系統(tǒng)程序：系統(tǒng)程序是相對(duì)應(yīng)用程序而言的，應(yīng)用程序針對(duì)終端用戶需求完成功能，而系統(tǒng)程序則是為了簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的開發(fā)而存在的，比如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為了應(yīng)用程序提供了有效的數(shù)據(jù)傳輸，存儲(chǔ)服務(wù)；還有編程語言的執(zhí)行環(huán)境——它由c庫實(shí)現(xiàn)——也屬于一種系統(tǒng)程序，它為應(yīng)用程序開發(fā)提供了諸如i/o操作例程，圖形庫，計(jì)算庫等等基礎(chǔ)服務(wù)?？梢娤到y(tǒng)程序范圍覆蓋很廣，只要面相服務(wù)群體不是最終用戶的軟件都可以劃歸到系統(tǒng)軟件中來。
    內(nèi)核概念　　操作系統(tǒng)最核心，最基礎(chǔ)的組件就要屬內(nèi)核了——內(nèi)核和操作系統(tǒng)的其它系統(tǒng)軟件或應(yīng)用程序本質(zhì)的區(qū)別在于內(nèi)核運(yùn)行在高特權(quán)級(jí)，和硬件直接交互，操作權(quán)限幾乎不收任何限制，因此內(nèi)核程序編寫也要求格外謹(jǐn)慎，必須保證效率和可靠?！　　　?BR>    特權(quán)級(jí)別：現(xiàn)代體系結(jié)構(gòu)中往往為了保護(hù)操作系統(tǒng)（內(nèi)核）專用的數(shù)據(jù)不被應(yīng)用程序訪問，以免關(guān)鍵數(shù)據(jù)泄露或系統(tǒng)被破壞，將系統(tǒng)（硬件機(jī)制）劃分為不同的特權(quán)級(jí)別，敏感數(shù)據(jù)存在高特權(quán)級(jí)，且還規(guī)定了一些特權(quán)指令，其它級(jí)別的任務(wù)不能訪問敏感數(shù)據(jù)和使用這些特權(quán)指令，只有處于特權(quán)級(jí)別的任務(wù)才有權(quán)使用。比如ox86體系結(jié)構(gòu)中存在4個(gè)特權(quán)級(jí)別（0，1，2，3）linux操作系統(tǒng)將內(nèi)核存在0級(jí)，其它任務(wù)運(yùn)行在3級(jí)。0級(jí)被稱為內(nèi)核空間，3級(jí)被稱為用戶空間。內(nèi)核設(shè)計(jì)的主要任務(wù)內(nèi)核作為操作系統(tǒng)的核心，運(yùn)行級(jí)別最高。其它系統(tǒng)程序都必須通過它才可以使用系統(tǒng)資源，獲取系統(tǒng)服務(wù)。所以內(nèi)核使用最為頻繁，一切系統(tǒng)行為無論巨細(xì)都要通過內(nèi)核參與。因此內(nèi)核運(yùn)行效率和正確性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性至觀重要，如果內(nèi)核效率稍微下降，那么在應(yīng)用程序中就必然造成層層放大。   
    內(nèi)核要求高效率，所以它必須自系統(tǒng)運(yùn)行起就要載入內(nèi)存，并且在運(yùn)行期間一直駐留在內(nèi)存中，直到系統(tǒng)關(guān)閉。這是內(nèi)核與其它應(yīng)用程序或系統(tǒng)程序的另一個(gè)顯著區(qū)別。雖然說內(nèi)存今天已經(jīng)不再是天價(jià)了，但是畢竟內(nèi)存容量有限，所以內(nèi)核大小不能過大（linux內(nèi)核只有幾m或十幾m，甚至可以裁減得更?。?，因此內(nèi)核只應(yīng)該包含最基礎(chǔ)和核心的功能，其它附加功能應(yīng)該盡量提到用戶空間完成。   
    那么到底有那些功能是操作系統(tǒng)使用最頻繁，最需要在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)的呢？?jī)?nèi)核直接架構(gòu)于硬件資源之上，因此首先要做的就是對(duì)硬件的資源管理。因此內(nèi)核必須負(fù)責(zé)：內(nèi)存管理，進(jìn)程和進(jìn)程調(diào)度（對(duì)cpu的管理），文件系統(tǒng)管理，i/o處理等任務(wù)?！　?BR>    我們的雜志核心就是在解釋內(nèi)核原理的基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)內(nèi)核級(jí)別的開發(fā)，也就是說進(jìn)行核心開發(fā)。本期僅僅給大家一個(gè)概念上的說明，描述內(nèi)核設(shè)計(jì)需要完成的主要任務(wù)，至于具體內(nèi)核各部分的詳細(xì)討論在后續(xù)期刊中將逐步展開?！　?BR>    內(nèi)核至少需要包含如下幾個(gè)模塊?！　∵M(jìn)程管理：進(jìn)程是操作系統(tǒng)中的執(zhí)行代碼，是任務(wù)在系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)態(tài)化身。內(nèi)核必須負(fù)責(zé)將任務(wù)抽象為進(jìn)程，而且必須能將進(jìn)程執(zhí)行，能為進(jìn)程分配資源，維護(hù)進(jìn)程的執(zhí)行狀態(tài)，提供進(jìn)程間通訊方法。