《观止》在线阅读-第12部分-3D电子书

　　究竟什么是操作系统？卡特勒的团队想创造出什么呢？
　　我们来描绘一下20世纪初一个富裕的英国家庭。把电脑硬件想象成一座大房子，这个家庭的住所。房子里有管道、照明、砖、灰浆墙、窗户和门——所有实体的物件应有尽有。
　　接下来，想象一下计算机软件就是生活在房子里的人。家政人员住楼下，他们提供全套及时的家政服务。管家立在门边，司机在洗车，保姆在熨着衬衫，厨师提供一日三餐并烤着面包，园艺师在草坪上扫落叶。所有活动，看起来都像是分别在按照自己的进度进行，但实际上全部都由管家来协调和组织。这就是楼下居民的生活，在某种意义上，它是存在于背景中的。

第3章　部落（7）
接着考虑一下楼上的人。他们是楼下人辛苦劳作的全部理由。丈夫需要一个司机，不仅是为了省心，更是因为他想要外出旅行。妻子请来一个厨师，这样她的家人就可以吃得很好。孩子们从园艺师的工作中受益，他清除院子里的碎石片，让孩子们在室外可以安全地嬉戏。
　　对楼上家庭和楼下忠诚的仆人的生活的描述清晰地说明了软件世界里的重要分工。楼上的居民是应用软件：文字处理、电子表格、数据库、电子排版和大量其他能满足人们需要和愿望的程序。而楼下的居民则共同发挥了操作系统的功能：他们是服务的领域，有些是自动的，有些则有特殊请求的。这些服务是提供优越生活物质条件的基础。
　　卡特勒对他的操作系统有三个期望：
　　可移植性：这可是软件业的圣杯——创造出一个可以适合每一种硬件的操作系统。当时，每种商业操作系统都是为特定系列的芯片而量身定做的，所以只能在装载这些芯片的电脑里发挥作用。程序员用最接近于目标硬件的汇编语言写了大量的编码。将软件和硬件联系在一起。当硬件成本远大于软件成本时，没有人介意这些。不过，后来当消费者发现在应用程序上的投资大过于购买硬件时，他们就不愿意抛弃他们已安装的但已过时的应用软件。NT便是创造一个通用系统的机会，它将在电脑世界开创一个新纪元。
　　可靠性：在苹果机上应用的是OS/2和DOS操作系统，一个应用程序的运行失败往往会导致整个系统停止工作或崩溃，数据消失，迫使使用者重新启动机器。如果许多应用程序在同一时间运行——NT的未来特色之一——其中一个的运行失败会导致其他应用程序的停止运行。卡特勒想用“防弹”系统来结束这种不必要的崩溃。有了“防弹”系统，个人电脑的价值会增大，因为它们能可靠地支持在商业世界中所谓“关键任务”的服务，比如航空订票或者银行自动柜员机。卡特勒和他的团队知道如何来保证可靠性，他们的DEC操作系统是在电脑还是十分昂贵和稀有的时代诞生出来的，卡特勒解释说：“如果系统死了一个小时，那就糟糕透了。首先，当时你不能像现在那样，对一台电脑做那么多操作，所以每一分钟都损失惨重。”
　　个性化：NT应该灵活十足，它将拥有不止一种用户界面，或“个性”。当时的个人电脑操作系统往往只有一种个性，也就是说，为DOS写的应用程序就只能运行在DOS上。NT将会支持OS/2的表示层管理器界面，但它也会设计成可以——如果微软选择这么做——支持其他诸如DOS或Windows或还没发明出来的操作系统的个性。
　　在构思NT的时候，卡特勒及其部落们首先攻克可移植性的难题。
　　可移植性的代码比较容易编写但效率比较低。理论上，用高级语言写出来的代码在经过编译后，可以在不同的微处理器上运行，而高等级的语言写出来的程序相对较慢，所占空间也大。微软的DOS、DEC的VMS和苹果的麦金塔操作系统，用的都是汇编语言，因为它写出来的程序小而紧凑，充分地发挥了特定硬件的作用。紧凑的编码固然是好的，因为它节约了内存的空间。内存空间包含了很多芯片，名叫DRAM（动态随机存取存储器），就好比一个汽油箱。汽油箱越大，汽车就跑得越远。操作系统越小，就有更多的油留给其他程序使用。txt电子书分享平台　

