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【Linux】初识Linux

news 2025/9/14 10:32:22

一计算机背景

摩尔定律：

总结

硅谷模式

二操作系统历史脉络

操作系统的诞生：

计算机历史回顾图

三 Linux相关话题

四 Linux系统发行版问题

1 操作系统源码的视角

2 商业化发行版视角

五 Linux安装与多用户创建-------环境准备

1 Linux安装

一计算机背景

第一台计算机：1946年2月14日-----埃尔阿克

第二次世界大战结束后，由美国宾夕法尼亚大学制造，用于军事目的，体积非常大，它每秒可进行5000次加减运算，使用了18800个电子管，占地170平方米，重达30吨，功率140千瓦，价格140万美元，真可谓“庞然大物”。

“埃尼阿克”可以说是美苏两大政营“冷战”军备竞赛的代表之一（诞生只是虽然冷战还未开始，但国际形势已经基本奠定了日后长达近半个世纪的“冷战格局”）。

产生背景：美苏冷战，各自发展军工技术（导弹的弹道轨迹），那投入了大量的财力，需要收回，就出现了军转民，军转民的本质是：把技术打包成产品。现在的网络也是军转民之后出现的结果。

那由谁把技术打包成产品呢？答案是公司。公司形成产品后卖给百姓，公司赚到钱后，国家以税收等形式，收回钱再投入到军工技术中去，形成闭环。而公司包含：技术，人才，钱。

而上述的这种模式，称之为硅谷模式。例如：苹果，微软，IBM等公司都是这么产生的

摩尔定律：

是半导体行业的核心预测法则，由英特尔联合创始人戈登・摩尔于 1965 年提出，最初是对集成电路（芯片）技术发展趋势的观察，后来逐渐成为指导整个科技行业发展的重要 “非正式定律”。

一、摩尔定律的核心内容（三次关键演进）

摩尔的最初观察和后续修正，始终围绕 “芯片性能提升” 与 “成本下降” 的核心逻辑，具体可分为三个阶段：

二、摩尔定律的 “底层逻辑”：为什么能实现？

摩尔定律的本质是半导体工艺的持续微型化—— 通过不断缩小晶体管的尺寸，在同样大小的芯片上集成更多晶体管，从而实现 “性能提升、功耗降低、成本下降” 的三重目标：

性能提升：更多晶体管意味着芯片能同时处理更多数据（如 CPU 的核心数增加、GPU 的流处理器增多），运算速度更快；
功耗降低：晶体管尺寸缩小后，电流通过的距离缩短，开关所需的电能减少，芯片更节能（符合 “Dennard 缩放定律”，曾与摩尔定律协同作用）；
成本下降：同样面积的晶圆（制造芯片的基础材料）能切割出更多功能相同的芯片，或在同一芯片上集成更多功能，摊薄单位成本（例如，2000 年 1 块能运行 1GHz 的芯片成本，20 年后可买 1 块运行 3GHz 以上的芯片）。

三、摩尔定律的 “黄金时代”（1980s-2010s）

在 20 世纪 80 年代至 21 世纪 10 年代的 30 多年里，摩尔定律始终 “超预期兑现”，直接推动了三次科技革命：

PC 时代（1980s-2000s）：CPU 晶体管数量从 1978 年英特尔 8086 的 2.9 万个，增长到 2000 年奔腾 4 的 4200 万个，PC 从 “实验室设备” 变为家庭必需品；
移动互联网时代（2010s）：手机芯片（如高通骁龙、苹果 A 系列）的晶体管数量从 2010 年的数千万个，增长到 2020 年的上百亿个，支撑了智能手机、4G 网络、移动支付的普及；
云计算 / 大数据时代：服务器芯片（如英特尔至强、AMD EPYC）的高密度集成，让数据中心能高效处理海量数据，为云计算、AI 初步应用提供算力基础。

四、摩尔定律的 “放缓与挑战”（2020s 至今）

进入 21 世纪 20 年代后，摩尔定律逐渐逼近物理极限和经济极限，增长节奏显著放缓，核心挑战包括：

物理极限：量子隧穿效应
当晶体管尺寸缩小到5 纳米（nm）以下（如 3nm、2nm），其核心的 “栅极”（控制电流的开关）厚度已接近原子级别（约 1-2 个原子厚），会出现 “量子隧穿”—— 电流不受控制地穿过栅极，导致晶体管无法正常开关，芯片漏电、发热严重（这也是为什么 5nm 后的工艺，功耗下降不再明显）。

技术复杂度与成本飙升
工艺微型化的研发和制造成本呈指数级增长：

研发成本：28nm 工艺的研发费用约 10 亿美元，而 3nm 工艺超过 50 亿美元，只有英特尔、台积电、三星等少数巨头能承担；
设备成本：制造 3nm 芯片的 “极紫外光刻机（EUV）” 单价超 1.5 亿美元，且全球仅 ASML 能生产，进一步限制了工艺迭代速度。