更進(jìn)一步講，進(jìn)程管理還必須保證進(jìn)程運(yùn)行的可靠性，因此需要提供進(jìn)程同步，互斥，防死鎖等等服務(wù)，另外進(jìn)程調(diào)度也是進(jìn)程管理中的重要任務(wù)?！　?nèi)存管理：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)部件由快到慢、由小到大分為緩存、內(nèi)存和磁盤。其中最主要和必須是內(nèi)存，內(nèi)存管理包括內(nèi)存的分配和釋放，以及訪問保護(hù)等。另外對(duì)使用虛擬內(nèi)存的系統(tǒng)，內(nèi)存管理還包含虛擬內(nèi)存管理，磁盤交換管理，內(nèi)存影射等等?！　?BR>    文件系統(tǒng)：文件是多數(shù)系統(tǒng)中用戶使用和管理數(shù)據(jù)的主要方式，文件系統(tǒng)需要負(fù)責(zé)用戶文件訪問，訪問權(quán)限控制，文件格式轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗袉栴}?！　≡O(shè)備管理：除了存儲(chǔ)設(shè)備外，系統(tǒng)還有大量外設(shè)需要操作系統(tǒng)管理，比如時(shí)鐘，網(wǎng)卡，鍵盤，磁盤等等，設(shè)備管理需要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)這些設(shè)備為上層調(diào)用服務(wù)?！　?BR>    i/o管理：操作系統(tǒng)中i/o管理負(fù)責(zé)處理復(fù)雜的i/o操作，其中包括i/o緩沖和磁盤調(diào)度等?！　×硗庵袛喙芾硪彩遣僮飨到y(tǒng)內(nèi)核應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能?！　　　?BR>    以上是操作系統(tǒng)內(nèi)核設(shè)計(jì)要考慮的主要問題，其中各種模塊彼此相互交錯(cuò)、相互利用。不過這些模塊的劃分并不是絕對(duì)的，在實(shí)際系統(tǒng)中可能有不同的組合或更細(xì)致地劃分，因此我們不必追究模塊的具體內(nèi)容，需要關(guān)注的是內(nèi)核究竟需要完成那些功能?！　?nèi)核模塊大致也有層次之分，我們可以這樣理解層次含義：直接和硬件作用的是硬件抽象層，和用戶更靠近的屬于邏輯抽象層?！　∷^硬件抽象層，是指管理硬件設(shè)備的模塊，比如存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理這些模塊將硬件功能抽象為內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和接口函數(shù)，以供上層使用。比如磁盤設(shè)備驅(qū)動(dòng)，需要將磁盤設(shè)備功能抽象為打開open，寫入(write)，讀?。╮ead）等接口函數(shù)；內(nèi)存管理需要將內(nèi)存抽象為頁、段等結(jié)構(gòu)體。然后分配、合并、釋放等工作都是通過操作這些抽象得來的結(jié)構(gòu)體，再由這些結(jié)構(gòu)影射到內(nèi)存的物理實(shí)體上去的完成實(shí)際操作的?！　?BR>    所謂邏輯抽象層最主要的目的是為了貼近用戶需求，最重要的邏輯抽象模塊就是文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)的存在完全是從用戶角度出發(fā)設(shè)計(jì)的，因?yàn)橛脩糇钅芙邮芤杂梦募问桨b的信息，所以文件系統(tǒng)屬于邏輯上的抽象，因?yàn)槲锢碓O(shè)備中沒有對(duì)應(yīng)文件的實(shí)體?！　?BR>    對(duì)于進(jìn)程管理來說，其中進(jìn)程執(zhí)行和調(diào)度要和處理器打交道，應(yīng)該說屬于硬件抽象層，但其中進(jìn)程狀態(tài)維護(hù)，進(jìn)程通訊等更接近用戶使用，因此可以歸結(jié)到邏輯抽象層?！　×硗鈏/o管理和中斷管理些模塊，在內(nèi)核中屬于為其它模塊服務(wù)的借用力量，它們主要被文件系統(tǒng)或設(shè)備管理模塊使用，但總之是面向硬件的，所以也可以將其歸為硬件邏輯層。                                                                           linux操作系統(tǒng)　　在眾多商業(yè)操作系統(tǒng)和免費(fèi)操作系統(tǒng)中，linux占有獨(dú)到地位，它不但功能強(qiáng)大，接近于工業(yè)強(qiáng)度，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幽雅，具有良好的擴(kuò)展性和移植性，接口定義規(guī)范，基本和unix系統(tǒng)兼容。更為重要的優(yōu)勢(shì)在于linux操作系統(tǒng)是最具影響力的開源軟件，它的產(chǎn)生揭開了開元運(yùn)動(dòng)的新紀(jì)元，對(duì)自由軟件發(fā)展起到了前所為有的推動(dòng)作用。　　linux開放性，也就是它不拘一格的拿來主義精神，吸引了無數(shù)軟件愛好者熱情的投入到其開發(fā)中去，因此linux是當(dāng)今發(fā)展最快，范圍最廣的開元軟件之一。