Unix 起源

Multics 项目

由于早期的计算机并不像现在的个人计算机一样普遍,只有极少数人才有机会接触到,并且当时的计算机架构很难使用,操作接口麻烦。因此在1965年前后,由贝尔实验室(Bell)、麻省理工学院(MIT)及通用电气公司(GE)共同发起了 Multics 的项目,Multics(全称:MULTiplexed Information and Computing System)是一个全面的、通用的分时操作系统,Multics 项目的目的是想让大型主机可以同时提供 300 台以上的终端机连接使用的目标。

可是,到了1969年前后,项目进度落后,资金也短缺,在认为 Multics 项目不可能成功之后,贝尔实验室退出了该项目的研究工作。最终 Multics 项目还是成功地开发出了他们的系统,Multics 系统虽然后来没有受到很大的重视,但是该项目培养出了很多优秀的人才,包括 Ken Thompson、Dennis Ritchie、Joe Ossanna、Douglas McIlroy、Peter Neumann、Stan Dunten、Rudd Canaday 等等。

Multics 分时操作系统的历史

Unics 系统

参与 Multics 项目的工程师们调回贝尔实验室后,面对实验室落后的仍以批处理工作的计算机环境,他们非常怀念 Multics。其中一位工程师 Ken Thompson,他因为想移植一套名为“太空旅游”的游戏,希望开发一个小的操作系统以供使用。1969年8月,万般无奈的 Thompson 在库房里发现了一个闲置的 PDP-7,刚好此时处于休假期并且他的妻儿探亲去了,于是 Thompson 有了额外的一个月时间实施他的计划。经过4个星期的奋斗,以汇编语言写出了一组内核程序,还包括一些内核工具程序,以及一个小的文件系统。在操作系统、Shell 程序、编辑器和汇编程序上,他各花了一周时间。

由于当时 Thompson 从 Multics 项目中获得想法,将 Multics 庞大而复杂的系统进行简化,于是同实验室的朋友都戏称这个系统为 Unics(该系统就是 Unix 的原型)。

Thompson 的这个文件系统有两个重要的概念,分别是:

  • 所有的程序或系统装置都是文件。
  • 不管构建编辑器还是附属文件,所写的程序只有一个目的,就是要有效地完成目标。

这些概念在后来对于 Linux 的开发有相当重要的影响。这也就是著名的 KISS(keep it simple, stupid)原则,即“简单原则”——尽量用简单的方法解决问题,这是 “Unix 哲学” 的根本原则。

最初运行 Unix 系统的 DEC PDP-7

C 语言与 Unix

由于 Thompson 写的 Unics 实在太好用了,所以在贝尔实验室内部广为流传,并且多次经过改版。但是因为 Unics 是以汇编语言写的,高度依赖硬件,所以每次安装到不同的机器上都需要重新编写汇编语言。于是 Thompson 与 Ritchie 合作想将 Unics 改用更高级的程序语言来编写,从而提高可移植性。他们先选择了 BCPL(简称 B 语言),然后又尝试 PASCAL,发现编译出来的内核性能都不是很好,因为这些语言都不太贴近硬件操作。于是,两人(主要是 Dennis Ritchie)决定自己开发一套新的语言:这就是大名鼎鼎的 C 语言。

Ken Thompson(坐着)和 Dennis Ritchie 在 PDP-11 前工作

1973年,Dennis Ritchie 用 C 语言重写与编译 Unics 的内核,最后发行出 Unix 的正式版本。“重写”说起来简单,实际上并不是简单的汇编到 C 语言的翻译,这里边包含了很多的发明和创造。在此期间引入的 “pipe”(管道)功能后来成为了 Unix 的一大优势,这种功能使得程序间输出结果的传递非常容易。管道的概念是贝尔实验室的 Douglas McIlroy 发明的,后被很多操作系统大量拷贝,其中包括 Unix 的所有变体、Linux、DOS 和 Windows。

重写过的 Unix 很快就流行起来,此后便一直应用于生产领域。50多年过去了,虽然出现了很多的类 Unix 系统(例如Linux),但是他们都继承了 Unix 中的基本思想,并且发扬光大。著名的类 Unix 系统包括 Berkeley Unix、Minix、Linux、AIX、A/UX、HP-UX 以及 Solaris,苹果的 Mac OS X 则是基于 Berkeley Software Distribution(简称 BSD)Unix。

1998年被授予国家科技奖章(左起分别是 Thompson、Ritchie 和克林顿)

BSD 分支

Unix 是以 C 语言写成的,理论上是具有可移植性的,只要获得Unix的源码,并且针对大型主机的特性加以修改,就可能将 Unix 移植到另一台不同的主机上。

1973年以后,Unix 开始与学术界合作开发,其中最重要的是与加州大学伯克利分校(Berkeley)的合作。伯克利大学的 Bill Joy 在移植 Unix 的过程中加入了很多工具软件与编译程序,最终将它命名为 Berkeley Software Distribution (BSD)。BSD 是 Unix 很重要的一个分支。同时 Bill Joy 也是 Sun 这家公司的创办者。Sun 公司即是以 BSD 开发的内核进行自己的商业 Unix 版本的开发的。(后来可以安装在 x86 硬件架构上面 FreeBSD 即是 BSD 改版而来!)

由于 Unix 的高度可移植性与强大的性能,加上当时并没有版权的纠纷,所以让很多商业公司开始了 Unix 操作系统的开发。但每一家公司自己出品的 Unix 虽然在架构上大同小异,但是却仅能支持自身的硬件,所以,早些年的 Unix 只能与服务器(Server)或者大型工作站(Workstation)划上等号。直到1979年,AT&T 推出了 System V 第七版 Unix,才支持 x86 架构的个人计算机系统。后来因为 AT&T 出于商业考虑,想将 Unix 的版权收回去,因此在第七版 System V 中特别提到了“不可对学生提供源码”的严格限制。

目前被称为纯种 UNIX 的指的就是 System V 和 BSD 这两套。

类 Unix 系统家谱

从 Unix 诞生之日起,各种信誓旦旦的预言就伴随着它,说 Unix 必将衰败,或者被其它操作系统挤出市场。可是在今天,它化身为 Linux、BSD、Solaris、MacOS X 以及好几个其它变种的 Unix,却显得前所未有的强大。

小结

  • Unix 诞生于 1969 年,此后快速被广泛应用;
  • Unix 一开始是开源的,后来 AT&T 收回版权,并且不公开源代码;
  • Unix 的代码是由 90% 的 C 语言和 10% 的汇编组成;
  • Unix 后来的两大分支:AT&T 的 System V 和 BSD。

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