单核操作系统与微核操作系统有啥区别?各有什么优缺点?

Question

如题所述

Answer 1

操作系统的两种设计思想--单核与微核

单核操作系统
　　泛指带有单核处理器的操作系统，运用在早期的电脑和手机等电子产品中。在近年来多核心处理器逐步普及之后，单核操作系统逐步被双核乃至多核的高速处理能力所取代。 　　单核处理器向多核处理器的发展，是处理器历史上一次重大的变革
所谓“微核”，就是说操作系统只有很小的一部分是运行在最高优先级的，其他的功能都是以

若用人类社会来比喻的话，CPU代表执行力，是一个抽象的概念；而操作系统则是各级政府，操作系统的内核则是最高决策者，以前是皇帝及宰相（现在是国家主席）以及围绕他们为核心的一个班子。
远古时期的CPU是没有特权级别的，（这儿只分析x86系列，最初的8086/8088只有实模式一种，没有特权级别）就像远古的尧舜禹时代：传说即使是大禹也要亲自干体力活，由于每天泥里来水里去，以至于小腿上都不长汗毛。
后来聪明人发现这种体系存在效率问题，韩非的文章中有一段描写，《历山之农者侵畔》，上面说，在舜种田的地方：历山，历山耕地的人越出田界侵占别人的耕地，舜便去那里耕种，一年之后，田界不再被破坏侵占。（历山之农者侵畔，舜往耕焉，期年甽亩正。），再后来河里打渔的人也发生纠纷，舜便去那里打渔，一年之后，都让年长的人占最有利的水域。东夷制陶器的人制的陶器粗劣不结实，舜便去那里制陶器，一年之后，陶器制得很牢固。这样一出现民事纠纷，舜就跑去以身作则来矫正民俗，韩非对此提出了看法，认为舜无法以有限的生命来纠正天底下无限的错误，这时就必须通过特权来达到目的：即使贤明不如舜的君主，也可以很轻松地贯彻执行力。
CPU也是如此，到了80286，就出现了保护模式，保护模式真正开始实用，是伴随着80386出现的，并且一直沿用至今。在保护模式设计下，CPU出现了特权阶层，就是我们所说的Ring0级别，在Ring0级别执行的都是特权指令；我们通常的程序，都是跑在Ring3级别的（Ring1、Ring2俩级别没有使用），也叫用户模式，这样，操作系统的代码跑在Ring0级别（以及一些病毒），通用程序跑在Ring3级别，通用程序可以调用操作系统的功能，就像我们可以去政府申冤啦之类，由政府的各级行政民政部门负责办理，但办理过程一般对我们是不透明的，因为那是跑在Ring0级别的，我们因为权限低，无法看到，只能等待执行结果。
有了保护模式之后，就出现了操作系统的两种设计思想：单核模式和微内核模式。
单内核的思想是大量政府部门都工作在特权级别，这样的好处是政府内部效率比较高，像我们用的windows系列，从win95到vista都是如此，当然，windows也说了，他们已经把大量操作系统服务归入了用户级别，或者让用户根据自己的情况来决定是否加载：我们可以通过控制面板来配置很多服务，比如SNMP（简单网络管理协议），还有微软自带的防火墙等。Unix/linux也是单内核系统，不过由于一发明就是根红苗正的32位科研性操作系统，（不像windows从可怜兮兮的DOS一朝暴富）所以人家连普通用户最常使用的图形界面也都不从属于系统内核，而是使用了Xwindows一类的程序，而且也不见得就比windows的效率差，因为SGI等图形工作站使用的就是unix。

微内核的思想是只在特权级别保留最基本的操作系统功能模块，操作系统提供的大量服务都跑在用户模式，原则是越精简越好，所以称之为“micro kernal”，现在多用于嵌入式设备。操作系统只提供存储空间管理和进程调度、进程间通讯这类和CPU硬件关联的系统调用。微内核的想法很好，但因为效率问题而被诟病，一直也没有大规模的应用。
简单说，微内核是对占用过多资源的臃肿机构不满，是让利于民，政府小型化思想的产物；而单核系统更强调政府执行效率，但也占用了更多的社会资源。
或者再举个例子：微内核下跑程序有点像吃自助餐，而单内核的机制下操作系统会提供日本式餐饮的体贴服务
哲学家告诉我们，矛盾是辨证统一的。就像RISC与CISC，中西医一样，最终的结果是融合而不是分崩，将来的操作系统必将吸取两者之长，为我们使用计算机，提供更完善的帮助。
有新闻说，汶川大地震的捐款几乎都被纳入了政府财政部，由政府决定如何使用，但大多数民间慈善机构却因为资金问题无法运行，以至于纷纷撤出灾区云。

Answer 2

吐血三升……单核微核哪是这意思………………………………无语
单核内核系统简单理解就是单一内核、宏内核，编写难、修改难、效率最高，效率比其他系统高的多。每一个模块又都独立服务于操作，内核代码高度集成，但是——所有模块都在同一内核空间运行，一个很小的bug都会使整个系统崩溃。
常见的比如：UNIX、BSD、LINUX、MSDOS、WIN9X

微核就是把单核改了下，把系统服务的实现和系统的基本操作规则分离开来，这样不至于因为一个小bug而整个系统崩溃，便于维护，但是性能上比单核内核要低一些。
常见的比如：AIX、L4微核系列、Mach、Minix、QNX等

此外还有就是微核系统进一步完善、修改，演变成了混合内核，实质上还是微内核，只不过它让一些微核结构运行在用户空间的代码运行在内核空间，这样让内核的运行效率更高些。这是一种妥协做法，设计者参考了微内核结构的系统运行速度不佳的理论。大多数现代操作系统遵循这种设计范畴，微软视窗就是一个典型的例子。另外还有XNU，运行在苹果Mac OS X上的内核。
常见的有：Windows NT内核、Mac OS X、BeOS、XNU等等。

目前最夸张的内核设计是外内核设计，也被称为纵向结构操作系统，是一种很极端的设计方法。目的是让设计者来决定硬件接口的设计，只负责系统保护和系统资源复用相关的服务，用户可以在其上应用其他任何OS（不同于所谓的虚拟机之类的东东），只提供比较低级的硬件操作，而没有像其他系统一样提供高级的硬件抽象。