它是社區(qū)中大家最樂意討論和參與的項(xiàng)目，也正是這種開源精神使linux成為操作系統(tǒng)愛好者最好的良師益友，它在教育意義上的貢獻(xiàn)是前所未有的。從這節(jié)起我們將進(jìn)入linux世界去探索操作系統(tǒng)軟件的嚴(yán)謹(jǐn)，去感受linux的可愛。linux操作系統(tǒng)的起源      linux的第一個(gè)版本誕生于1991年，它的作者就是現(xiàn)在大名鼎鼎linus torvalds，這個(gè)芬蘭小伙子據(jù)說最初是在做一個(gè)作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)的學(xué)校家庭作業(yè)，后來他突發(fā)靈感開始著手將系統(tǒng)改造為一個(gè)實(shí)用的操作系統(tǒng)，他在開發(fā)初期借助了當(dāng)時(shí)最負(fù)盛名的教育類操作系統(tǒng)minx的一些思想和成果，但他的雄心是要將自己這個(gè)系統(tǒng)變的比minx更實(shí)用、更強(qiáng)健，因此他決定把自己的系統(tǒng)代碼公布于眾，并且歡迎任何支援者來修改和擴(kuò)充linux系統(tǒng)——這正是我們現(xiàn)在耳聞祥熟的gun協(xié)議的權(quán)益——linux選擇了當(dāng)時(shí)在世界上最受推崇的un ix系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)：posix.1來作為自己的內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用接口，從此linux成為了unix風(fēng)格操作系統(tǒng)家族中的新貴，而且是一個(gè)代碼完全公開的操作系統(tǒng)。     linux的生命力來自于它的開源思想，自linus公開linux代碼一來，世界各地的軟件工程師和愛好這不斷積極地對(duì)linux系統(tǒng)今進(jìn)行修改和加強(qiáng)，先后將其版本從0.1 提高到2.0 、2.2、2.4到如今的2.6，同時(shí)linux也被從初期的x86平臺(tái)移植到了powerpc、sparc、mips、68k等幾乎市面上能找到的所有體系結(jié)構(gòu)上。更另人激動(dòng)的是，拜開源運(yùn)動(dòng)之新風(fēng)，數(shù)不勝數(shù)的應(yīng)用軟件出現(xiàn)在linux系統(tǒng)之上，這樣大大加強(qiáng)了linux系統(tǒng)的實(shí)用能力。     linux作為開源軟件中的桂冠，越來越受到歡迎，毫無疑問地成為人氣最旺，最活躍的gun項(xiàng)目，圍繞linux的社區(qū)雨后春筍般的出現(xiàn)，這一切都預(yù)示著linux將在教育領(lǐng)域，在工業(yè)領(lǐng)域在政治領(lǐng)域?qū)⒌们八从械某晒Αinux 操作系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn) 　　linux系統(tǒng)吸收了unix操作系統(tǒng)的精華思想——“簡(jiǎn)單就是美”，因此它采用了緊縮內(nèi)核結(jié)構(gòu)，只在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)那些必要的功能，盡量保持內(nèi)核精悍短小。至于那些豐富多彩的附加功能統(tǒng)統(tǒng)交給用戶空間的庫函數(shù)或其它系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件完成?！　∮袝r(shí)大家將直接將linux內(nèi)核和 linux操作系統(tǒng)化等號(hào)，這也沒錯(cuò)的。而我們上文提到的操作操作系統(tǒng)多數(shù)情況不僅僅只內(nèi)核而且還只內(nèi)核之上的系統(tǒng)程序，可以說是廣義的操作系統(tǒng)概念，希望大家區(qū)別?！　榱四苁芤嬗趗nix系統(tǒng)的影響力，linux采用了unix的系統(tǒng)調(diào)用接口標(biāo)準(zhǔn)poxis.1，保證了和unix系統(tǒng)的有限兼容，從而抓住了很大一部分unix技術(shù)人員?！　×硗鈒inux起源于小型計(jì)、通用算機(jī)，并非針對(duì)大型和專用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和規(guī)范性都比較適中?！　∵€有就是目前多數(shù)linux操作系統(tǒng)版本都是以服務(wù)器為出發(fā)點(diǎn)，因此網(wǎng)絡(luò)功能和系管理能力突出，多數(shù)應(yīng)用也是專為網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的，對(duì)于個(gè)人用戶所關(guān)注的桌面應(yīng)用和嵌入應(yīng)用關(guān)注的實(shí)時(shí)性支持尚且有限（今年linux發(fā)展的一個(gè)重要議題就是針對(duì)桌面和嵌入開發(fā)相應(yīng)的內(nèi)核版本）。　　linux 內(nèi)核的特點(diǎn) 　　linux是一種是實(shí)用性很強(qiáng)的現(xiàn)代操作系統(tǒng)，開發(fā)它的中