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1.1 什么是 UNIX？ ​

FreeBSD 源自 BSD，即加州大学伯克利分校开发的 UNIX® 版本。

1.1.1 何谓 UNIX？ ​

UNIX 的内涵已从具体技术实现演变为一种文化象征。UNIX 系统起源于美国电话电报公司（American Telephone & Telegraph，AT&T）贝尔实验室。

20 世纪 60 年代末至 70 年代初，UNIX 作为一种操作系统，最初采用汇编语言编写，后来主要以 C 语言重写。

20 世纪 80 年代以后，UNIX 逐渐成为一种 标准规范。

在当代语境中，UNIX 不仅意味着法律上的 商标，更是一种 哲学思想 和一系列 软件工程原则。

根据当前 UNIX 商标持有者开放组织（The Open Group）官网 UNIX® Certification 所述：“Only systems that are fully compliant and certified according to the Single UNIX Specification are qualified to use the UNIX® trademark.”（只有完全符合《单一 UNIX 规范》并通过认证的系统，才有资格使用 UNIX® 商标）

查询美国专利商标局 UNIX 商标注册信息如下：

法律上的商标

UNIX 操作系统认证查询网址：The Open Group official register of UNIX Certified Products。

UNIX 认证查询

根据开放组织要求，认证 UNIX 需要满足以下两项核心条件：

  1. 技术标准要求：符合 单一 UNIX 规范（Single UNIX Specification，SUS），该规范定义了 UNIX 系统必须实现的接口、命令、实用程序和库函数，确保不同 UNIX 操作系统互相兼容。
  2. 法律与费用要求：缴纳相应的 认证费用。

当前经认证的 UNIX 操作系统包括 Apple 公司的 macOS。从商标角度看，macOS 是符合标准的 UNIX 操作系统。因此，要安装 UNIX 的人可考虑 macOS。

表面上看是移动端的 Android 与 iOS 之争，实质上是 Linux 与 BSD 之争。这也许还是大教堂与市集之争。

1.1.2 传统的 UNIX 哲学观（以《UNIX 编程艺术》为核心） ​

UNIX 哲学是 UNIX 操作系统于长期开发实践中逐渐形成的设计理念，由肯·汤普森（Ken Thompson）与丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）等早期核心开发者共同塑造。其核心主张可归纳为以下原则：

  • 小即美：程序应设计得简洁小巧，功能单一明确，便于理解和维护。
  • 一个程序只做一件事：每个工具专注于单一功能，通过组合多个工具协作完成复杂任务。
  • 原型先行：先快速构建可工作的原型，再逐步优化，避免过度设计。
  • 可移植性先于高效性：优先保证代码能在不同平台上运行，性能优化次之。
  • 避免使用不必要的二进制格式或复杂表示：使用简单的文本格式，便于人工阅读和处理。
  • 沉默是金：程序在正常执行时不应产生冗余输出，仅在出错时提示，成功操作无输出，不显示进度等。
  • 避免仅用户界面：应提供命令行接口，确保可通过脚本实现自动化操作。

这些原则在当时的软件设计中相辅相成，帮助开发者构建出简洁、高效、可维护的系统。FreeBSD 的开发实践深受 UNIX 哲学影响。其先进的网络功能、性能、安全与兼容性等目标，与 UNIX 哲学中“可移植性先于高效性”及“小即美”等原则一脉相承。

FreeBSD 的手册页系统是 UNIX 哲学的典型体现：每个命令、系统调用和配置文件均配有独立的手册页，内容简明扼要，便于用户通过 man 命令随时查阅。

思考题

  1. UNIX 哲学一言以蔽之，大道至简。“Keep it simple, stupid”。
  1. Brooks F P Jr. 人月神话[M]. UMLChina，译. 纪念典藏版. 北京：清华大学出版社，2023. ISBN: 978-7-302-63538-3

阅读上述文本和参考文献，如何理解 UNIX 哲学的局限性及其背后的时代背景。

思考题

Those who do not understand UNIX are condemned to reinvent it, poorly.（那些不懂 UNIX 的人注定要再造一个四不像式 UNIX。）

SPENCER H. space news from Sept 28 AW&ST[EB/OL]. sci.space.shuttle, Google Groups, (1987-11-15)[2026-04-17]. https://groups.google.com/g/sci.space.shuttle/c/L8-Upf8gZoY/m/NN6ngTI0K0QJ.

亨利·斯宾塞（Henry Spencer）并未明确批评某一操作系统，试问，当前该论断更适用于何种主流操作系统？原因何在？

1.1.3 UNIX 的一段历史 ​

UNIX 的诞生有特定的历史背景，需追溯至前身 Multics。

1.1.3.1 Multics 项目 ​

Multics 是深刻影响 UNIX 的重要项目。1961 年，麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）演示了 兼容分时系统（Compatible Time-Sharing System，CTSS）——当时最具创新性的操作系统之一。在此基础上，研究人员于 1964 年决定设计更为先进的版本，即 多路复用 信息和计算服务（Multiplexed Information and Computing Service，Multics）系统。

Multics 旨在创造功能强大的新软件，以及比肩 IBM 7094 且功能更丰富的新硬件。1965 年，通用电气公司（General Electric，GE）与贝尔实验室加入该项目，形成三方合作。其中，通用电气公司负责设计并生产具有全新硬件特性的计算机，以更好地支撑分时及多用户体系；贝尔实验室在计算机发展早期就开发了自己的操作系统，具备相关经验。