Dennard 缩放定律失效
2007 年后，“晶体管尺寸缩小→功耗同比下降” 的 Dennard 定律不再成立 —— 即使缩小尺寸，芯片的功耗密度（单位面积的发热量）仍会上升，不得不通过 “降频”“多核堆叠” 等方式妥协，导致 “晶体管翻倍 = 性能翻倍” 的关联被打破。

五、摩尔定律的 “未来：替代路径”

尽管传统路径放缓，但行业并未放弃 “性能提升” 的目标，而是转向新的技术方向，延续摩尔定律的 “精神”：

先进工艺延续：通过 “GAA（全环绕栅极）”“纳米片晶体管” 等新结构（替代传统 FinFET），继续推动 2nm、1nm 工艺研发（台积电、三星计划 2025 年后量产 2nm）；
** Chiplet（芯粒）技术 **：将不同功能的芯片（如 CPU 核心、GPU、内存控制器）拆分为 “小芯片”，再通过高速互联封装成一个整体，替代 “单芯片集成所有功能”，降低研发难度和成本；
新材料与新架构：探索 “石墨烯”“碳纳米管” 等替代硅基的新材料，或通过 “量子计算”“存算一体” 等新架构，突破硅基芯片的物理瓶颈（目前仍处于实验室或早期商用阶段）。

总结

摩尔定律不仅是对晶体管数量的预判，更是过去 60 年科技产业 “持续创新、成本普惠” 的缩影 —— 它推动了 PC、手机、互联网的普及，重塑了社会生活方式。如今，尽管传统路径面临极限，但它的核心逻辑（通过技术突破提升性能、降低成本）仍在以新的形式延续，继续影响着 AI、元宇宙、量子计算等下一代科技方向的发展。

当时IBM公司认为：计算机不能被个人使用，当时计算机主要是给企业，金融公司，银行等使用。

依托于摩尔定律，发展出了两种计算机：一种是大型一体机（计算机），一种是电脑。

硅谷模式

硅谷模式是发源于美国加州硅谷（以旧金山湾区为核心）的独特创新生态体系，是科技、资本、人才、文化等要素深度融合的产物，核心是通过高效协同推动技术快速转化为商业价值，成为全球科技创新的标杆范式。

其核心特征可简略概括为 4 点：

“产学研” 深度绑定：以斯坦福、伯克利等顶尖高校为核心，高校向企业开放技术、实验室资源，教授 / 学生常跨界创业（如惠普、谷歌均源于斯坦福科研项目），形成 “科研 - 转化 - 商业” 的闭环；
资本与创新无缝对接：依托成熟的风险投资（VC）体系，资本不仅提供资金，更参与企业战略、资源对接，容忍早期失败（如谷歌、Meta 早期均靠 VC 孵化），快速推动初创公司成长；
开放包容的创新文化：鼓励 “试错”，不排斥失败（“失败是经验积累” 成为共识），同时强调 “人才流动”—— 员工在不同科技公司、高校间自由切换，加速技术与理念的交叉传播；
完整的产业生态链：聚集了从芯片、软件、硬件到配套服务（法律、咨询、供应链）的全链条企业，形成 “协作大于竞争” 的生态（如苹果与众多中小供应商协同，谷歌与初创公司频繁合作 / 收购），降低创新成本。

二操作系统历史脉络

操作系统的诞生：

最古早的操作系统是unix操作系统：由肯汤普森用汇编语言写出的。但这样写发展成本太高，肯汤普森和丹尼斯李奇就想能不能发明一种新的语言去写unix操作系统，于是c语言诞生。unix操作系统主要适用于大型一体机。

而个人级操作系统也随之诞生：例如苹果的OS系统，Windows系统。

苹果是软硬件都做，而windows是当初微软和英特尔一起做的电脑，微软负责操作系统，英特尔负责CPU，他们变成了组装类的个人品牌电脑。由此衍生出了很多品牌：华硕，宏基，联想等等。这种分工合作，能提高效率，可以降低成本。

计算机历史回顾图

三 Linux相关话题

搭载unix操作系统的计算机（当年算是前沿），进入高校，赫尔辛基大学，有一个叫做雷纳斯托瓦兹的人，他不满以上的操作系统都要收费，于是仿照unix系统，自己开发了一个小型操作系统，并且开源，公开了源代码，将它命名为Linux。之后很多大佬都认同他的这种行为，不满大公司的收费行为，自发加入了书写源代码的的队列当中，操作系统逐步完善

开源问题：

1 是什么？全称是开放源代码

2 为什么？开源和闭源相比，开源写出的软件效率更高，bug更少，更稳定。因为开源看的人多，发现问题更及时，且没有利益冲突，解决问题更流畅，更好。而闭源有利益冲突，发现问题，解决问题效率低下。Linux系统开源---->是为了对抗其他闭源操作系统

3 源代码地址https://www.kernel.org/

开源的本质：是一种商业模式！！