
- IBMSYS(IBM 7094)
Presenter Notes
在输入室收集全部的作业，然后用一台相对偏移的计算机，如IBM 1401计算机，将他读到磁带上。IBM 1401计算机适用于度卡片、复制磁带和输出打印，但不实用于数值运算。另外用较昂贵的计算机，如IBM 7094来完成真正的计算。
SSI, MSI
IBM System/360 |
DEC PDP 7 |
- Mainframes & Small Computers
- Multiprogramming & SPOOLing
- Operating Systems: Timesharing
- CTSS (Compatible Time Sharing System)
- MULTICS
Presenter Notes
第三代操作系统很适用于大型科学计算和繁忙的上午数据处理，但实际上人就是批处理系统。许多程序员很怀念第一代计算机的使用方式。因此，分时系统、兼容分时系统应运而生。 CTSS成功研制之后，MIT、贝尔实验室和通用电气公司决定开发一种“公用计算服务系统”，能够同事支持数百名分时用户的一种机器，该系统叫做MULTICS
LSI, VLSI
1975' First Micro Computer : MIPS Altair 8800 (Intel 8080) |
- Micro / Personal Computers : IBM/PC, Apple
- Operating Systems: Timesharing, clustering, multi-processors/cores
- UNIX family (UNIX/Linux/BSD/macOS)
- DOS / Windows 9x / NT
- Operating Systems for Mobile / Embedded
- Symbian, Blackberry, Android, iOS, Embedded Linux
Presenter Notes
大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，推动了个人计算机时代的到来。
History of UNIX
Dennis Ritchie |
Ken Thompson |
PDP 11 |
- 1969' Bell Lab (AT&T), PDP 7, Game(space travel)
- UNICS -> UNIX, Written in assembly language
- UNIX epoch: 1970-01-01 00:00:00 UTC
- 1970: PDP-11/20, rewrote the UNIX in assembly.
- 1972: Richie, BCPL(Basic Combined Programming Language)->B->C, The C Programming Language
- 1973: Thesis "The UNIX Time－ Sharing System"
- 1983: Turing Award
Presenter Notes
- 1969' BELL的Ken Thompson为自己开发了Unics（这个是戏称的非正式的名称，因为思想源自Multics）
- 1972-1973: Ken Thompson 与Dennis Ritchie感到用汇编语言做移植太过于头痛，他们想用高级语言来完成第三版，对于当时完全以汇编语言来开发程序的年代，他们的想法算是相当的疯狂。一开始他们想尝试用Fortran，可是失败了。后来他们用一个叫BCPL（Basic Combined Programming Language）的语言开发，他们整合了BCPL形成B语言，后来Dennis Ritchie觉得B语言还是不能满足要求，于是就改良了B语言，这就是今天的大名鼎鼎的C语言。于是，Ken Thompson 与Dennis Ritchie成功地用C语言重写了Unix的第三版内核。至此，Unix这个操作系统修改、移植相当便利，为Unix日后的普及打下了坚实的基础
UNIX Family
1997 Deep Blue (AIX) vs Kasparsov |
- AT&T: System V Release 4.2 (SysV)
- Berkeley Software Distribution: 4.4BSD
- Commercial distributions
- IBM: AIX, HP: HP-UX, SGI: IRIX, SUN: Solaris
- Apple: macOS
- Linux, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD
Presenter Notes
- 1969' BELL的Ken Thompson为自己开发了Unics（这个是戏称的非正式的名称，因为思想源自Multics）
- 1972-1973: Ken Thompson 与Dennis Ritchie感到用汇编语言做移植太过于头痛，他们想用高级语言来完成第三版，对于当时完全以汇编语言来开发程序的年代，他们的想法算是相当的疯狂。一开始他们想尝试用Fortran，可是失败了。后来他们用一个叫BCPL（Basic Combined Programming Language）的语言开发，他们整合了BCPL形成B语言，后来Dennis Ritchie觉得B语言还是不能满足要求，于是就改良了B语言，这就是今天的大名鼎鼎的C语言。于是，Ken Thompson 与Dennis Ritchie成功地用C语言重写了Unix的第三版内核。至此，Unix这个操作系统修改、移植相当便利，为Unix日后的普及打下了坚实的基础
Apple
1976: Apple I |
1977: Apple II |
Macintosh |
Steve Jobs |
- 1977: Apple II: 1MHz, 4KB Memory
- Processor. RISC: PowerPC vs CISC: Intel
- 1984: Motorola 68000
- 1998: PowerPC
- 2006: Intel
Presenter Notes
IBM Personal Computer
IBM PC |
Intel 80386 |
AMD X86_64 |
- 1981: IBM Personal Computer
- Intel 8088(4.77MHz) 16K, MS-DOS/PC-DOS
- 1985: Intel 80386(i386, IA32, x86), 1986: Compaq 386
- 1987: IBM PS/2 (386, MCA), IBM OS/2
- 1993: Intel Pentium
- 1999: AMD x86_64(AMD64, x64)
- 2001: Intel IA64 (Itanium)
Presenter Notes
Micorsoft DOS/Windows
- CP/M -- DOS -- 1985: Windows 1.0; 1987: 2.0; 1990: 3.0; 1992: 3.1
- Windows 9x: Windows 95, Windows 98, Windows Me
- Windows NT: NT3.1 (1993) NT4 WorkStation(1996), 2000 Professional, XP(NT5.1 2001), Vista(NT 6.0 2006), Windows 7 (NT 6.1 2009), Windows 8 (NT 6.2 2012), Windows 10 (NT 10.0 2015)
- Windows Server: NT4 Server, 2000 Server, Server2003, Server2008, Server2008 r2, Server2012, Server2012 r2, Server2016
Presenter Notes
GNU Free Software – R. Stallman
Richard Stallman |
GNU |
GPL |
Copy Left |
- 1984: Richard Stallman starts GNU project. (GNU = GNU's not UNIX)
- http://www.gnu.org
- Purpose: Free UNIX. ("Free as in Free Speech, not Free Beer")
- First step: re-implementation of UNIX Utilities
- C compiler, C library, emacs, bash
- To fund the GNU project, the Free Software Foundation is founded
- http://www.fsf.org
Presenter Notes
Minix – AST
- Andrew S. Tanenbaum (AST)
- http://www.cs.vu.nl/~ast/
- Minix: Teaching Operating System. http://www.minix3.org/
Presenter Notes
GNU/Linux – Linus Torvalds
Linus Torvalds |
Mascot of Linux: Tux |
- 1991: Linus Torvalds writes 1st version of Linux kernel
- Linus' UNIX -> Linux
- Combined with the GNU and other tools forms a complete UNIX system -> GNU/Linux
- Based on : UNIX, MINIX, Internet, GNU, POSIX