我们前面已经讲过了操作系统的基本轮廓、启动过程以及系统调用等相关内容，就如同揭开了钢琴的盖子，对操作系统有了初步的表面认识。从现在起，我们要更深入地剖析操作系统，就像分解钢琴一样，探究其各个部分的构成、原理以及组装方式。为了更好地理解操作系统，我们先来讲讲它的历史。培根说过“读史使人明智” ，了解操作系统的历史，能让我们知晓它的诞生过程、核心模块及其产生的必然性，从而在深入学习时不迷失方向。
早期计算机与批处理系统
最开始出现的计算机是IBM 7094，人们称其为上古神机，造价高达250万美元以上，极其昂贵。在那个时期，计算机是绝对的主体，所有任务都围绕它展开，使用原则是只专注于计算。当时采用批处理系统（Batch system），有一个简单的监控程序。一个作业完成后，会自动读入下一个作业 。若任务出错，就把出错信息输出到磁带上，供人分析。分析完后再添加新任务继续批处理。此时的监控系统功能简单，只能在任务完成或出错时，修改PC指针切换到下一个任务，严格来说还算不上真正的操作系统。
操作系统的演进 - OS/360
随着计算机技术发展，计算机变得越来越便宜，开始进入多个行业，如科学计算（IBM 7094）和银行（IBM 1401）等。一台计算机需要承担多种任务，批处理方式不再适用。因为不同任务特点不同，比如科学计算主要依赖CPU运算，I/O任务则需访问磁盘、磁带等，若仍用批处理，在I/O任务等待时CPU会闲置，造成资源浪费。于是，多道程序（multiprogramming）的概念应运而生，即多个程序或任务同时存在于计算机中，交替执行，作业之间的切换和调度成为核心。IBM组织大量人员（约5000人）开发了OS/360操作系统 ，360表示全方位服务，旨在为各种任务提供支持。这个系统标志着多进程结构和进程管理概念的萌芽，但由于系统过于复杂，开发周期长达5000个人年，最终存在很多bug，算是一个不太成功的项目。
从OS/360到MULTICS
计算机应用范围不断扩大，使用人数也日益增加。如果每个人都启动一个作业，就需要作业之间快速切换，分时系统（timesharing）由此出现。代表系统是MIT的MULTICS（MULTiplexed Information and Computer Service） 。其核心依然是任务切换，并且引入了资源复用的思想，比如虚拟内存就是一种资源复用方式。虽然MULTICS本质上与OS/360没有太大的推进，但它让多进程、多任务同时推进的模式更加清晰和实用。
从MULTICS到UNIX
小型化计算机的出现让更多人能够使用计算机，例如PDP - 1每台售价120,000美元，价格大幅降低。1969年，贝尔实验室的Ken Thompson、Dennis Ritchie等在一台没人使用的PDP - 7上开发了一个简化的MULTICS，也就是后来的UNIX 。UNIX继承了MULTICS的核心概念，但因为是由少数人（两人）开发，所以更灵活、紧凑，bug也更少，取得了成功，成为计算机领域广为人知的操作系统。
从UNIX到Linux
1981年，IBM推出IBM PC，个人计算机开始普及，很多人有机会接触计算机和UNIX 。1987年Andrew Tanenbaum发布了MINIX（非常类似UNIX）用于教学 。Linus Torvalds在386sx兼容微机上学习minix后，于1991年开发出小Linux，并在1994年发布Linux 1.0，采用GPL协议。1998年以后，在互联网世界展开了一场历史性的Linux产业化运动，Linux逐渐辉煌起来，如今很多系统如安卓手机底层都基于Linux。
总结操作系统演进主线
从IBSYS到OS/360，再到MULTICS、Unix、Linux，我们可以总结出以下几点：
- 核心思想角度：用户通过执行程序使用计算机，这与冯诺依曼思想相契合；操作系统作为管理者，要让多个程序合理推进，也就是进行进程管理；多进程推进时需要内存复用等技术支持。多进程结构一直是操作系统的基本图谱，并且对于操作系统而言，实现概念远比理解概念重要。
- 软件实现角度：从OS/360到UNIX，体现了实现的重要性；从UNIX到Linux，则展现了群体智慧在操作系统发展中的作用。我们的任务是掌握操作系统的多进程图谱并实现它。
另一条发展线 - PC与DOS相关演进
PC机诞生后，自然需要配备操作系统。1975年Digital Research为Altair 8800开发了操作系统CP/M ，它让用户通过写命令来执行对应的程序，属于单任务执行模式。1980年出现了8086 16位芯片，在此基础上从CP/M衍生出了QDOS（Quick and Dirty OS） 。
从QDOS到MS - DOS
1975年，22岁的Paul Allen和20岁的Bill Gates为Altair 8800开发了BASIC解释器，开创了微软 。1977年Bill Gates开发FAT用于管理磁盘 。QDOS成功在于以CP/M为基础，融合了BASIC和FAT，涵盖了文件管理和编程环境等用户关心的功能。1980年IBM想和Digital Research授权使用CP/M未达成，转而与微软合作。1981年微软买下QDOS，改名为MS - DOS（Disk OS），并与IBM PC打包出售。
从MS - DOS到Windows
MS - DOS通过磁盘、文件、命令等让用户使用计算机更方便，但微软仍在追求更便捷的操作方式。1989年，MS - DOS 4.0出现，支持了鼠标和键盘，此时微软已决定放弃MS - DOS 。不久后Windows 3.0大获成功，随后Windows不断发展，出现了95、XP、Vista、Win 7、Win 8等版本 。这一发展过程体现了文件、开发环境、图形界面对于操作系统的重要性。
Mac OS与iOS
1984年，苹果推出PC（麦金塔机，Macintosh） ，简称Mac机，其处理器使用IBM、Intel或AMD等，核心关注屏幕、能耗等方面 。与Mac机一起发布System X系统，一开始就是图形用户界面（GUI） ，在System 7以后改名为Mac OS 8 。2007年发布iOS，其核心仍是Mac OS，专为移动设备设计，加入了手势等操作方式 。Mac OS核心基于UNIX，专注于界面、文件、媒体等与用户相关的内容，与Windows思路有相似之处，未来人机交互方式可能会有更多创新，但文件依然是核心。
学习操作系统历史的意义与课程主旨
总结操作系统的历史，我们发现多进程结构始终是其核心，同时操作系统不断在用户使用层面进行发展，比如文件操作视图以及图形界面等方面。对于我们学习操作系统这门课程而言，要做到两个关键方面：一是理解多进程图谱，明白其原理（源于OS/360，最终在UNIX中体现），并通过研究Linux代码等方式掌握其实现过程；二是学习文件操作视图，了解文件的概念（源于DOS、Windows、iOS等）并实现相关操作。只有理解原理、实现代码、掌握思想，才能真正理解、掌握和利用操作系统，为未来的工作、研究和创造奠定坚实基础。 这就是我们学习操作系统历史的目的，从历史中汲取经验教训，明确操作系统核心，提升实现和应用操作系统核心的能力。