Multics 的开发最终陷入困境。该系统设计了大量程序及功能，且频繁引入相互矛盾的组件，导致系统过于复杂。1969 年，贝尔实验室认为，Multics 作为信息处理工具已无法为实验室提供计算服务，且设计成本过高。同年 4 月，贝尔实验室退出 Multics 项目，仅麻省理工学院和通用电气公司继续开发。

1.1.3.2 UNICS 的诞生 ​

UNICS 是 UNIX 的直接前身，其诞生源于一项游戏项目。贝尔实验室退出 Multics 开发项目后，项目组成员肯尼斯·蓝·汤普森（Kenneth Lane Thompson）获取了一台数字设备公司（Digital Equipment Corporation，DEC）PDP-7 型计算机。该计算机性能有限，仅 8K 字（约 18 KB）内存，但具备较为完善的图形显示能力。Thompson 此前已在 Multics 系统上编写了游戏 Space Travel（《星际旅行》），随后改写为 Fortran 版本，在 GE 635 计算机的 GECOS 操作系统上运行。但因运行费用高昂且显示效果不佳，Thompson 与 Ritchie 将该游戏移植到了 PDP-7 上。PDP-7 配备了一台大容量单盘片磁盘驱动器，Thompson 编写了磁盘调度算法以最大化磁盘吞吐量。

技巧

《星际旅行》已被移植，目前可通过网页端体验（Space Travel），移植后的项目源代码位于 C port of Ken Thompson's Space Travel。

虽然操作简单，但还是看不懂怎么玩。

为验证该算法，需向磁盘写入数据，Thompson 于是编写了批量写入数据的程序。

他以每周一个程序的速度，先后完成了三项工作：用于编写代码的编辑器、将代码转换为 PDP-7 可执行机器语言的汇编器，以及“内核的外层，即操作系统”，最终初步构建了操作系统。

在 PDP-7 上开发新操作系统后不久，Thompson 与几位同事讨论时，系统尚未命名，最初称为“UNICS”（非复用 信息和计算服务，Uniplexed Information and Computing Service），后改为 UNIX，更便于记忆。

1.1.4 参考文献 ​

  • Raymond E S. UNIX 编程艺术[M]. 姜宏,何源,蔡晓骏,译. 北京: 电子工业出版社, 2012. ISBN: 978-7-121-17665-4. 阐述 UNIX 哲学与软件工程实践原则。
  • Gancarz M. Linux/Unix 设计思想[M]. 漆犇,译. 北京: 人民邮电出版社, 2012. ISBN: 978-7-115-26692-7. （已绝版）提炼 UNIX 系统设计核心思想与实践方法。
  • The Open Group. The Open Group Standards Process[EB/OL]. [2026-03-25]. https://www.opengroup.org/standardsprocess/certification.html. 规范 UNIX 认证流程与技术标准框架。
  • National Academy of Engineering. Dr. Fernando J. Corbato[EB/OL]. [2026-04-16]. https://www.nae.edu/29551/Dr-Fernando-J-Corbato. Corbato 主持开发了 CTSS，据该文记载，CTSS 于 1961 年 11 月在 IBM 709 上首次演示。
  • Ritchie D M. The Development of the C Language[EB/OL]. [2026-04-16]. https://www.bell-labs.com/usr/dmr/www/chist.html. Ritchie 回忆 C 语言与早期 UNIX 开发历程，提及 PDP-7 内存为 8K 18-bit words。
  • Tom Van Vleck. The Multicians web site[EB/OL]. (2026-04-08)[2026-04-17]. https://multicians.org/history.html. 记载 Multics 项目历史，贝尔实验室与通用电气于 1965 年加入。
  • Computer History Museum. Chilton Atlas installation[EB/OL]. [2026-04-17]. https://www.computerhistory.org/timeline/1962/. 记载 Atlas 计算机于 1962 年首次投入运行，引入虚拟存储器概念。
  • Ritchie D M. The Evolution of the Unix Time-sharing System[EB/OL]. (1984)[2026-04-18]. https://www.read.seas.harvard.edu/~kohler/class/aosref/ritchie84evolution.pdf. Ritchie 详述 Unix 从 PDP-7 到 PDP-11 的演进历程，记载 Space Travel 最初在 Multics 上编写，后改写为 Fortran 在 GECOS/GE 635 上运行，最终移植至 PDP-7。
  • Van Vleck T. Multics: Bell Labs withdrawal[EB/OL]. [2026-04-18]. https://www.multicians.org/general.html. 记载贝尔实验室于 1969 年 4 月退出 Multics 项目。
  • 克尼汉 B W. UNIX 传奇：历史与回忆[M]. 韩磊,译. 北京: 人民邮电出版社, 2021: 31-42. ISBN: 978-7-115-55717-9. 2.3 节记载 Thompson 编写磁盘调度算法以最大化 PDP-7 磁盘吞吐量，并以每周一款程序的速度编写了编辑器、汇编器与内核。

1.1.5 课后习题 ​

  1. 在 FreeBSD 上安装 QEMU 并运行 FreeBSD 1.0 版本，记录启动过程中与当代 FreeBSD 的显著差异。
  2. 在网页端体验 Thompson 最初的 Space Travel，总结其玩法。
  3. 试列举 SUS 规范与 Windows 操作系统在设计理念与实现上的差异。