第3章　部落（8）
因为NT是可移植的，所以卡特勒知道它会很大。问题是，它将有多大？这取决于他的程序员们有多聪明，以及NT自己的设计特色和功能。卡特勒需要花很多时间才能知道NT究竟需要多大一个内存油箱。可是，他已经意识到NT会消耗很多内存——也许比现有的个人电脑操作系统所需的要多得多。
　　这让比尔？盖茨感到紧张。NT最少需要一个带有8兆内存的电脑，这是当时一台新电脑标准配置的8倍以上。盖茨担心消费者会不用NT，因为它意味着消费者需要为它再花几百美元购买额外的内存。虽然内存芯片的价格可能会大幅度下降，但NT的内存要求仍然是非常不确定的。
　　这个任务落到了皮亚佐利头上，他来负责设计和编写NT中管理内存的代码（他在卡特勒的实验室里曾写过类似的内存管理程序）。内存管理要确保操作系统的每个部分和每个运行的应用程序在它们需要时都能有足够的内存空间，所以它自己要一直保持运行状态。这是个复杂的任务，因为，当一个应用程序需要内存而当时没有时，就需要内存管理程序来精确地搜寻出可用的内存空间。而且“每个人都需要内存，而且想马上得到”，使这项任务显得更加艰巨。
　　为了更好地理解内存管理程序的作用，我们来想象五个饭店，它们共用一个停车场，但是车位有限，假设只有100个车位。想在这五个饭店的任何一家吃饭，在这个停车场里停车是唯一可行之路。一个孤单的车仆负责车进车出，和代泊每一辆车。饭店象征应用程序，停车场象征电脑的内存，车仆则代表操作系统里的内存管理程序。早上，只有一家饭店营业，所以有足够的闲置车位，车仆的管理工作也很轻松。午饭时间则显得压力重重，因为五个饭店都在营业，对车位的要求很紧张。
　　车仆于是开始筋疲力尽。他不仅需要留意每一个车位的状态，而且必须迅速无误地代泊每一辆车，并在客人离开的时候，准确地找到它们。既然停车位占用的是物理空间，那它肯定能扩张：增加车位成本很高，但是它能缓解停车场的阻塞。而更好的解决办法是，车仆必须更聪明更敏捷地工作。当车位已满，车仆必须在入口等待车位空出来。优秀的车仆能够指挥这些车辆，所以当停车场暂时不能运作的时候，没有人会引起争吵。而无能的车仆却常常不能很好地管理未停放的车辆，所以场地充满着混乱。然后，每个客人都得离开他或她的饭局，找到他或她的车，重新再停一次车。
　　车仆的工作形象地显示，稍不注意，局面就失去把握。皮亚佐利想创造出一个聪明绝顶的车仆，但他坚持用陈旧的方式。
　　对可靠性的要求极大地影响了操作系统的整体设计。什么是隔离应用程序的最佳方式呢？这样当应用程序出现故障时会不会使NT也失败？卡特勒的解决方案是把操作系统分成两个主要的部分。其中一个是“内核”，它不直接和应用程序关联，所以不会被它们影响。另一个是操作系统的图形化的、可视的部分。
　　我们回到楼上—楼下的比喻来领悟一个系统内核的要领。想象一下家政服务团的管家，他是多么地勤劳：他24小时不分昼夜地为楼上的家庭服务，随叫随到，处理各种要求。如果需要做顿饭，他就去做；如果需要洗衣服，他就去洗。如果他不在，他也会安排好一个候补。他把房子里的一切维持得井然有序。楼上成员的任何意外的行为都不会使楼下的生活休止——从不。书　包　网　txt小说上传分享

第3章　部落（9）
这就是卡特勒想要的操作系统的大致情形。就像楼上的家庭，应用程序可能会有意外的或不合理的行为。在程序的范畴里，当所有其他程序都运行失败的时候，唯一能保持运行的就是系统内核。它通过给应用程序强加一定的限制来保护它自己，最重要的是，只有它，而不可能是应用程序，来操控硬件。
　　系统内核本身的结构就很复杂，包括很多组件，组件之间互相调用，或者直接调用硬件关联。系统核心的组件常常调用底层代码——“微核”，它是NT里的终极统领。卡特勒曾在DEC写过一个微核，打算也为NT写一个。这看起来极像他在团队中的地位，微核在操作系统里也颇具权威。
　　内核设计有两个主要的优点。第一，当一个程序突然停止的时候，内核允许用户保持其他的应用程序的正常运行；还可以启动新的应用程序；从而保证了系统的可靠性。第二，内核可以使操作系统显示出多样的个性。每个操作系统的个性都通过调用内核来向计算机发出命令。OS/2将会是这些个性之一，这是盖茨的要求。但是NT也要能支持其他个性，成为一个潜在的通用的软件平台。
　　卡特勒内核设计的令人眩目的优点——可靠性和多样的个性——可这是有代价的：速度，或者说缺乏速度。这里有严格的逻辑性。把一种个性加入模块里，意味着系统发出的调用命令的数量起码翻了一倍。比如说，一个应用程序必须先调用OS/2模块，然后OS/2调用内核。用卡特勒的话来说，个性变成了内核的“客户”，内核为客户“服务”。
　　当盖茨第一次听到这种客户服务模式时，他犹疑了，想到：“这样做的话，会有巨大的额外开销。”他对此有充分的证据。“我的头脑里清楚地知道这个额外开销有多大，所以我认为我们不能这样去做。”他坚持。但是卡特勒有力地为客户服务模式辩护，说它不会降低性能。他提供了数学数据来支持他的模型，他部落里的一个成员还写了一篇十二页的论文来说明其他设计方案是不可行�

《观止》

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